课程（毕业）论文-激光通信技术

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1、激光通信技术电话、电报发明100多年來，通信技术经历了巨大的变化，从有线到无线，从长波到微波，从地面到空间，从传声到传形等。而现代社会的飞速发展，对通信的要求越来越高，突出的矛盾是目前的通讯线路容量不够。现代通信革命不仅依赖于激光器的发明，而且依赖于光纤的发展。简单地说，光纤通信就是运用光的全反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号传输取代传统通信方式屮的电信号传输。首先我们来了解一下光纤的结构和传输。光纤的结构光纤即光导纤维，是由纤芯、包层、涂层和套塑三部分组成。光纤芯的直径为5um-50um,包层的直径为1

2、25um。它透明、纤细，虽比头发丝还细，却具有把光封闭在其屮并沿轴向进行传播的导波结构，它由折射较高的纤芯和折射率较低的包层组成，纤芯区域完成光信号的传输，包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯，增加光纤的机械强度。纤芯中只能传输一种模式的称为单模光纤,可以有多种不同的传输模式，叫多模光纤。通信光纤的纤芯和包层的主体材料都是石英玻璃，但两区域中掺杂情况不同，因而折射率也不同。纤芯的折射率比包层的折射率稍微大些。实际使用的光纤，一般不是一根光纤组成的，而是由许多光纤聚集在-•起组成，称为光缆。光缆中的光纤是成对使用的，一

3、根用于发送，另一根用于接收。光缆中的光纤数一般采用6芯、12芯、甚至24芯、48芯等，其中有保留的儿对作为备用。传输根据全反射条件，当纤芯内的光线入射得到纤芯与包层的交界面吋，如果入射角大于临界角，（0=arcsin生，®、弘分别为纤芯和包层的折射率），就会在纤芯内发生全反射，光就会由交界而偏向中心。当碰到对面交界面时，由全反射回来，光纤中的光在芯包交界面上，不断的来回全反射，传向远方，而不回漏射到包层外面。光在光纤中传输存在材料色散和模间色散，这影响了光纤传输速度和大容量的通信。通过变换光纤材料和改进光纤结构可以降

4、低光纤的色散彫响。对模间色散，可采用渐变型梯度折射率光纤。即纤芯的折射率是半径r的反比例函数，随着r的增加，折射率逐渐变小，在纤芯和包层的界面处，降至最小但仍大于包层的折射率。为了减小材料色散，可采用石英材料做光纤。因为石英材料对1.3um波段的色散儿乎为零，若选1.3um波段的光波做载波，可以把材料色散降至最低。光纤通信的原理光纤通信的原理是：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

5、变换成电信号，经解调后恢复原信息.光纤通信特点(1)通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THZ.采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400GbiVs系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55pm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比冃前任何传输媒质的损耗都低。因此，无屮继传输距离可达几十、甚至上百公里。(2)信号串扰小、保密性能好；(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。(4)光纤尺寸小、重

6、量轻，便于敷设和运输。(5)材料來源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。(6)无辐射滩于窃听,因为光纤传输的光波不能跑岀光纤以外。(7)光缆适应性强，寿命长。(8)质地脆，机械强度差。(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。(10)分路、耦合不灵活。(“)光纤光缆的弯曲半径不能过小(>20cm)(12)有供电困难问题。利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式.由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信屮的光波主要是激光，所以又叫做激光一光纤通信.光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传

7、输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤.采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、口、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信.中国光纤通信已进入实用阶段.应用领域光纤通信的应用领域是很广泛的，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。还用于长途干线通信过去主要靠屯缆、微波、卫星通信，现以逐步使用光纤通信并形成了占全球优势的比特传输方法；用于全球通信网、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级

8、干线和县以下的支线)；它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线(CATV)系统，用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等屮使用。物理科学与技术学院200810800016韦伟