光纖通信概論-文庫吧
2025-10-15 01:44 本頁面
【正文】 當作幾十根、幾百根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。由于光纖具有極低的衰減系數（），若配以適當的光發(fā)射、光接收設備以及光放大器，可使其中繼距離達數百公里以上甚至數千公里。這是傳統(tǒng)的電纜（）、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。光波在光纖中傳輸時只在其芯區(qū)進行，基本上沒有光“泄漏”出去，因此其保密性能極好。適應能力強是指它不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕、可撓性強（彎曲半徑大于250毫米時其性能不受影響）等。、重量輕、便于施工和維護光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底或架空敷設。，潛在價格低廉制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的，因此其潛在價格是十分低廉的。目前光纖通信在眾多領域都有應用。如：通信網、構成因特網的計算機局域網和廣域網、有線電視網的干線和分配網、綜合業(yè)務光纖接入網。應用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理由于使用了光纖，不受強電磁干擾，不僅信息傳輸量增大，而且工作更加可靠。要想更加細致地了解光纖通信，就要了解光線的結構和各種光器件的功能和結構。光纖是由中心的纖芯和外圍包層同軸組成圓柱形細絲。纖芯折射率比包層稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內傳輸。包層為光傳輸提供反射面和光隔離，并起一定機械保護作用。光纖種類很多，本學期我們學習了作為信息傳輸波導用的油高純度石英制成的光纖。實用光纖主要有三種基本類型，第一：突變型多模光纖。第二：漸變型多模光纖。第三：單模光纖。相對于單模光纖而言，突變型和漸變型光纖芯直徑都很大，可容納數百個模式，故稱為多模光纖。在本學期中我們學習的光通信用的光器件可分為有源器件和無源器件兩類。有源器件包括光源、光檢測器和光放大器，這些器件是光發(fā)射機、光接收機和光中繼器的關鍵器件，和光纖一起決定基本光纖傳輸系統(tǒng)水平。光無源器件主要有連接器、耦合器、波分復用器、調制器、光開關和隔離器等，這些器件對光纖通信系統(tǒng)構成、功能擴展和性能提高都是不可缺少的。光源是光發(fā)射機關鍵器件，其功能是把電信號轉換為光信號。目前光纖通信廣泛使用光源主要有半導體激光二極管或稱激光器和發(fā)光二極管，有些場合也使用固體激光器。一個完整光纖通信系統(tǒng)，除光纖、光源和光檢測器外，還需要許多其它光器件，特別是無源器件。這些器件對光纖通信系統(tǒng)構成、功能擴展或性能提高都是不可缺少的。雖然對各種器件的特性有不同的要求，但普遍要求插入損耗小、反射損耗大、工作溫度范圍寬、性能穩(wěn)定、壽命長、體積小、價格便宜，許多器件還要求便于集成。光纖和各種光器件一起組成一個光纖通信系統(tǒng)。為了滿足實際業(yè)務的需求和發(fā)展，不同的系統(tǒng)具有不同的功能。光纖大容量數字傳輸目前用同步時分復用(TDM)技術，復用又分為若干等級，因而先后有兩種傳輸體制：準同步(PDH)和同步數字系列(SDH)。PDH早在1976年就實現了標準化，目前還大量使用。隨光纖通信技和網絡發(fā)展，PDH遇到了許多困難。SDH解決了PDH存在問題，是一種比較完善的傳輸體制，已得到大量應用。組網光器件光纖具有巨大的寬帶資源。為了充分利用光纖中蘊藏的巨大的帶寬資源，人們開發(fā)利用出了一種用波分復用光器件實現光波長的復用技術。所謂波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術是在一根光纖中同時傳輸幾十至數百個光波長的技術，波分復用系統(tǒng)的組成，N個輸入光（信號）波長經過合波器耦合后，注入光纖傳輸，再由光放大器補償光信號傳輸損耗，進行長距離傳輸到達輸出端的分波器，分解為N個輸入光（信號）波長，送入各個通信終端設備。WDM技術的主要特點如下：充分利用光纖的巨大資源；規(guī)避了高速光器件限制；可以同時承載多種業(yè)務；節(jié)約大量的線路投資；網絡的靈活組網和高度的生存性。因此，在光纖通信中WDM技術是繼EDFA之后的又一次重大技術革命。EDFA實現了長距離乃至全光傳輸，二WDM技術則使系統(tǒng)的容量得以幾十乃至上百倍的提高。按照波長選擇機理不同，波分復用器可以分為耦合型波分復用器、衍射型波分復用器、干涉型波分復用器3大類多種型號。耦合（熔錐）型波分復用器是利用耦合功率對波長具有選擇性進行波長選擇。常用的耦合（熔錐）型波分復用器是光纖熔錐耦合器。光纖衍射型波分復用器利用一個角色散元件（如一個衍射光柵）使入射的光信號在空間分離成多個不同波長的光。常用的光纖衍射型波分復用器有陣列波導光柵波分復用器和衍射光柵波分復用器。干涉型波分復用器則是利用光濾波器或光方向耦合器進行波長選擇。常用的干涉型波分復用器是由高、低折射率重疊而成的多層介質膜波分復用器。光纖通信技術的問世和發(fā)展給通信業(yè)帶來了革命性的變革，目前世界大約85%的通信業(yè)務經光纖傳輸，長途干線網和本地中繼網也已廣泛使用光纖。特別是近幾年，以IP為主的 Internet業(yè)務呈現爆炸性增長，這種增長趨勢不僅改變了IP網絡層與底層傳輸網絡的關系，而且對整個網絡的組網方式、節(jié)點設計、管理和控制提出了新的要求。一種智能化網絡體系
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