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阐述光纤通信原理及光纤通信系统构成的应用
摘要: 本文论述了光纤通信的原理,并说明了光纤通信系统的构成,并就光纤通信的未来发展趋势进行简要阐述。
[关键词] 光纤;通信原理;光纤通信系统;发展前景
中图分类号: : A
1前言
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的快速发展历史只有二十多年,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。进入21 世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离) 光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光是一种频率极高的电磁波,因此用光作为载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通信是人们早就追求的目标,也是通信发展的必然方向。
2 通信原理
光纤的优点
光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛。主要原于它具有以下特点:
1) 通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz,无中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) 绝缘、抗电磁干扰性能强,传输质量佳;
4) 光纤线径细、重量轻,原料为石英,节省有色金属铜材料,有利于资源合理使用;
5) 具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点;
6) 无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外;
7) 光缆适应性强,寿命长。
光纤通信的原理
所谓光纤通信,就是在发送端首先要把传送的信息(如话音) 变成电信号,然后调制到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变换成电信号,经解调后恢复原信息。然而,由于目前技术水平所限,对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内,尚未达到实用化水平,因此目前大都采用强度调制与直接检波方式(IM- DD)。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
基本的光纤通信系统是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。数据是数字,声音,图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号,、 。光学信道包括最基本的光纤,还有中继放大器EDFA等;而光学接收机则接收光信号,并从中提取信息,然后转变成电信号,最后得到对应的话音、图像、数据等信息。
光纤通信系统
光纤通信系统的主要工作流程如图2- 1



图2-1 光纤通信系统
PCM电端机
在光纤通信系统中