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1、光纤色散损耗和非线性对通信系统的传输特性的影响摘要：光纤通信是以激光作为载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。与电缆与微波等电通信相比，光纤通信具有传输频带宽、传输衰减小、信号串扰弱、抗电磁干扰等优点。因此，当今全世界通信方式中已构成了一个以光纤通信为主，微波、卫星通信为辅的格局。现在，以光纤放大器和波分复用技术共同组成的密集波分复用光纤传输系统已普及到全世界的核心网以及城域网。由光纤构筑的网络拓扑已延伸到地球的各个角落，光缆的敷设正向着光纤到家庭、到桌面的方向发展。本文主要介绍光纤通信系统以及光纤色散损耗和非线性对其的影响的计算方法。一、光纤通信系
2、统1、光纤通信系统光纤通信系统与其他通信系统的区别从原理上讲只是载波频率的不同，光载波的频率在约100THz的数量级，而微波载频范围在1到10GHz，由于光载波频率与微波频率之间的差别，光通信等的信息容量可以比微波系统高出10000倍，调制带宽可以达到约1Tbps的量级，正是由于光通信系统具有如此大的宽带潜力，才使得人们不断研究和开发光通信系统。图1示出了IM／DD光纤通信系统的组成框图。它由发送端机、光纤传输信道，接收端机三个主耍部分组成。图1光纤通信系统组成框图光源产生的光信号耙合到光纤中，经光纤传输到接收端机。在接收端机，由光检测器直接检测光
3、纤中传来的光信号并进行光电转换，形成电信号，再由电接收机恢复成原来的信号。在光纤通信系统中，除光源、光纤和光俭测器外，都是电子线路。这些电子线路基本上由功率放大器、低噪声放大器、编码、整形、控制及保护等电路构成，与电通信所用的技术相同。光源、光纤和光检测器则完成电光转换、光的传输和光电转换的功能，正是这一功能实现了光纤通信系统大容量、高质量的传输特性。光纤是光纤通信系统中最重要的组成部分，它是(载有信号的)光波的传输媒介，其传输特性直接影响系统的通信质量。光纤的主要传输待性是损耗与色散。光纤的传输损耗特性用衰减系数表示．它与光波频率和光纤中的杂质浓
4、度等因素有关。目前，在波长为1.55微米波段可以得到衰减系数小于0.2dB／km的光纤。光纤的色散特性是指光纤中因不同频率、不同模式的光波的传输速度不同而使已调信号失真的现象。色散影响传输带宽，从而限制了通信容量和传输距离(无中继)。目前的光纤主要为石英光纤，其典型结构如图2所示。内部圆柱由折射率为M的石英材料组成(称为纤芯)，外部圆柱完由折射率为nz的石英材料组成(称为包层）。当在两种介质分界面上满足全反射条件时，可将光波限制在纤芯区域经多次全反射传输到目的地。图2光纤结构2、光纤通信的发展趋势（1）举例：光纤到家庭(FTTH)的发展FTTH可向
5、用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10
6、—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。FTTH遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。（2）结论对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD
7、8L就难以满足。由此可以看出光通信系统的巨大发展潜力。二、光纤损耗对通信系统传输特性的影响的计算方法1、光纤损耗特性的测量方法（1）剪断测量法在图3中，示出了用剪断法测量光纤损耗特性的测量原理图。图3剪断法原理图A．测量原理首先在被测光纤的输出端(远端)用光功率计测得光纤的输出功率(记为EP)。然后，在不改变输入条件的条件下，在距远端L(km)处把光纤剪断，并用光功率计测得此处(称为近端)光纤的输出功率(记为NP)，则该光纤的平均损耗系数由下式绘出10lg(/)NEpdBkmLP（1）B．误差分析剪断法是一种破坏性的测量方法。影响其测量精度的
8、主要原因如下：光源的稳定性。本测量方法对光源的最重要的要求是，光源发射的光功率必须稳定。这种稳定性要求除了包括光源发射的光
