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光纤通信基本知识

一光纤通信光纤通信是以光波为载波，以光纤（光导纤维）为传输媒体，将信号从某一点传送到另一点的通信方式。具有传输距离远（传输损耗小）、通信容量大（传输频带宽）、抗干扰性能好（不受电磁干扰）、必威体育官网网址性好（不产生光泄漏）、重量轻、体积小等优点。2

二 光纤光缆光纤是用石英玻璃、塑料或晶体等对某个波长范围透明的材料制造的能传输光的纤维。由纤芯和包层组成，纤芯的折射率比包层的高。光纤的特征和性能：1.几何和结构参数：芯径、外径、数值孔径、折射率分布等。2.光传输特性：工作波长、传输损耗和带宽、色散、偏振特性等。3.环境特性：高低温特性、抗微弯和弯曲特性、抗辐射特性、抗疲劳特性、机械筛选强度等。3

光纤的分类按工作波长：短波长（850nm)长波长（1310nm、1550nm）按传输模式：多模光纤和单模光纤按折射率分布：阶跃（突变）型(SI)和梯度（渐变）型(GI)按材料：石英光纤、塑料光纤等几种新型光纤：色散位移光纤（DSF）、非零色散光纤（NZDF）、色散平坦光纤（DFF）、色散补偿光纤（DCF）等4

光缆含有光纤，符合现场实际使用要求的光、机械和环境规范的缆。由光纤、加强件和外护层等组成。光缆的分类：按芯数分为单芯、双芯、多芯按结构分为层绞式、骨架式、带状等按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室内、水下、海底等按用途分为通信用光缆和非通信用光缆5

三 光器件（无源）光分路器/耦合器：1xN（树型）、NxN（星型）波分复用器：合波器和分波器、滤波器光纤连接器：固定、活动（FC、ST、SC等）、适配器（直通）光开关光衰减器：固定、可变光隔离器：单方向传输光的器件极化器6

有源光器件光源：发光二极管（LED）激光二极管（LD）光电检测器： PIN光电管、PIN-FET组件雪崩光电二极管（APD）光纤放大器（EDFA）调制器7

四 光纤传输系统第一代：0.85um多模光纤系统第二代：1.3um多模光纤系统第三代：1.3um单模光纤系统第四代：1.55um单模光纤系统三个过渡：短波长~长波长多模光纤~单模光纤AlGaAs/GaAs~InGaAsP/InP三项新技术:波分复用(WDM)相干通信光电子集成(OEIC)8

光纤传输系统框图电端机驱动光源光检测判决再生光源光检测放大电端机发送光发送机光纤光缆光中继器光接收机接收光纤光缆模拟通信：信噪比和谐波失真数字通信：误码率和相位抖动9

光纤通信系统的新技术延长中继距离的新技术 光放大器(EDFA) 外调制器(电光晶体LiNbO3) 色散补偿(DCF、Bragg光纤光栅)提高通信容量的新技术 时分复用技术（TDM） 波分复用技术（WDM）10

光波分复用（WDM）在一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。复用器是将若干不同波长的光信号分开或合并的器件，有熔锥型、棱镜色散型、光栅色散型、干涉滤光型等。光纤复用器复用器11

光频分复用（OFDM）当波分复用的光载波间隔变窄到小于1nm时，就是光频分复用；而间隔大于1nm时，称为密集波分复用（DWDM）12

副载波调制（SCM）SCM是一种采用两级调制的频分复用系统。第一次电调制，由多路信号分别对多个副载频进行调制（AM/FM/PM）,然后，再将复合信号对光波进行强度调制。13

相干光通信系统相干光通信系统又称为外差光纤通信系统。是一种采用单一频率的相干光做光载波，利用无线电技术中的外差接收方式，再配合ASK\FSK\PSK等调制方式的新型光纤通信方式。主要优点是光接收机灵敏度高，选择性好；既可扩大通信容量，又可增加再生中继距离。14

光孤子（Soliton）通信在很强的光场作用下，光纤的各种特征参数随光场强弱呈非线性变化。它使所传的光脉冲变窄，正好补偿了由于色散使脉冲展宽的影响。光孤子是一种特殊形状的超短脉冲（几个uus），它在光纤的传输过程中将不产生畸变，可实现高速、长距离通信。15

光放大器为了进行长距离传输，可以采用光/电/光转换形式的光中继器，也可以采用直接对光信号进行放大的光放大器。光放大器可分为半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（FA）。光纤放大器又可分为非线性光纤放大器（喇曼光纤放大器）和掺铒光纤放大器（EDFA）16

掺铒光纤放大器（EDFA）将稀土元素铒（Er）注入到纤芯中，即是掺铒光纤。它在泵浦光的作用下可直接对某一波长的光信号进行放大，这就是掺铒光纤放大器。EDFA的主要优点是：1、工作波长在1530~1560nm范围；2、激励的泵浦功率低（几十mW）;3、增益高（40dB）,噪声低（3~4dB）,输出功率大（14~20dB）;4、dB）;17

EDFA的结构光耦合器光隔