光纖通信技術

光纖通信技術1光纖通信的發(fā)展史及現(xiàn)狀光纖通信系統(tǒng)概述光纖通信關鍵技術2什么是通信？“通”：傳送，“信”：信息；信息的傳送基本組成：發(fā)送、傳輸、接收什么是光纖通信？利用激光作為信息的載波信號，并通過光纖來傳送信息的通信系統(tǒng)。光纖通信是人類歷史上的重大突破，現(xiàn)今的光纖通信已成為信息社會的神經(jīng)系統(tǒng)3光纖通信的發(fā)展史及現(xiàn)狀

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設備電復接設備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機接收機傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設備電復接設備信息信息4

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設備電復接設備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機接收機傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設備電復接設備信息信息信息指用戶要求傳送的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及它們的各種組合5用戶環(huán)路交換設備電復接設備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機接收機傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設備電復接設備信息信息

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶終端交換設備接入網(wǎng)電復接設備傳輸系統(tǒng)6

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設備電復接設備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機接收機傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設備電復接設備信息信息光纖通信經(jīng)過30年的技術發(fā)展目前正在淘汰著其他的有線通信方式7 現(xiàn)代通信網(wǎng)的三大支柱是光纖通信、衛(wèi)星通信和無線電通信，而其中光纖通信是主體，這是因為光纖通信本身具有許多突出的優(yōu)點：頻帶寬，通信容量大損耗低，中繼距離長抗電磁干擾無串音干擾，保密性好光纖線徑細、重量輕、柔軟光纖的原材料資源豐富，用光纖可節(jié)約金屬材料8光纖通信技術優(yōu)缺點光纖通信時也具有如下缺點：光纖彎曲半徑不宜過?。还饫w的切斷和連接操作相對復雜；分路、耦合相對麻煩。9光纖通信器件的發(fā)展過程雛形：古代烽火、手旗、燈光1880年貝爾的光電話激光器(發(fā)送源）光纖(傳輸介質(zhì))1960Maiman發(fā)明紅寶石激光器1962半導體激光器誕生(GaAs870nm)70年代室溫工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD單模LD1951醫(yī)用玻璃纖維(損耗1000dB/km)1966高錕理論預言1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低損耗窗口光纖開發(fā)單模光纖10現(xiàn)代光通信的起源1880年，貝爾發(fā)明了第一個光電話，其原理是：將弧光燈的恒定光束投射在話筒的音膜上，隨聲音的振動而得到強弱變化的反射光束。這一大膽的嘗試，可以說是現(xiàn)代光通信的開端。貝爾光電話和烽火報警一樣，都是利用大氣作為光通道，光波傳播易受氣候的影響，在大霧天氣，它的可見度距離很短，遇到下雨下雪天也有影響。11(1)光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術是30年來迅猛發(fā)展起來的高新技術，給世界通信技術乃至國民經(jīng)濟、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革。1966年，英籍華人高錕（C.K.Kao)預見利用玻璃可以制成衰減為20dB/Km的通信光導纖維（即光纖）。當時世界上最優(yōu)秀的光學玻璃衰減高達1000dB/Km。1970年，美國康寧（Corning）公司首先研制成衰減為20dB/Km的光纖。從此，光纖就進入了實用化的發(fā)展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究。12光纖通信的發(fā)展史13

高錕（1933年出生），擁有英國和美國雙重國籍的物理學家、北京郵電大學名譽教授、2009年諾貝爾物理學獎得主。香港中文大學校長（1987年-1996年）、中科院外籍院士（1996年）。 1957年畢業(yè)于英國伍爾維奇理工學院電子工程專業(yè)1965年獲得倫敦帝國學院獲得電機工程博士學位 1960年，進入ITT設于英國的歐洲中央研究機構—標準電信實驗有限公司工作，成為光纖通訊領域的先驅(qū)。指出降低玻璃內(nèi)的過渡金屬雜質(zhì)離子是降低光纖衰耗的主要因素，后來研究發(fā)現(xiàn)OH離子對衰耗也有重要影響，通過限制上面兩方面的雜質(zhì)離子，1980年，光纖衰減就降低到了0.2dB/Km，接近理論值。這就使得長距離的光纖通信成為可能，這在光纖通信史上具有里程碑的意義。

(2)光纖通信系統(tǒng)中使用的光源經(jīng)歷了從發(fā)光二極管到半導體激光器的進步。光探測器也達到了GHz的響應靈敏度。目前，半導體激光器不僅可以在室溫下工作，而且其直接調(diào)制速率可以達到10Gbit/s乃至更高，逐漸滿足了高效率、高速率、低啁啾、大功率、長壽命等要求。光纖與光源的逐年進步解決了衰減和色散問題，其結果是增加了光纖系統(tǒng)的通信容量。光探測器發(fā)展異常迅速。14

(3)90年代初，光放大器的問世引起了光纖通信技術的重大變革，這在光通信史上具有里程碑的意義。它節(jié)省了光電變換的中繼過程，而且實現(xiàn)了波長透明、速率透明和調(diào)制方式透明的光信號放大，從而誕生了采用波分復用（WDM）技術的新一代光纖系統(tǒng)商用化。光放大器都是由增益介質(zhì)、能源、輸入輸出耦合結構組成。根據(jù)增益介質(zhì)的不同，目前主要有兩類光放大器：用活性介質(zhì)，如半導體材料和摻稀土元素（如Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm和Yb）的光纖，利用受激輻射機制實現(xiàn)光的直接放大，如半導體激光放大器和摻雜光纖放大器；基于光纖的非線性效應，利用受激散射機制實現(xiàn)光的直接放大，如光纖喇曼放大器和光纖布里淵放大器。15在光纖放大器被新一代波分復用系統(tǒng)廣泛使用的同時，光纖放大器的研究和開發(fā)也在不斷進步。最近五年，技術上已經(jīng)成熟的多種類型的光放大器（EDFA、GS-EDFA、TDFA、GS-TDFA和RFA）已經(jīng)覆蓋了1365-1650nm波長范圍，使得在上述范圍內(nèi)實施波分復用成為可能。拉曼放大器（RA）利用了光纖中的拉曼散射效應實現(xiàn)光信號的放大。由于受激拉曼散射效應的閾值很高，隨作近年來大功率半導體激光器的研制成功，這項光放大技術已經(jīng)開始走向?qū)嵱?。光通信窗口新的劃分?570-1604nm稱為L波段，短于1525nm的波長范圍稱為S波段，這個波段因為全波光纖的研制成功可以擴展到1365nm。這兩個波段又可以分別稱為光通信的第4窗口和第5窗口。16光纖通信系統(tǒng)的新波段145014901530157016101650S+SCLL+

波長(nm)波段波長范圍(nm)帶寬(THz)光放大器應用C1530-15705.0有長途干線C+L1530-16109.7有長途干線S+C+L1490-161015.0無城/局域網(wǎng)S++S+C+L+L+1450-165025.1無城/局域網(wǎng)全波1300-165048.9無城/局域網(wǎng)17光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程光纖通信追求目標:大容量、長距離技術發(fā)展：短波長-長波長、多模光纖-單模光纖、多模激光器-單模激光器通信系統(tǒng)容量：比特率-距離積BL，B比特率，

L中繼距離每秒鐘傳輸?shù)谋忍財?shù)目。18光纖通信技術的發(fā)展大體上可分為：工作波長光纖激光器比特率B中繼距離L第一代70年代850nm多模多模10～100Mb/s10Km第二代80年代初1300nm多模單模多模100Mb/s1.7Gb/s20Km50Km第三代80年代中～90年代初1550nm單模單模2.5Gb/s～10Gb/s100Km19光纖通信技術的發(fā)展大體上可分為:（續(xù)）工作波長光纖激光器比特率B中繼距離L第四代90年代1550nm單模單模2.5Gb/s10Gb/s21000Km（環(huán)路）1500Km光放大系統(tǒng)第五代1550nm單模單模波分復用WDM單路速率:40,160,640Gb/s信道數(shù):8,16,64,128,1022超長傳輸距離:27000Km(Loop)6380(Line)目前研究內(nèi)容WDM光網(wǎng)絡；全光分組交換；光時分復用；光孤子通信；新型的光器件20光纖通信超高速大容量長距離網(wǎng)絡化一根光纖中可同時傳輸一百多路信號，采用特殊技術甚至可以同時傳輸1022路單路速率不斷提升，已達到10、20、40Gb/s采用OTDM技術甚至可達640Gb/s各種通信技術的快速發(fā)展使上千甚至上萬公里的長距離傳輸成為可能全光網(wǎng)成為目前光通信領域最熱門的話題之一21從1980年以來的20年間，隨著光器件的發(fā)展和光系統(tǒng)的演進，光傳輸系統(tǒng)的容量已從Mbit/s發(fā)展到Tbit/s，提高了近10萬倍。從理論上講，全光網(wǎng)絡是指光信息流在網(wǎng)絡中的傳輸及交換始終以光的形式實現(xiàn)，而不需要經(jīng)過光/電、電/光變換。也就是說，信息從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程中始終在光域內(nèi)。在波分復用技術提出以后，波長本身成為組網(wǎng)（分插、交換、路由）的資源。伴隨著光分插復用（OADM）和光交叉聯(lián)接（OXC）技術的逐步成熟，原來被認為只是提供帶寬傳輸?shù)墓鈱娱_始有了組網(wǎng)能力，因此成為最近幾年光通信研發(fā)的熱點。

WDM全光網(wǎng)絡是基于WDM技術，以波長作為組網(wǎng)資源，靈活可靠、性能穩(wěn)定的光網(wǎng)絡，它可以劃分為長途骨干網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)和城域網(wǎng)三個等級。WDM全光網(wǎng)絡通過波長路由機制實現(xiàn)路由選擇，具有良好的可擴展性、可重構性和可操作性。全光網(wǎng)絡：22EducationTelephoneTravelEntertainmentHealth……Allservices

Networktrafficisgrowing!!Thewholeworldisinmymind!!DemandforBroadbandwidthOpticalnetworkingShoppingBanking21世紀的通信業(yè)務23全球通信業(yè)務需求估計用戶增加；每個用戶的業(yè)務量增加；服務質(zhì)量的提高；通信容量需求急增24關鍵原材料光纖預制棒網(wǎng)絡管理系統(tǒng)測試設備光纖光纜光傳輸/交換設備光無源器件光有源器件運營商網(wǎng)絡集成商光纖通信的產(chǎn)業(yè)鏈25全球光纖通信主要供應商26光纖網(wǎng)絡的分類27三種網(wǎng)絡的不同要求三種網(wǎng)絡設備有著不同的性質(zhì)決定了這三種網(wǎng)絡中設備開發(fā)的不同考慮：Long-haul:CapacityMetro:SmartAccess:Cost28國內(nèi)現(xiàn)狀1963年開始光通信的研究1974年研究光纖通信“六五”、“七五”、“八五”鋪設“八縱八橫”光纖線路總長約七萬公里傳輸碼率：從140Mb/s~2.5Gb/s，10Gb/s，40Gb/s已開始研究。DFB（量子阱）激光器和EDFA研制成功，可供應用高速電子器件、波導器件尚有差距2930NSFCnet網(wǎng)絡的拓撲結構說明：NSFCnet（中國高速互連研究試驗網(wǎng)絡）由六個節(jié)點組成，以清華為匯接點構成兩個環(huán)行拓撲結構，清華、北大和中科院三點構成二纖雙向自愈環(huán)采用WDM傳輸技術，在清華和北大之間通過在實驗室中加光纖進行400公里廣域網(wǎng)模擬試驗；在其它節(jié)點構成的環(huán)中采用單路SDH/SONET傳輸技術。31光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)是以光波為載體，光導纖維為傳輸介質(zhì)的通信系統(tǒng)。32光纖通信系統(tǒng)的組成發(fā)送器：發(fā)送器的核心是一個光源，其主要功能就是將一個信息信號從電子格式轉換為光格式?？刹捎冒l(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)作為光源。光纖：光纖通信系統(tǒng)中的傳輸介質(zhì)是光纖。接收器：光接收器的關鍵設備是光檢測器，其主要功能就是把光信息信號轉換回電信號(光電流)。當今光纖通信系統(tǒng)中的光檢測器是個半導體光電二極管(PD)33光纖通信系統(tǒng)的分類光纖的傳導模數(shù)量：多模光纖通信系統(tǒng)、單模光纖通信系統(tǒng)系統(tǒng)的工作波長：短波長光纖通信系統(tǒng)、長波長光纖通信系統(tǒng)、超長波長光纖通信系統(tǒng)；調(diào)制信號的類型：模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)；光源的調(diào)制方式：直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)、間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)34光發(fā)送器光發(fā)送器的主要核心是光源常用光源主要有：發(fā)光二極管；F-P腔半導體激光器；分布反饋式（DFB）半導體激光器；分布布拉格反射式（DBR)半導體激光器；351.發(fā)光二極管半導體發(fā)光二極管(Light-emittingDiode，LED)，通常應用GaAlAs（鎵鋁砷）和InGaAsP（銦鎵砷磷）材料，可以覆蓋整個光纖通信系統(tǒng)使用波長范圍，典型值為0.85μm、1.31μm及1.55μm。按照器件輸出光的方式，可以將發(fā)光二極管分為三種類型結構：表面發(fā)光二極管、邊發(fā)光二極管及超輻射發(fā)光二極管。LED一般用于低速系統(tǒng)。362.激光二極管在結構上，半導體激光二極管(LaserDiode，LD)與其他類型的激光器是相同的主要由三部分構成：激勵源、工作物質(zhì)及諧振腔。37 把信號加到光源上的方法有多種內(nèi)調(diào)制：直接調(diào)節(jié)光源的電流等外調(diào)制：采用如圖的電光調(diào)制器，一般采用電吸收調(diào)制器，和光源集成在一塊芯片上激光部分調(diào)制部分M-Z型電光調(diào)制器集成電吸收調(diào)制38光信號的調(diào)制常用光電接收器的材料有硅鍺等右圖為幾種常用材料的響應曲線光電接收器的基本性能：響應波長，敏感度，噪聲性能等Wavelengthnm50010001500SiliconGermaniumInGaAsQuantumEfficiency=10.10.539常見的光電接收器材料

PIN型光接收器PIN型光接收器的基本構造如下圖所示：由三部分構成p型半導體，n型半導體和中間層PIN型光接收器的工作原理40雪崩二極管（APD）的基本原理雪崩二極管的工作原理是：光在二極管中產(chǎn)生載流子，載流子在電場的作用下能量增加，在第二級產(chǎn)生放大41

APD型光接收器APD型光接收器的基本結構如下圖APD型光接收器具有更好的敏感度，具有更高的速率。但工藝復雜，成本較高。42光纖連接器光纖連接器的作用是使兩根光纖的纖芯對準，保證90%以上的光能夠通過。光纖活動連接器是實現(xiàn)光纖之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖與其他無源器件、光纖與系統(tǒng)和儀表進行活動連接的功能。43光纖連接器性能指標光學性能，主要是插入損耗和回波損耗。插入損耗，即連接損耗，因連接器的導入而引起的鏈路有效光功率的損耗，不大于0.5dB；回波損耗，連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，其典型值應不少于25dB；互換性和重復性，指對同一類型光纖能任意組合使用，并可多次重復使用，由此而導入的附加損耗一般小于0.2dB；抗拉強度，不低于90N；工作溫度，在-40℃～70℃的溫度下能正常使用；插拔次數(shù)，能插拔1000次以上。44FC型光纖連接器FC是FerruleConnector的縮寫，表明其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。最早，F(xiàn)C類型的連接器，采用的陶瓷插針的對接端面是平面接觸方式(FC)。此類連接器結構簡單，操作方便，制作容易，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。后來，對該類型連接器做了改進，采用對接端面呈球面的插針(PC)，而外部結構沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。45SC型連接器SC型光纖連接器外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC型或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不須旋轉。此類連接器價格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動小，抗壓強度較高，安裝密度高。46ST型光纖連接器ST型光纖連接器外殼呈圓形，所采用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC型或APC型研磨方式；緊固方式為螺絲扣。此類連接器適用于各種光纖網(wǎng)絡，操作簡便，且具有良好的互換性。47MT-RJ連接器MT-RJ帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機構，通過安裝于小型套管兩側的導向銷對準光纖，為便于與光信號收發(fā)機相連，連接器端面光纖為雙芯(間隔0.75mm)排列設計，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呙芏裙膺B接器。

48LC型光纖連接器LC型光纖連接器是著名的Bell研究所研究開發(fā)出來的，采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機理制成。該連接器所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25m，提高了光配線架中光纖連接器的密度。目前，在單模SFF方面，LC類型的連接器實際已經(jīng)占據(jù)了主導地位，在多模方面的應用也增長迅速。49MU型光纖連接器MU(MiniatureunitCoupling)光纖連接器是以SC型連接器為基礎研發(fā)的世界上最小的單芯光纖連接器。MU連接器系列包括用于光纜連接的插座型光連接器(MU-A系列)、具有自保持機構的底板連接器(MU-B系列)以及用于連接LD/PD模塊與插頭的簡化插座(MU-SR系列)等。該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機構，其優(yōu)勢在于能實現(xiàn)高密度安裝。50光纖配線架光纖配線架(ODF，OpticalFiberDistributionFrame)是光傳輸系統(tǒng)中一個重要的配套設備，它主要用于光纜終端的光纖熔接、光連接器安裝、光路的調(diào)接、多余尾纖的存儲及光纜的保護等，它對于光纖通信網(wǎng)絡安全運行和靈活使用有著重要的作用。光纖配線架作為光纜線路的終端設備擁有以基本功能固定功能熔接功能調(diào)配功能存儲功能。51壁掛式光纖配線架壁掛式光纖配線架可直接固定于墻體上，一般為箱體結構，適用于光纜條數(shù)和光纖芯數(shù)都較小的場所。機架式光纖配線架可直接安裝在標準機柜中，適用于較大規(guī)模的光纖網(wǎng)絡。52機架式光纖配線架機架式配線架又分為兩種固定配置的配線架，光纖耦合器被直接固定在機箱上采用模塊化設計，用戶可根據(jù)光纜的數(shù)量和規(guī)格選擇相對應的模塊，便于網(wǎng)絡的調(diào)整和擴展。

53光纖耦合器光耦合器是將光信號進行分路或合路、插入、分配的一種器件。熔融拉錐法就是將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時向兩側拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導結構，實現(xiàn)傳輸光功率耦合的一種方法54光纖的結構纖芯：折射率較高，用來傳送光；包層：折射率較低，與纖芯一起形成全反射；保護套：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。纖芯包層保護套55光纖中光波的傳輸原理-全反射n1n2空氣ABθMAX當n1>n2、θ1>θc時發(fā)生全反射θc：臨界角只要滿足全內(nèi)反射條件連續(xù)改變?nèi)肷浣堑娜魏喂馍渚€都能在光纖纖芯內(nèi)傳輸56纖芯在光纖的構造中，纖芯是主體，其結構是否合理，與光纖的安全運行關系很大。一般來說，纖芯結構應滿足以下基本要求光纖在纖芯內(nèi)處于最佳位置和狀態(tài)，保證光纖傳輸性能穩(wěn)定，在光纜受到一定的拉力、側壓力等外力時，光纖不受外力影響；其次，纖芯內(nèi)的金屬線對也應得到妥善安排，并保證其電氣性能；另外，纖芯截面應盡可能小，以降低成本和節(jié)省敷設空間。57護層光纖護層同電纜護層的情況一樣，是由護套和外護層構成的多層組合體。光纖護層的作用是進一步保護光纖，使光纖能適應在各種場地敷設，如架空、管道、直埋、室內(nèi)、過河、跨海等。對于采用外周加強元件的光纜結構，護層還需提供足夠的抗拉、抗壓、抗彎曲等機械特性方面的能力。58光纖的基本結構光纖的基本結構按纜芯組件的不同一般可以分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀式四種。我國及歐亞各國用的較多的是傳統(tǒng)結構的層絞式和骨架式兩種。59層絞式結構層絞式光纖的結構類似于傳統(tǒng)的電纜結構方式，故又稱為古典式光纖。60骨架式結構骨架式光纜中的光纖置放于塑料骨架的槽中，槽的橫截面可以是V形、U形或其他合理的形狀，槽的縱向呈螺旋形或正弦形，一個空槽可放置5~10根一次涂覆光纖。61束管式結構束管式結構的光纜近年來得到了較快的發(fā)展。它相當于把松套管擴大為整個纖芯，成為一個管腔，將光纖集中松放在其中。62帶狀式結構帶狀式結構的光纜首先將一次涂覆的光纖放入塑料帶內(nèi)做成光纖帶，然后將幾層光纖帶疊放在一起構成光纜芯63光纜的分類光纜的傳輸性能、距離和用途：市話光纜、長途光纜、海底光纜和用戶光纜；光纖的種類：多模光纜、單模光纜；光纖套塑的種類：緊套光纜、松套光纜、束管式新型光纜和帶狀式多芯單元光纜；光纖芯數(shù)：單芯光纜和多芯光纜等等；加強構件的配置方式：中心加強構件光纜(如層絞式光纜、骨架式光纜等)、分散加強構件光纜(如束管式光纜)和護層加強構件光纜(如帶狀式光纜)；敷設方式：管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜護層材料性質(zhì)：普通光纜、阻燃光纜和防蟻、防鼠光纜等64光纜的型號光纜的型式代號是由分類、加強構件、派生(形狀、特性等)、護套和外護層五部分組成。65光纜的分類代號及意義GY：通信用室(野)外光纜；GR：通信用軟光纜；GJ：通信用室(局)內(nèi)光纜；GS：通信用設備內(nèi)光纜；GH：通信用海底光纜；GT：通信用特殊光纜；GW：通信用無金屬光纜。66加強構件的代號及意義無符號：金屬加強構件；F：非金屬加強構件；G：金屬重型加強構件；H：非金屬重型加強構件。67派生特征的代號及其意義B：扁平式結構；Z：自承式結構；T：填充式結構；S：松套結構。 注：當光纜型式兼有不同派生特征時，其代號字母順序并列。68護套的代號及其意義Y：聚乙烯護套；V：聚氯乙烯護套；U：聚氨酯護套；A：鋁、聚乙烯護套；L：鋁護套；Q：鉛護套；G：鋼護套；S：鋼、鋁、聚乙烯綜合護套。69外護層的代號及其意義外護層是指鎧裝層及鎧裝層外面的外被層，參照國標GB2952-82的規(guī)定，外護層采用兩位數(shù)字表示。70光纖的規(guī)格代號光纖的規(guī)格代號由光纖數(shù)目、光纖類別、光纖主要尺寸參數(shù)、傳輸性能和適用溫度五部分組成，各部分均用代號或數(shù)字表示。71光纖數(shù)目用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目的阿拉伯數(shù)字表示。72光纖類別的代號及其意義J：二氧化硅系多模漸變型光纖；T：二氧化硅系多模階躍型(突變型)光纖；Z：二氧化硅系多模準突變型光纖；D：二氧化硅系單模光纖；X：二氧化硅纖芯塑料包層光纖；S：塑料光纖。73光纖的主要尺寸參數(shù)代號及其意義用阿拉伯數(shù)字(含小數(shù)點)以μm為單位表示多模光纖的芯徑/包層直徑或單模光纖的模場直徑/包層直徑。74傳輸性能代號及其意義光纖的傳輸特性代號是由使用波長、損耗系數(shù)、模式帶寬的代號(分別為a、bb、cc)構成。a表示使用波長的代號，其數(shù)字代號規(guī)定為： 使用波長在0.85μm區(qū)域； 使用波長在1.31μm區(qū)域； 使用波長在1.55μm區(qū)域。bb表示損耗系數(shù)的代號，其數(shù)字依次為光纜中光纖損耗系數(shù)值(dB/km)的個位和十分位。cc表示模式帶寬的代號，其數(shù)字依次是光纜中光纖模式帶寬數(shù)值(MHz·km)的千位和百位數(shù)字。單模光纖無此項。同一光纜適用于兩種以上的波長，并具有不同的傳輸特性時，應同時列出各波長上的規(guī)格代號，并用"/"劃開。75適用溫度代號及其意義A：適用于-40℃~+40℃；B：適用于-30℃~+50℃；C：適用于-20℃~+60℃；D：適用于-5℃~+60℃。76光電器件的簡易檢測在沒有測試條件的情況下，也可以借助于指針式萬用表對光電檢測器件進行簡易的測試。這種測試方法主要是檢查光電檢測器件PN結的好壞：PN結好不能保證器件具有好的特性，而PN不好的器件其質(zhì)量絕對不會好。77光接收機光接收機的主要部件是光電檢測器，它直接從接收到的光信號中將基本調(diào)制信號恢復出來。光接收機的性能指標：靈敏度：在一定誤碼率或信噪比(有時還要加上信號波形失真量)條件下，光接收機需要接收的最小平均光功率(有時也稱為平均最小輸入光功率)。動態(tài)范圍：在一定誤碼率或信噪比(有時還要加上信號波形失真量)條件下，光接收機允許的光信號平均光功率的變化范圍。78光放大器光纖的中繼距離受光纖的損耗和色散的限制。就損耗而言，目前光纖損耗典型值在1.31μm波段為0.35dB/km左右，在1.55μm波段為0.25dB/km左右。以1989年誕生的摻鉺光纖放大器(EDFA,ErbiumDopedFiberAmplifier)代表的光放大器技術可以說是光纖通信技術上的一次革命。光放大器在光纖通信系統(tǒng)目前最重要的應用就是促使了波分復用技術(WDM,WavelengthDivisionMultiplexing)走向?qū)嵱没?9光放大器的分類光放大器按原理不同大體上有三種類型摻雜光纖放大器。 利用稀土金屬離子作為激光工作物質(zhì)的一種放大器。傳輸光纖放大器。 有受激喇曼散射(SRS)光纖放大器、受激布里淵散射(SBS)光纖放大器和利用四波混頻效應(FWM)的光放大器等。半導體激光放大器。 結構大體上與激光二極管相同。80光纖通信復用技術目前光纖通信單信道實用化系統(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。電復用技術目前在實驗室雖可以達到40Gbit/s的水平，但受電子遷移速率的限制，進一步提高速率已經(jīng)十分困難。要克服電復用的這一“瓶頸”，進一步提高光纖頻帶的利用率，只有采用光復用技術。81時分復用(OTDM)利用高速光開關把多路光信號在時域里復用到一路上的技術。基本原理：在發(fā)送端的同一載波波長上，把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，然后根據(jù)一定的時隙分配原則，使每個信源在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向信道發(fā)送信號，接收端在同步的條件下，分別在各個時隙中取回各自的信號而不混擾。利用光時分復用技術可以獲得較高的速率帶寬比，可克服摻鉺光纖放大器(EDFA)增益不平坦、四波混頻(FWM)非線性效應等諸多因素限制，而且可解決復用端口的競爭，增加全光網(wǎng)絡的靈活性。但由于其關鍵技術比較復雜，實現(xiàn)這些技術的器件特別昂貴，制作和實現(xiàn)均很困難，并且由于偏振模色散對高速信號的限制，所以這項技術遲遲沒有得到很大的發(fā)展和應用。

82波分復用（WDM）在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術。基本原理：在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端將組合波長的光信號分開，并作進一步處理，恢復出原信號后送人不同的終端。目前研究最多、發(fā)展最快、應用最為廣泛的光復用技術。經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展和應用，波分復用技術已趨于成熟，而且越來越成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)中不可替代的傳輸技術。目前，波分復用系統(tǒng)的傳輸容量正以極快的速度增長，直接基于WDM傳輸?shù)臉I(yè)務也越來越多。為了進一步提高光纖帶寬利用率，相鄰兩光載波的間隔將越來越小，一般認為：當相鄰光載波的間隔小到0.1nm(1OGHz)以下時，此時的復用稱為光頻分復用。83光碼分復用（OCDM）CDM(CodeDivisionMultiplexing)技術和光纖通信技術相結合的產(chǎn)物在這種復用技術中，每個信道不是占用一個給定的波長、頻率或者時隙，而是以一個特有的編碼脈沖序列方式來傳送其比特信息。基本原理：不同信道的信號用互成正交的不同碼序列來填充，經(jīng)過填充的信道信號調(diào)制在同一光波上在光纖信道中傳輸，接收端用與發(fā)送方向相同的碼序列進行相關接收，即可恢復出原信道的信號。84光副載波復用（OSCM）將基帶信號首先調(diào)制到GHz的副載波上，再把副載波調(diào)制到THz的光載波上。每個信道具有不同的副載波頻率，占據(jù)光載波附近光譜的不同部分，從而保證各信道上信號互不干擾。副載波信道的復用和解復用是在電域而不是在光域進行的，因此，副載波復用具有幾個信道能夠共用一個價格昂貴的光器件，降低設備成本。像電時分復用一樣，副載波復用受限于電、光器件的可用帶寬，從而限制了最高副載波頻率和數(shù)據(jù)率。要想更多地利用光纖的帶寬，副載波復用技術可以與波分復用技術聯(lián)合使用。85光密集波分復用（DWDM）波分復用系統(tǒng)中，當復用的波長數(shù)增多，使得每個復用波長間的間隔不到1納米(nm)時，這種復用技術稱作密集波分復用(DWDM)。DWDM復用技術中涉及如下關鍵技術：傳輸光纖：偏振模色散（PMD）、色散補償是長距離大容量WDM系統(tǒng)必然遇到的問題，如果想得到一個又寬又平的波段。那么對色散補償器件的色散和色散斜率同時有一定要求。DWDM光源：光網(wǎng)絡對光源的要求是高速（大容量）、低啁啾（以提高傳輸距離）、工作波長穩(wěn)定，為此要研究開發(fā)高速、低啁啾、工作波長可調(diào)且高度穩(wěn)定的光源。集成光源是首選方案，激光器與調(diào)制器的集成兼有了激光器波長穩(wěn)定、可調(diào)與調(diào)制器的高速、低啁啾等功能。86DWDM探測器：波長可調(diào)諧的窄帶光探測器是WDM光網(wǎng)絡中一種高效率、高信噪比的下載話路的光接收技術。為了使系統(tǒng)的尺寸大大降低，可考慮將前置放大電路和探測器集成在一起。該類器件的每個探測器必須對應不同的信道，所以探測器必須是窄帶的，同時響應的峰值波長必須對準信道的中心波長，所以響應帶寬必須在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧。此外要求探測器間的串擾要小。共振腔增強型（RCE）光探測器集窄帶可調(diào)諧濾波器與探測器于一體，是這類探測器的首選方案。87

波長轉換：全光波長轉換模塊在接入端應用是對從路由器或其它設備來的光信號進行轉換，將非匹配波長上的光信號轉換到符合ITU規(guī)定的標準波長上然后插入到光耦合器中；而當它用于波長交換節(jié)點時，它對光通路進行交換和執(zhí)行波長重用功能，因此它在波長路由全光網(wǎng)中有著非常巨大的作用。寬帶透明性和快速響應是波長轉換器的基本要求。在全光波長交換的多種（包括交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻、非線性光學環(huán)鏡）技術中，最有前途的全光轉發(fā)器是在半導體光放大器（SOAs）中基于交叉相位調(diào)制原理集成的Mach-Zehnder干涉儀（MZI）或Michelson干涉儀（MI）而構成的帶波長轉換器，它被公認為是實現(xiàn)高速、大容量光網(wǎng)絡中波長轉換的理想方案。88光放大器：為了克服光纖中的衰減就需要放大器。現(xiàn)在摻鉺光纖放大器EDFA已被廣泛應用于長距離通信系統(tǒng)中，它能在1550nm窗口提供30nm左右的平坦增益帶寬。對于寬帶EDFA放大器特別需要在整個WDM帶寬上的增益平坦特性。日前己有基于摻鉺光纖的雙帶光纖放大器DBFA（Dual-bandfiberamplifier），其帶寬可覆蓋1528～1610nm范圍。英國帝國學院（UKImperialCollege）研制了寬帶的喇曼放大器。受激拉曼放大（StimulatedRamanAmplify）是在常規(guī)光纖中直接加入光泵功率，利用光纖的非線性使光信號放大的。單光泵的喇曼放大的增益帶寬較窄，采用波長為1420nm和1450nm兩個光泵的喇曼放大器可得到很寬的帶寬（1480～1620nm）。喇曼放大的增益可達30dB，噪聲系數(shù)小于6dB。光泵功率為860mW。89光分插復用器（OADM）:光分插復用器OADMs（OpticalAdd/DropMuxs）實現(xiàn)在WDM光纖中有選擇地上／下特定的任何速率、格式和協(xié)議類型的所需光波長信道。它是高速大容量WDM光纖網(wǎng)絡與用戶接口的界面。OADM一般是復用器、解復用器、光開關陣列的單片集成或混合集成。可調(diào)波長工作的OADM器件正在開發(fā)之中，并且已取得突破性進展。90光交叉連接器（OXC）:WDM光網(wǎng)絡間的交叉互連也將逐步過渡到完全采用光的形式進行。國際上已經(jīng)有單片集成OXC的實驗室工作報道，但是更多的工作是集中在其中的關鍵器件上，主要有為了解決網(wǎng)絡阻塞和合理利用網(wǎng)絡資源的波長轉換器件。AWG（ArrayW