光纖通信模板

光纖通信模板瑞典皇家科學(xué)院６日宣布，將２００９年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國華裔科學(xué)家高錕以及兩位科學(xué)家。高錕獲獎(jiǎng)，是因?yàn)樗凇坝嘘P(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”做出了突破性成就。《Asiaweek》回顧影響20世紀(jì)的5位亞洲人時(shí)，他和鄧小平、黑澤明、甘地、盛天昭夫并列，各自在不同的領(lǐng)域塑造了整個(gè)世界的面貌。1光纖通信概述什么是光纖通信光纖通信的發(fā)展史光纖通信的特點(diǎn)光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信的發(fā)展趨勢什么是光纖通信利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號(hào)的通信方式，稱為光纖通信。光纖通信是工作在近紅外區(qū)，其波長是～，對(duì)應(yīng)的頻率為167～375THz。光纖通信技術(shù)的發(fā)展十分迅速，已經(jīng)起到了舉足輕重的地位，發(fā)展前景十分廣闊。

光纖通信的發(fā)展史我國古代使用的烽火臺(tái)就是大氣光通信的最好例子。后來的手旗、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇。近代光通信的雛形可追朔到1880年Bell發(fā)明的光。但通信光未能像其它電通信方式那樣得到發(fā)展。1966年英籍華人高琨博士提出光導(dǎo)纖維的概念在全世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展光纖通信的高潮。

1978年工作于的第一代光波系統(tǒng)正式投入商業(yè)應(yīng)用。上世紀(jì)80年代初，早期的采用多模光纖的第二代光波通信系統(tǒng)問世。1990年，工作于，μm的第三代光波系統(tǒng)已能提供通信商業(yè)業(yè)務(wù)。第四代光波系統(tǒng)以采用光放大器(OA)增加中繼距離和采用頻分與波分復(fù)用(FDM與WDM)增加比特率為特征。第五代光波通信系統(tǒng)的研究與發(fā)展也經(jīng)歷了20多年歷程，已取得突破性進(jìn)展。它基于光纖非線性壓縮抵消光纖色散展寬的新概念產(chǎn)生的光孤子，實(shí)現(xiàn)光脈沖信號(hào)保形傳輸。

從通信網(wǎng)來看第一代為純電信網(wǎng)第二代通信網(wǎng)僅僅是用光纖代替銅線，使通信網(wǎng)的性能得到了某種改善，而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔羌芑旧现暗哪Ｊ?，光波通信的潛力尚未完全發(fā)揮。第三代通信網(wǎng)為全光通信網(wǎng)。1990年后，隨著光纖與光波電子技術(shù)的發(fā)展，新穎光纖與半導(dǎo)體功能光器件相繼問世，掀起了發(fā)展全光通信網(wǎng)的潮流。這種通信網(wǎng)中，不僅用光波系統(tǒng)傳輸信號(hào)，交換、復(fù)用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構(gòu)建真正的光波通信網(wǎng)。

光纖通信的特點(diǎn)傳輸頻帶寬，通信容量大。中繼距離遠(yuǎn)?？闺姶鸥蓴_能力強(qiáng)，無串話。光纖細(xì)，光纜輕。資源豐富，節(jié)約有色金屬和能源。均衡容易。經(jīng)濟(jì)效益好。

抗腐蝕、不怕潮濕。光纖通信系統(tǒng)的組成根據(jù)調(diào)制信號(hào)的類型，光纖通信系統(tǒng)可以分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。 根據(jù)光源的調(diào)制方式，光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)光纖的傳導(dǎo)模數(shù)量，光纖通信系統(tǒng)可以分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)的工作波長，光纖通信系統(tǒng)可分為短波長(m)光纖通信系統(tǒng)、長波長(m)光纖通信系統(tǒng)和超長波長(2μm以上)光纖通信系統(tǒng)。光纖通信的發(fā)展趨勢國家863計(jì)劃通信技術(shù)主題專家組副組長

紀(jì)越峰：在高速光傳輸方面，目前已實(shí)現(xiàn)了Tbit/s（274波×40Gbit/s）的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；在超長距離傳輸方面，已達(dá)到了4000km無電中繼的技術(shù)水平

我國已成為世界上為數(shù)不多的幾個(gè)掌握了全套SDH和WDM光通信系統(tǒng)系列產(chǎn)品技術(shù)的國家之一，在世界光通信系統(tǒng)和光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了一席之地。

從一九七０年到現(xiàn)在雖然只有短短不到三十年的時(shí)間，但光纖通信技術(shù)卻取得了極其驚人的進(jìn)展。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體以實(shí)現(xiàn)通信。然而就目前的光纖通信而言，其實(shí)際應(yīng)用僅是其潛在能力的2％左右，尚有巨大的潛力等待人們?nèi)ラ_發(fā)利用。2光波波譜

光波是電磁波，光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300μm～6×10?3μm。

可見光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。波長再短就是X射線、γ射線。電磁波波譜圖3光纖3.1光纖的結(jié)構(gòu)與類型

光纖的射線理論分析3.3光纖的損耗特性3.4光纖的色散特性3.5單模光纖3.6光纖的傳輸帶寬3.7光纖連接器特性光纖的結(jié)構(gòu)與類型3.1.1光纖的結(jié)構(gòu)光纖(OpticalFiber，OF)就是用來導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維，一根實(shí)用化的光纖是由多層透明介質(zhì)構(gòu)成的，一般可以分為三部分：折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層光纖結(jié)構(gòu)示意圖3.1.2光纖的類型光纖的分類方法很多，既可以按照光纖截面折射率分布來分類，光纖中傳輸模式數(shù)的多少光纖使用的材料傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL來分類。1.按光纖截面上折射率分布分類 按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖(Step-IndexFiber，SIF)和漸變型光纖(Graded-IndexFiber，GIF)光纖的折射率分布2.按傳輸模式的數(shù)量分類 按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖(Multi-ModeFiber，MMF)和單模光纖(SingleModeFiber，SMF)。 在一定的工作波上，當(dāng)有多個(gè)模式在光纖中傳輸時(shí)，則這種光纖稱為多模光纖。單模和多模光纖結(jié)構(gòu)示意圖3.按光纖的工作波長分類 按光纖的工作波長可以將光纖分為

短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。4.按ITU-T建議分類 按照ITU-T關(guān)于光纖類型的建議，可以將光纖分為光纖(漸變型多模光纖)、光纖(常規(guī)單模光纖)、光纖(色散位移光纖)、光纖(截止波長光纖)和G.655(非零色散位移光纖)光纖。ITU-T的中文名稱是國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組(ITU-TforITUTelecommunicationStandardizationSector),它是國際電信聯(lián)盟管理下的專門制定遠(yuǎn)程通信相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的組織。（1）光纖。光纖特點(diǎn)是零色散波長在，故其被稱為常規(guī)單模光纖或非色散位移單模光纖。光纖在處衰減系數(shù)為左右，在處衰減系數(shù)為人左右，但處的色散系數(shù)大約為，從而限制了其在工作波長為1550nm系統(tǒng)中的傳輸速率和傳輸距離。（2）光纖。光纖特點(diǎn)是零色散波長由光纖的位移到制得的光纖，故其稱為色散位移光纖。光纖同時(shí)實(shí)現(xiàn)了窗口的低衰減系數(shù)和小色散系數(shù)。但是當(dāng)其用于帶有摻鉺光纖放大器的波分復(fù)用系統(tǒng)中時(shí)，由于光纖芯中的光功率密度過大產(chǎn)生了非線性效應(yīng)，限制了光纖在單信道速率10Gbit/s以上波分復(fù)用或密集波分復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用（3）光纖。光纖特點(diǎn)是在波長區(qū)為非零色散，故其稱為非零色散位移光纖。光纖解決光纖在單信道速率10Gbit/s以上波分復(fù)用中出現(xiàn)的非線性效應(yīng)，特別是四波混頻，所以其在10Gbit/s以上波分復(fù)用或密集波分復(fù)用的高速率、大容量、遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)中得到極為廣泛地應(yīng)用。光纖標(biāo)準(zhǔn)將成為FTTx建設(shè)的主流標(biāo)準(zhǔn)光纖的彎曲半徑為25mm，受彎曲半徑的限制，光纖不能隨意地進(jìn)行小角度拐彎安裝

2006年12月，ITU-T第十五工作組通過了一個(gè)新的光纖標(biāo)準(zhǔn)，即，稱為“用于接入網(wǎng)的低彎曲損耗敏感單模光纖和光纜特性”。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，光纖的彎曲半徑可達(dá)5～10mm，因此符合標(biāo)準(zhǔn)的光纖可以像銅纜一樣，沿著建筑物內(nèi)很小的拐角安裝，非專業(yè)的技術(shù)人員也可以掌握施工的方法，降低了FTTx網(wǎng)絡(luò)布線的成本。除此以外，實(shí)際施工中光纖的彎曲半徑一般會(huì)小于該類光纖的最小彎曲半徑，當(dāng)光纖發(fā)生一定程度的老化時(shí)，信號(hào)仍然可以正常傳送。因此，標(biāo)準(zhǔn)有助于提高光纖的抗老化能力，降低FTTx的維護(hù)成本。3.2光纖的射線理論分析基本光學(xué)定義和定律 光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，其傳播速度為v=c/n

式中：c＝2.997×105km/s，是光在真空中的傳播速度；n是介質(zhì)的折射率(空氣的折射率為，近似為1；玻璃的折射率為左右)。反射定律：反射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線處于法線的兩側(cè)，并且反射角等于入射角，即：θ1′＝θ1。 折射定律：折射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，且滿足：n1sinθ1=n2sinθ2所謂截止波長，一般指的是LP11模的截止波長國家863計(jì)劃通信技術(shù)主題專家組副組長紀(jì)越峰：在高速光傳輸方面，目前已實(shí)現(xiàn)了Tbit/s（274波×40Gbit/s）的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；所謂截止波長，一般指的是LP11模的截止波長《Asiaweek》回顧影響20世紀(jì)的5位亞洲人時(shí)，他和鄧小平、黑澤明、甘地、盛天昭夫并列，各自在不同的領(lǐng)域塑造了整個(gè)世界的面貌。考慮到各波長之間的影響最小和更多廠家的設(shè)備能互通工作，WDM使用的激光器發(fā)出的光的中心波長、波長間隔、中心頻率偏移等均有嚴(yán)格的規(guī)定，必需符合建議。衡量光源與光纖耦合的質(zhì)量可以用耦合效率η，它定義為標(biāo)準(zhǔn)光纖的彎曲半徑為25mm，受彎曲半徑的限制，光纖不能隨意地進(jìn)行小角度拐彎安裝而在有限空間傳播時(shí)，形成駐波。外調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)(2)下凹型單模光纖要實(shí)現(xiàn)光纖通信，首先要解決的問題是如何將電信號(hào)加載到光源的發(fā)射光束上，即需要進(jìn)行光調(diào)制。5WDM系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與工作原理通常，將纖芯中場分布曲線最大值的1/e處，所對(duì)應(yīng)的寬度定義為模場直徑，用d表示。當(dāng)工作頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)光輸入時(shí)便得到放大。對(duì)這種摻雜光纖放大器影響較大的工作可追溯到1963年對(duì)玻璃激光器的研究。光纖中的模式傳輸1.傳導(dǎo)模的概念模式是波動(dòng)理論的概念。在波動(dòng)理論中，一種電磁場的分布稱之為一個(gè)模式。在射線理論中，通常認(rèn)為一個(gè)傳播方向的光線對(duì)應(yīng)一種模式，有時(shí)也稱之為射線模式。2.相位一致條件光纖中光波相位的變化情況相位一致條件就是說：如果圖中所示的這個(gè)模式在A、B處相位相等，則經(jīng)過一段傳播距離后，在A′、B′處也應(yīng)該相位相等或相差2π的整數(shù)倍。 光纖的相位一致條件也可以從另外一個(gè)角度出發(fā)得到。根據(jù)物理學(xué)的知識(shí)可知：波在無限空間中傳播時(shí)，形成行波；而在有限空間傳播時(shí)，形成駐波。光纖的損耗特性1.衰減系數(shù)損耗是光纖的一個(gè)重要傳輸參量，是光纖傳輸系統(tǒng)中繼距離的主要限制因素之一。損耗的大小可以用衰減常數(shù)α定義。通常α表示成dB/km為單位的形式。光纖色散是光纖通信的另一個(gè)重要特性，光纖的色散會(huì)使輸入脈沖在傳輸過程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，這樣就限制了通信容量。漸變多模光纖，當(dāng)工作在波長、采用LD光源時(shí)，模間色散是主要的限制。開放式波分復(fù)用系統(tǒng)(3)小信號(hào)輸入的頻率響應(yīng)在波動(dòng)理論中，一種電磁場的分布稱之為一個(gè)模式。上式稱為單模光纖的單模傳輸條件。Ar＝-10lgPR/P0(dB)光碼分復(fù)用(OCDM)當(dāng)工作頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)光輸入時(shí)便得到放大。但是當(dāng)其用于帶有摻鉺光纖放大器的波分復(fù)用系統(tǒng)中時(shí)，由于光纖芯中的光功率密度過大產(chǎn)生了非線性效應(yīng)，限制了光纖在單信道速率10Gbit/s以上波分復(fù)用或密集波分復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用這種光纖可用于近距離的局域網(wǎng)(LAN)中。2、單模光纖的折射率分布定義相鄰兩脈沖雖重疊但仍能區(qū)別開時(shí)的最高脈沖速率為該光纖線路的最大可用帶寬。n是介質(zhì)的折射率(空氣的折射率為，近似為1；損耗的大小可以用衰減常數(shù)α定義。2.光纖通信的低損耗窗口由石英光纖的損耗譜曲線自然地顯示光纖通信系統(tǒng)的三個(gè)低損耗窗口：①第一低損耗窗口短波長附近；②第二低損耗窗口長波長附近；③第三低損耗窗口長波長附近；實(shí)驗(yàn)上曲線的損耗值為：對(duì)于單模光纖，在時(shí)約為；在時(shí)約為；在時(shí)僅為，已接近理論值(理論極限為0.1dB/km)。光纖的帶寬特性如圖3-11-2在光纖通信線路上，光纖的吸收和散射導(dǎo)致光信號(hào)衰減，光纖的色散將使光脈沖信號(hào)畸變，導(dǎo)致信息傳輸質(zhì)量降低，誤碼率增高，限制了通信距離。光纖在處衰減系數(shù)為左右，在處衰減系數(shù)為人左右，但處的色散系數(shù)大約為，從而限制了其在工作波長為1550nm系統(tǒng)中的傳輸速率和傳輸距離。電光調(diào)制的基本工作原理是晶體的線性電光效應(yīng)。P1為輸出端的光功率。從理論上講，單模光纖只有基模（LP01）傳輸，寂寞場強(qiáng)在光纖截面上的分布與光纖的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而模場直徑就是衡量光纖橫截面上一定場強(qiáng)范圍的物理量。(1)材料的吸收損耗當(dāng)光線中傳輸?shù)墓鈴?qiáng)大到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生非線性受激拉曼散射和受激布里淵散射，是輸入光能部分轉(zhuǎn)移到新的頻率分量上。而在有限空間傳播時(shí)，形成駐波。考慮到各波長之間的影響最小和更多廠家的設(shè)備能互通工作，WDM使用的激光器發(fā)出的光的中心波長、波長間隔、中心頻率偏移等均有嚴(yán)格的規(guī)定，必需符合建議。1978年工作于的第一代光波系統(tǒng)正式投入商業(yè)應(yīng)用。色散使沿光纖傳輸?shù)墓饷}沖展寬，最終可能使兩個(gè)相鄰脈沖發(fā)生重疊。通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱為密集波分復(fù)用（DWDM）。單向DWM是指所有光路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送，如圖所示。光纖特點(diǎn)是在波長區(qū)為非零色散，故其稱為非零色散位移光纖。

3.光纖損耗主要包括：(1)材料的吸收損耗光纖材料吸收損耗包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收等，它是材料本身所固有的，因此是一種本征吸收損耗。(2)光纖的散射損耗瑞利散射損耗。光纖在加熱過程中，熱擾動(dòng)使原子產(chǎn)生壓縮性的不均勻，造成密度不均勻，進(jìn)一步造成折射率不均勻。這種不均勻性在冷卻過程中固定了下來并引起光的散射。波導(dǎo)散射損耗。當(dāng)光纖的纖芯直徑沿軸向不均勻時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)模和輻射模間的耦合，能量從導(dǎo)模轉(zhuǎn)移到輻射模，從而形成附加的波導(dǎo)散射損耗。非線性散射損耗。當(dāng)光線中傳輸?shù)墓鈴?qiáng)大到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生非線性受激拉曼散射和受激布里淵散射，是輸入光能部分轉(zhuǎn)移到新的頻率分量上。(3)輻射損耗當(dāng)理想的圓柱形光纖受到某種外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲，導(dǎo)致能量泄露到包層，這種由能量泄露導(dǎo)致的損耗稱為輻射損耗。光纖的色散特性1.什么是光纖色散信號(hào)在光纖中是由不同的頻率成分和不同模式成分?jǐn)y帶的，這些不同的頻率成分和模式成分有不同的傳播速度，從而引起色散。也可以從波形在時(shí)間上展寬的角度去理解，即光脈沖在通過光纖傳播期間，其波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬，這種觀象就稱為色散。光纖色散是光纖通信的另一個(gè)重要特性，光纖的色散會(huì)使輸入脈沖在傳輸過程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，這樣就限制了通信容量。因此制造優(yōu)質(zhì)的、色散小的光纖，對(duì)增加通信系統(tǒng)容量和加大傳輸距離是非常重要的。引起光纖色散的原因很多，由于信號(hào)不是單一頻率而引起的色散有材料色散和波導(dǎo)色散，由于信號(hào)不是單一模式所引起的色散稱為模式色散。2.色散的程度描述時(shí)延差Δτ可以表示光纖的色散程度：Δτ=DΔλL式中：D為色散系數(shù)，單位為ps/(nm·km)，Δλ為光源譜寬，L為傳輸?shù)木嚯x時(shí)延差越大，色散越嚴(yán)重。3.材料色散和波導(dǎo)色散(1)材料色散它是由于材料折射率隨光波長非線性變化引起的色散在λ0時(shí)，時(shí)延差最小，這個(gè)波長稱為材料的零色散波長。(2)波導(dǎo)色散

對(duì)于單模光纖，波導(dǎo)的作用不能忽略。對(duì)于某模式的電磁波而言，傳播常數(shù)β可以由U（導(dǎo)波徑向歸一化常數(shù)）、V（歸一化頻率）和W（導(dǎo)波徑向歸一化衰減系數(shù)）推出，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起色散，這種色散稱為波導(dǎo)色散。4.模式色散

模式色散是指不同模式的電磁波在光纖中傳播，群速不同而引起的色散?？梢杂霉饫w中傳輸?shù)淖罡吣Ｊ脚c最低模式之間的時(shí)延差來表示單模光纖1、什么是單模光纖單模光纖是在給定的工作波長上，只傳輸單一基模的光纖。在單模光纖中不存在模式色散，因此它具有相當(dāng)寬的傳輸頻帶，適用于長距離、大容量的傳輸，近年來，單模光纖通信系統(tǒng)得到迅速發(fā)展2、單模光纖的折射率分布(1)階躍型單模光纖折射率分布形式(2)下凹型單模光纖3、單模傳輸條件

0＜V＜2.40483(3-10-1)上式稱為單模光纖的單模傳輸條件。4、單模光纖的特征參數(shù)

(1)衰減系數(shù)α

對(duì)于單模光纖在附近α約為，在附近，α可降至以下。(2)截止波長λc所謂截止波長，一般指的是LP11模的截止波長(3)模場直徑d從理論上講，單模光纖只有基模（LP01）傳輸，寂寞場強(qiáng)在光纖截面上的分布與光纖的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而模場直徑就是衡量光纖橫截面上一定場強(qiáng)范圍的物理量。對(duì)于均勻單模光纖，基模場強(qiáng)在光纖橫截面上近似為高斯分布。通常，將纖芯中場分布曲線最大值的1/e處，所對(duì)應(yīng)的寬度定義為模場直徑，用d表示。光纖的傳輸帶寬色散使沿光纖傳輸?shù)墓饷}沖展寬，最終可能使兩個(gè)相鄰脈沖發(fā)生重疊。重疊嚴(yán)重時(shí)使接收機(jī)無法區(qū)分它們，造成誤碼定義相鄰兩脈沖雖重疊但仍能區(qū)別開時(shí)的最高脈沖速率為該光纖線路的最大可用帶寬。光纖的帶寬特性如圖3-11-2對(duì)階躍多模光纖，帶寬主要受模間色散的限制，僅數(shù)十MHz·km。漸變多模光纖，當(dāng)工作在波長、采用LD光源時(shí)，模間色散是主要的限制。對(duì)單模光纖，影響帶寬的是材料色散和波導(dǎo)色散，單模光纖有最大的帶寬距離積。另外，梯度折射率分布的塑料多模光纖(芯徑420μm)已達(dá)到的帶寬，傳輸距離100m，光源為647nmLD，預(yù)期可達(dá)到10～20GHz帶寬，距離100m。這種光纖可用于近距離的局域網(wǎng)(LAN)中。3.7光纖連接器特性

評(píng)價(jià)一個(gè)連接器的主要指標(biāo)有4個(gè)，即插入損耗、回波損耗、重復(fù)性和互換性。1.插入損耗 插入損耗是指光纖中的光信號(hào)通過活動(dòng)連接器之后，其輸出光功率相對(duì)輸入光功率的比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac為連接器插入損耗；P0為輸入端的光功率；P1為輸出端的光功率。2.回波損耗

回波損耗又稱為后向反射損耗。是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，是一對(duì)線自身的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方?；夭〒p耗將引入信號(hào)的波動(dòng)，返回的信號(hào)將被雙工的千兆網(wǎng)誤認(rèn)為是收到的信號(hào)而產(chǎn)生混亂。

后向反射光對(duì)輸入光的比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：Ar＝-10lgPR/P0

(dB)式中：Ar表示回波損耗；P0表示輸入光功率；PR表示后向反射光功率。（可達(dá)60dB）

3.重復(fù)性和互換性 重復(fù)性是指光纖(纜)活動(dòng)連接器多次插拔后插入損耗的變化，用dB表示?；Q性是指連接器各部件互換時(shí)插入損耗的變化，也用dB表示。4光端機(jī)4.1光源與光纖的耦合4.2光調(diào)制光源與光纖的耦合從光源發(fā)射出來的光功率盡可能多地送入光纖中傳輸，這就是光源與光纖的耦合問題。衡量光源與光纖耦合的質(zhì)量可以用耦合效率η，它定義為

η=PF/PS(6-1-1)

式中：

PF—耦合進(jìn)入光纖的光功率

PS—光源發(fā)射的功率。光源與光纖的耦合效率：與光源的類型(LED或LD)及光纖的類型(多模光纖或模光纖)有關(guān)。LD與單模光纖的耦合效率較高，可以達(dá)到30～50%，而LED與單模光纖的耦合效率較低，可能小于1%。

4.2光調(diào)制要實(shí)現(xiàn)光纖通信，首先要解決的問題是如何將電信號(hào)加載到光源的發(fā)射光束上，即需要進(jìn)行光調(diào)制。根據(jù)調(diào)制與光源的關(guān)系，光調(diào)制可分為：直接調(diào)制和間接調(diào)制。

4.2.1光源的直接調(diào)制直接調(diào)制就是將調(diào)制信號(hào)直接作用在光源上，把要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫葱盘?hào)注入到LD或LED，獲得相應(yīng)的光信號(hào)。這種方法調(diào)制的是光源的發(fā)光強(qiáng)度調(diào)制(IM)。直接調(diào)制具有簡單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但存在波長(頻率)的抖動(dòng)，是光纖通信系統(tǒng)中廣泛采用的調(diào)制方式。從調(diào)制信號(hào)的形式來說，光源的直接調(diào)制又可分為模擬信號(hào)調(diào)制和數(shù)字信號(hào)調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制傳輸頻帶寬，通信容量大。對(duì)于某模式的電磁波而言，傳播常數(shù)β可以由U（導(dǎo)波徑向歸一化常數(shù)）、V（歸一化頻率）和W（導(dǎo)波徑向歸一化衰減系數(shù)）推出，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起色散，這種色散稱為波導(dǎo)色散。Ac＝-10lgP1/P0(dB)引起光纖色散的原因很多，由于信號(hào)不是單一頻率而引起的色散有材料色散和波導(dǎo)色散，由于信號(hào)不是單一模式所引起的色散稱為模式色散。開放式波分復(fù)用系統(tǒng)損耗的大小可以用衰減常數(shù)α定義。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體以實(shí)現(xiàn)通信。而在有限空間傳播時(shí)，形成駐波。(1)電光調(diào)制（2）聲光調(diào)制（3）磁光調(diào)制當(dāng)工作頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)光輸入時(shí)便得到放大。模式色散是指不同模式的電磁波在光纖中傳播，群速不同而引起的色散。由石英光纖的損耗譜曲線自然地顯示光纖通信系統(tǒng)的三個(gè)低損耗窗口：不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方。上式稱為單模光纖的單模傳輸條件。為了滿足長距離通信的需要，必須在光纖傳輸線路上每隔一定距離加入一個(gè)中繼器，以補(bǔ)償光信號(hào)的衰減和對(duì)畸變信號(hào)進(jìn)行整形，然后繼續(xù)向終端傳送。4.2.2LD調(diào)制特性LD的直接調(diào)制具有許多突出的特點(diǎn)，它在光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用極其廣泛。LD的調(diào)制特性如下：(1)電光延遲(2)張馳振蕩(3)小信號(hào)輸入的頻率響應(yīng)(4)頻率啁啾4.2.3光源的外部調(diào)制光源內(nèi)調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單容易實(shí)現(xiàn)，但是，在高碼速下將使光源的性能變壞，因此需要對(duì)光源的外調(diào)制方式。外調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)目前使用的外調(diào)制方式有：

(1)電光調(diào)制（2）聲光調(diào)制（3）磁光調(diào)制電光調(diào)制器電光調(diào)制的基本工作原理是晶體的線性電光效應(yīng)。電光效應(yīng)是指電場引起晶體折射率變化的現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生電光效應(yīng)的晶體稱為電光晶體聲光調(diào)制器聲光調(diào)制器是利用介質(zhì)的圣光效應(yīng)制成，他的工作原理是，當(dāng)調(diào)制電信號(hào)變化時(shí)，由于壓電效應(yīng)，使壓電晶體產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)形成超聲波，這個(gè)聲波引起聲光介質(zhì)的密度發(fā)生變化，使介質(zhì)折射率跟著變化，從而形成一個(gè)變化的光柵，由于光柵的變化，時(shí)光強(qiáng)隨之發(fā)生變化，結(jié)果使光波受到調(diào)制磁光調(diào)制磁光調(diào)制是利用法拉第效應(yīng)得到的一種光外調(diào)制，入射光信號(hào)經(jīng)過起偏器，使入射光變?yōu)槠窆?，這束偏振光通過YIG（摻釔鐵石榴石）磁棒時(shí)，其偏振方向隨繞在上面線圈的調(diào)制信號(hào)而變化，當(dāng)偏振方向與后面的檢偏器相同時(shí)，輸出光強(qiáng)最大，當(dāng)偏振方向與檢偏器方向垂直時(shí)，輸出光強(qiáng)最小，從而使輸出光強(qiáng)隨調(diào)制信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)了光的外調(diào)制。4.3光中繼器在光纖通信線路上，光纖的吸收和散射導(dǎo)致光信號(hào)衰減，光纖的色散將使光脈沖信號(hào)畸變，導(dǎo)致信息傳輸質(zhì)量降低，誤碼率增高，限制了通信距離。為了滿足長距離通信的需要，必須在光纖傳輸線路上每隔一定距離加入一個(gè)中繼器，以補(bǔ)償光信號(hào)的衰減和對(duì)畸變信號(hào)進(jìn)行整形，然后繼續(xù)向終端傳送。5波分復(fù)用技術(shù)多信道復(fù)用技術(shù)5.2波分復(fù)用技術(shù)多信道復(fù)用技術(shù)

盡管目前光纖通信單信道實(shí)用化系統(tǒng)的傳輸速率發(fā)展到了10Gbit/s，線路的利用率有了很大提高，但與光纖巨大的帶寬潛力相比還微不足道。復(fù)用技術(shù)是為了提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)而互不干擾的技術(shù)。光時(shí)分復(fù)用(OTDM)光碼分復(fù)用(OCDM)副載波復(fù)用(SCM)空分復(fù)用(SDM)光波分復(fù)用(WDM)5.2波分復(fù)用技術(shù)5.2.1WDM光波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號(hào)組合起來(復(fù)用)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號(hào)分開(解復(fù)用)，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端，因此將此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用技術(shù)，簡稱光波分復(fù)用技術(shù)。通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱為密集波分復(fù)用（DWDM）。光信號(hào)的分出和插入通過光分插復(fù)用器（OADM）可以實(shí)現(xiàn)各波長的光信號(hào)在中間站的分出與插入，即完成上/下光路，利用這種方式可以完成DWDM系統(tǒng)的環(huán)形組網(wǎng)。波分復(fù)用技術(shù)有以下主要特點(diǎn)。

(1)可以充分利用光纖的巨大帶寬潛力，使一根光纖上的傳輸容量比單波長傳輸增加幾十至上萬倍。

(2)N個(gè)波長復(fù)用以后在一根光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量的光纖。(3)波分復(fù)用通道對(duì)傳輸信號(hào)是完全透明的，即對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式均具有透明性，可同時(shí)提供多種協(xié)議的業(yè)務(wù)，不受限制地提供端到端業(yè)務(wù)。(4)可擴(kuò)展性好。(5)降低器件的超高速要求。5.2.4WDM系統(tǒng)基本類型

WDM系統(tǒng)從不同的角度可以分為不同的類型，常見的分類方法有：從傳輸方向分，可以分為雙纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)和單纖雙向波分復(fù)用系統(tǒng)；從光接口類型分，