光纤通信的基本原理、系统构成与技术发展

《光纤通信的基本原理、系统构成与技术发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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》课程论文光纤通信的基本原理、系统构成与技术发展院（系）名称：专业名称：学生姓名：指导教师：学号：二○一六年十二月摘要：光纤通信是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉丝制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信方式。本文主要从三个方面来论述光纤通信。第一方面主要介绍光纤通信的原理；第二方面介绍光纤通信系统的主要构成；第三个方面主要介绍光纤通信的发展历史及对未来的展望。在当今的社会和经济发展中，信息呈现爆炸式的增长，为了满足越来越多的信息传递的要求，光纤通信已经被广泛用于现代

2、社会的方方面面，光纤通信技术也成为现代信息领域不可或缺的重要技术。关键词：光纤通信原理发展一：光纤通信的原理光是可以传递信息的，这是自人类诞生以来就知道的事情。人类有五感，可以通过视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉来获取周围环境的信息，而通过光获取的信息高达信息总量的70%以上，光传递信息的能力由此可见一斑。从古代的烽火狼烟，到近代海军的旗语通信，人类对利用光传递信息的探索从未停止。然而受限于当时的科技工业水平，原始的光通讯受到自然环境的限制，所传递的信息量也非常有限。随着科学技术的发展，人类能够制造了出光的发射器和接收器，使得利用光传递大量信息成为可能。但是由于光在空气中能量衰减的过于厉害，而且光

3、难以跨过遮挡物，使得直接在空气中利用光进行通讯只能在实验室中进行，难以推广使用。光的全反射让水、玻璃等透明介质能够在一定程度上呈现“导光”的性质，这是光纤通信另一个原理。通过光导介质让光沿着一定的路径、在一个范围内传播，从而达到让光可以跨越障碍、减少衰减的目的，是科学家们的一个新的探索方向。然而，在探索初期，即使是最好的光导材料，也有着让人望而却步光衰减率，光在其中只是传播了一公里，就已经衰减到无法辨认的地步。这使得这方面的探索一时陷入了困境。华裔科学家高琨指出，光导材料之所以光衰减率如此高，就是因为其中含有过多的杂质，只要去除杂质，提高光导材料（玻璃）的纯度，就能够极大的降低衰减率，这是光纤

4、通信的又一个重要的理论基础。经过不断的提纯，1970年，美国康宁公司制造出了第一根传输损耗只有20dB/km的光纤，短短10年后，这一数字降到了0.2db/km，而1990年，光纤的损耗便已经接近了石英光纤的理论衰耗极限值0.1db/km。至此，光纤通信的基本已经俱全，万事具备，只欠东风。随着光纤通信的优点越来越受到人们的重视，光纤在短短三四十年间便完全深入到了社会的各个角落。二：光纤通信系统的构成光纤通信系统的基本构成如下图所示：光纤通信系统的主要部分大致可分为三个模块：光信号发射模块，光信号传输模块和光信号接收模块。1.光信号发射模块：电端机（发送侧）：负责将要传输的电信号进行放大、成帧、

5、复用等操作，输出可用、性能可靠的电信号。光源：负责生成搭载信号，在光纤中传输的激光，光源根据传输要求的不同而不同，对于短程的光纤通讯系统，可能使用性能较差、但是廉价的LED光源，对于远程通信，则一般使用光频率单一、稳定性较好、不易散射的LD光源。根据光纤种类的不同（单模光纤、多模光纤等）和其中传递的光的波长不同（850um、1550um、1300um等）光源也要进行变动。调制器：根据传入的电信号对光源进行调制，生成搭载对应信号的光信号，调制方式有两种，一种是直接控制电源进行调制，一种是控制“遮挡”进行调制，一般使用第二种调制方式。光源和光调制器共同构成了光发射机，光发射机是实现电/光转换的光端

6、机。一般来说，系统还有光源的检测器，检测光源泄露的少量光来确定光源的质量。2.光信号传输模块：光纤、光缆：光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。归根结底，光纤、光缆的核心都是最中心的纤芯，光信号发射模块发射的光在其中以很小的损耗率传输，一直传输到被光接收模块接收为止。中继器：尽管现在光纤对光的损耗很小，但是传递一定距离之后仍然需要进行光信号的补偿以保证光信号的强度。中继器包括以下两

7、个小部件：光源：用来提供光的能量以补偿损耗的光信号；光检测器：检测接收到的光信号。如果光信号强度不足，则利用新的光源为其“补充”能量，如果光信号有偏差，则对其进行校正。1.光信号接收模块：光检测器：接收来自光纤/光缆中传来的光信号，并将其转化为微弱的电信号。放大电路：将微弱的电信号进行发大，输出足够强度的电信号。光检测器和放大电路共同构成了光接收器，光接收器是实现光/电转换的光端机。电端机（接收端