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评分项目分值得分选题15论文技术及理论水平50结构和逻辑性15格式规范要求20总分100光纤通信基础课程论文论述光纤通信的基本原理、系统构成与技术发展二一六年十二月目录1 概念32 光纤通信的原理33 光纤通信的特点43.1 光纤通信和有线电缆通信相似43.2 通信容量大43.3 通信质量好,不受电磁干扰,损耗小43.4 节省材料,铺设方便43.5 重量轻,体积小43.6 泄露小,安全保密性好44 光纤通信系统的构成54.1 光发信机54.2 光中继器54.3 光收信机54.4 光纤连接器、耦合器等无源器件55 光纤通信技术发展55.1 SDH 系统65.2 不断增加的信道容量65.3 光纤传输距离65.4 向城域网发展65.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势66 光纤通信的应用领域76.1 通话领域的应用76.2 多媒体领域的应用76.3 网络领域的应用76.4 医疗领域的应用77我国光纤通信技术的现状和发展78 光纤通信发展趋势及前景8摘要：光纤通信技术把人类带上了信息的高速公路。快速掌握并有效利用信息,就能为人类社会造福, 光纤通信在信息传递方面起着主导作用，在将来的科学进步中，光纤通信同样会起着举足重轻的作用。因此光纤通信技术是信息时代一块重要的奠基石,为国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革,所以系统地理解光纤通信技术具有非常重要的意义。因此我想就在课堂上学到的东西结合文献调研来简单论述一下光纤通信的原理，并说明光纤通信系统的构成，以及就光纤通信的未来发展趋势等进行简要阐述。关键词：光纤通信；原理；系统构成；发展趋势1 概念光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信是以光波为信息载体，通过光纤来传递的一种通信设施。因为它具有容量大，传输距离远，传输速度快，经济等特点，所以在当今被广泛应用。2 光纤通信的原理所谓光纤通信，就是在发送端首先要把传送的信息（如话音） 变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率） 变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。然而，由于目前技术水平所限，对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内，尚未达到实用化水平，因此目前大都采用强度调制与直接检波方式（IM- DD）。基本的光纤通信系统是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。数据是数字，声音，图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图像、数据等信息。3 光纤通信的特点3.1 光纤通信和有线电缆通信相似。光线通信和有线电缆通信过程相似,只是携带信息的载体,也就是载波是激光而不是电。例如一部电话机,通话时由电话机变成的电信号,经过改变激光器电流,把电信号转换成光信号,再由光纤把光信号传导出去,经过传导过程中设置的中继站时,中继站通过收信端的光检测器把光信号转换为电信号,通过电话机供人接收。3.2 通信容量大。由于激光的频率很高,据初步统计,一根只有头发丝那么细的光纤,足可传导一百万路高质量的电视信息或者一百亿路电话信息。如果把成十上百根光线集合在成一条光缆,其传输的信息量将是不可估量的。3.3 通信质量好,不受电磁干扰,损耗小。由电绝缘材料石英制成的光纤传导系统,可以抵抗外界电磁场的干扰和闪电雷击等自然损害的影响。尤其适用于存在高强度电磁场干扰的强电压电力线路周围,另外，也适合应用在油田、煤矿等易燃易爆环境当中。3.4 节省材料,铺设方便。制造金属电缆需要的铜、铝、铅等矿物质元素,在地球上的存储量是极其有限的,而可以通过合成技术制造的石英材料则可以说是取之不尽。1km的同轴电缆,需要120kg铜和80kg铅,而相同规格的光导纤维,却只需要40g石英。3.5 重量轻,体积小。在芯数相同的情况下,光导纤维比金属电缆的重量和体积都要小很多。这种高新技术材料不仅可以广泛应用在军事航天等科技领域,还大大降低了通信成本。3.6 泄露小,安全保密性好。在光导纤维传输过程中,发生的窃听几率非常之小,即使在弯曲薄弱的地段也不可能。不借助特殊专用工具和精密的技术,光导纤维根本无法分接,因此光导纤维中的信息传输非常安全,这一点在军事、政治等领域中的应用具有重大意义。4 光纤通信系统的构成光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM，即脉冲编码调制。4.1 光发信机。光发信机是实现电/ 光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于PCM 电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。4.2 光中继器。光中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。4.3 光收信机。光收信机是实现光/ 电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。4.4 光纤连接器、耦合器等无源器件。由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。5 光纤通信技术发展5.1 SDH 系统 光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是 TDM 的连续码流，如 PDH、SDH 等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。5.2 不断增加的信道容量 光通信系统能从 PDH 发展到 SDH，从 155Mb/s 发展到 l OGb/s，近来，4OGB/s 已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如 160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。5.3 光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。5.4 向城域网发展 光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。5.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 近年来，互联网业发展迅速，IP 业务也随之火爆。研究表明，随着 IP 业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向 IP 互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。6 光纤通信的应用领域光纤通信的应用领域很广泛，主要用于市话中继线。光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现已逐步使用光纤通信，并形成了占全球优势的比特传输方法。6.1通话领域的应用公共服务通信系统的应用光纤通信已经服务于电视广播、公安、铁路、电力系统等各个方面。将光纤通信和无线电、卫星等通信手段结合,可以实现从飞机、火车、轮船等地向地球上任意方位的连线通话。6.2多媒体领域的应用(1)光纤通信可视机,亦即可视电话,目前已经家喻户晓。(2)借助光纤技术利用电子显示屏显示报纸,它比纸张刊登的消息和新闻更加及时丰富。(3)电视会议的召开,也得力于光纤技术的发展。多方会议人员相隔千里,却能通过电话电视等媒介,像相处一室一般。6.3网络领域的应用因为光导纤维良好的传输性能,其已经被广泛应用在计算机中的局域网和广域网中。宽带光纤线路通过调制解调器,把电压形式的调制信号耦合到一条信道上,实现光传导的控制,达到低损耗高效传输的目的。6.4医疗领域的应用因为光纤具备柔软、体积小、重量轻及灵敏度高等特点,已经广泛应用于医疗设备,如内窥镜、光纤诊断系统、光纤治疗等。7我国光纤通信技术的现状和发展我国光纤通信技术发展速度之快令世界瞩目,目前,敷设光纤总长度达2 500万km,覆盖了全国省会以上城市和70地市;参与建设、投资近20条海底光缆,能与世界上70多个国家和地区进行通信业务;已基本上掌握了100Gb s的同步数字体系高速光通信系统技术、288芯和648芯带状光缆生产技术以及应用到同步数字体系高速光通信系统中的光放大器生产技术等;用于光纤网络的OXC、OADM以及全业务接入网设备等也都开发成功。可以说,我国已成为少数几个能够自行研制大容量高速光传输系统并投入商业开发应用的家之一。近年来,光通信以年均15% 20%的速度发展,成为我国与发达国家之间差距最小的领域之一。但应该看到的是,我国光纤通信设备所需的一些关键技术、元器件、材料仍部分依赖进口,所以,今后光传输仍应是信息产业建设发展的重点。日渐成熟的光纤通信技术已经和正在为信息的扩容和IP网络的发展起着巨大的推动作用,而21世纪的光纤通信技术必将迎来一个飞速发展的新高潮,向着高速率、大容量、性能价格比合理的全光网络发展。8 光纤通信发展趋势及前景（1）新一代光纤：随着社会发展的需要已经出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤（G.655）和全波光纤。（2）超高速系统：传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，而如今要满足社会发展需要，光纤通信应该按照光的时分复用方式进行。（3）超大容量WDM系统：如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一路光纤上传