光纤通信

光纤通信在配电网自动化上的应用 论文 1前言随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家加大了对城网和农网的改造，国内各大供电局对配电网自动化的投入也在加大。在配网自动化实现的过程中，我们发现通信问题是一个难点问题。在此，仅就光纤通信在配网自动化方面的应用谈一点认识和体会。 2配电网自动化对通信的要求 同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时他有自己的特点：终端数量极多。配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，同时这些FTU随配电设备安装，地域分布广，通讯节点分散。 配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求： (1)可靠性： 配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。 (2)经济性： 考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。 (3)寻址量大： 通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。 (4)双向通信： 配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。 (5)容易操作和免维护。 根据以上的要求，伴随着光纤价格的下降，目前，光纤通信正广泛地应用于电力系统。 3光纤通信 自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，应用的光波波长为1.0～1.μm靘，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)、长波长低射散光纤(LMF)、保偏光纤(PMF)及塑料光纤(POF)等很多种；常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。 光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N×64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤MODEM的连接示意图如下：另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。其功能示意图如图2所示：图2(I)中，A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，则如图2(II)所示，光路在A站和C站愈合(环回)，使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。4光纤通信的特点 光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点，不过投资费用相对较高，尤其对于城区内直埋式电缆线路的光纤敷设，施工费用将更大。 5光纤通信在配电网上的实现方案 光纤通信的组网方式非常灵活，可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。 根据配电自动化系统的特点，光纤网通常需组成环型网，并与计算机局域网连接，实现数据共享。常用的组网方式如图3所示。图3中：“S”表示网络服务器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示变电所，“k”表示开闭所，“T”表示配电变压器。 实际工程设计中，充分考虑到电力通信专网拓扑结构的复杂性，SDH传输系统可以采用多达126个E1(2M口)全交叉连接和双主光环+多光分支的设计思想。基本构架为1～3个SDH／STM-1双纤自愈环相交或相切，而且在需要时，可通过更换光卡的方式在线升级为SDH／STM-4。如果局调度中心局域网位于网络地理中心，建议设计为相切环，以调度中心为切点，如图4所示；如果局调度中心局域网偏离网络地理中心，建议设计为相交环，由于调度中心不在交点，为了环间可靠转接，各环相交至少两点，互为保护路由，如图5所示。6结束语 在实际的配网自动化的通信系统，必须构建一个成本低、收效高的双向通信系统，用可以接受的费用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同时，由于配电网自动化系统所要完成的功能太多而系统复杂，采用单一的通信系统来满足所有的功能需要是不现实的，也是不经济的。因此，在配电网自动化系统中，要应用多种通信方式，按综合的经济技术指标而选取其中最优的组合。在电力系统中较常用的通信方式还有一点多址数字微波、数传电台、无线扩频、专线电缆、邮电本地网、载波、扩频载波等，可供组网时选择。

光纤通信在配电网自动化上的应用 论文1前言随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家加大了对城网和农网的改造，国内各大供电局对配电网自动化的投入也在加大。在配网自动化实现的过程中，我们发现通信问题是一个难点问题。在此，仅就光纤通信在配网自动化方面的应用谈一点认识和体会。2配电网自动化对通信的要求同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时他有自己的特点：终端数量极多。配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，同时这些FTU随配电设备安装，地域分布广，通讯节点分散。配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求：(1)可靠性：配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。(2)经济性：考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。(3)寻址量大：通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。(4)双向通信：配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。(5)容易操作和免维护。根据以上的要求，伴随着光纤价格的下降，目前，光纤通信正广泛地应用于电力系统。3光纤通信自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，应用的光波波长为1.0～1.μm靘，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)、长波长低射散光纤(LMF)、保偏光纤(PMF)及塑料光纤(POF)等很多种；常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N×64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤MODEM的连接示意图如下：另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。其功能示意图如图2所示：图2(I)中，A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，则如图2(II)所示，光路在A站和C站愈合(环回)，使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。4光纤通信的特点光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点，不过投资费用相对较高，尤其对于城区内直埋式电缆线路的光纤敷设，施工费用将更大。5光纤通信在配电网上的实现方案光纤通信的组网方式非常灵活，可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。根据配电自动化系统的特点，光纤网通常需组成环型网，并与计算机局域网连接，实现数据共享。常用的组网方式如图3所示。图3中：“S”表示网络服务器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示变电所，“k”表示开闭所，“T”表示配电变压器。实际工程设计中，充分考虑到电力通信专网拓扑结构的复杂性，SDH传输系统可以采用多达126个E1(2M口)全交叉连接和双主光环+多光分支的设计思想。基本构架为1～3个SDH／STM-1双纤自愈环相交或相切，而且在需要时，可通过更换光卡的方式在线升级为SDH／STM-4。如果局调度中心局域网位于网络地理中心，建议设计为相切环，以调度中心为切点，如图4所示；如果局调度中心局域网偏离网络地理中心，建议设计为相交环，由于调度中心不在交点，为了环间可靠转接，各环相交至少两点，互为保护路由，如图5所示。6结束语在实际的配网自动化的通信系统，必须构建一个成本低、收效高的双向通信系统，用可以接受的费用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同时，由于配电网自动化系统所要完成的功能太多而系统复杂，采用单一的通信系统来满足所有的功能需要是不现实的，也是不经济的。因此，在配电网自动化系统中，要应用多种通信方式，按综合的经济技术指标而选取其中最优的组合。在电力系统中较常用的通信方式还有一点多址数字微波、数传电台、无线扩频、专线电缆、邮电本地网、载波、扩频载波等，可供组网时选择。

同名图书信息书 名：光纤通信　作　者：聂兵出版社：北京理工大学出版社出版时间：2010-1-1ISBN: 9787564025731开本：16开定价：28.00元内容简介本书全面讲述了光纤通信的基本理论和应用，主要内容包括：光纤通信系统的组成；光纤（光缆）结构、类型与传输特性，光纤的连接；光无源器件原理与应用；光源、光源调制与光发送机原理和性能指标；光检测器原理，光接收机的组成、原理和性能；光放大及其应用；SDH体系和数字光纤传输系统设计与性能指标；波分复用的原理与技术；SDH传送网，光传送网（OTN），自动交换光网络（ASON），光城域网技术，光接入网结构与应用等。本书力求在光纤通信系统的原理、应用、设计等方面提供必要的信息，可以作为通信工程、电子信息工程和光电信息工程等相近专业的本科教学用书和光纤通信的技术培训教材，也可作为一般工程技术人员的参考用书。图书目录第1章 概述第2章 光纤光缆第3章 光无源器件第4章 光源与光发送机第5章 光检测器与光接收机第6章 光放大器第7章 SDH与数字光纤传输系统第8章 光波以分复用第9章 光网络参考文献同名图书信息书 名：光纤通信作　者：卜爱琴出版社：北京师范大学出版集团，北京师范大学出版社出版时间：2009年08月ISBN: 9787303103300开本：16开定价：26元内容简介《光纤通信》共分10章：第1章介绍光纤通信的发展现状、光纤通信的基本组成、光纤通信的特点及发展趋势。第2章介绍光纤的结构和分类、光纤的导光原理、光纤的损耗和色散特性、光缆的结构和种类以及光缆的型号。第3章介绍光缆线路的敷设、光纤光缆的接续与成端、光缆线路的测试以及光缆线路的维护。目录第4章介绍光源器件的工作原理、基本结构和工作特性。第5章介绍光电检测器的工作原理、基本结构和工作特性。第6章介绍无源光器件的种类、作用、主要性能及应用。第7章介绍PDH光传输系统，包括光发射机和光接收机的组成、工作原理和主要性能指标，光中继器和光放大器的组成与应用、光纤通信常用线路码型及中继距离的计算。第8章介绍SDH的基本概念、速率与帧结构，SDH的同步复用与映射原理、SDH开销、SDH设备的逻辑功能描述、SDH传送网与自愈网、SDH网同步、网络传输性能及华为OptiX OSN 2500光传输设备。第9章介绍光波分复用系统，包括密集波分系统（DWDM）的概念和特点，DWDM的基本类型、DWDM系统的基本结构和工作原理、华为OptiX BSW 320GDwDM设备。第10章介绍光纤通信实训，包括光纤与光缆的接续、光缆交接箱与ODF架的成端、0TDR的使用与光纤的测试、光纤通信系统误码的测试、光发射机和光接收机性能参数的测试及SDH设备的维护。同名图书信息光纤通信作　者：刘世安，彭小娟主编出 版 社：电子工业出版社出版时间：2010-1-1开　本：16开I S B N ：9787121100239定价：￥29.00内容简介本书全面系统地介绍了光纤通信的基础知识，包括光纤通信系统的组成、光纤和光缆、光纤通信的基本器件、光发射机和光接收机、光纤通信系统与设计、SDH技术、波分复用技术、光纤通信新技术和光纤通信常用仪表，在相关章节附有实验实训内容。本书紧扣行业标准和规范，具有较强的实用性和针对性，既可作为高职高专院校通信、电子信息类相关专业的教材，也可作为光纤通信技术培训用书，并可作为技能鉴定的参考用书。目录第1章 光纤通信概论第2章 光纤和光缆第3章 光纤通信的基本器件第4章 光发送机和光接收机第5章 光纤通信系统与设计第6章 SDH 技术第7章 波分复用技术第8章 光纤通信新技术第9章 常用光纤通信仪表同名图书信息作　者：刘增基书 名：光纤通信出版社：西安电子科技大学出版社出版时间：2008.12ISBN: 7560610290开本：16开定价：23元内容简介本书全面地介绍了光纤通信系统的基本组成；光纤和光缆的结构和类型，光纤的传输原理和特性，光纤特性的测量；光源、光检测器和光无源器件的类型、原理和性质；光端机的组成和特性；数字光纤通信系统（PDH和SDH）；模拟光纤通信系统，包括副载波复用光纤通信系统；光纤通信的若干新技术，如光纤放大器、光波分复用技术、光交换技术、光孤子通信、相干光通信技术、光时分复用技术等；光纤通信网络，包括单波长的SDH传送网，多波长的WDM全光网和光接入网。本书在内容上力求理论上的系统性以及技术上的新颖性和实用性。目录第一章 概论第二章 光纤和光缆第三章 通信用光器件第四章 光端机第五章 数字光纤通信系统第六章 模拟光纤通信系统第七章 光纤通信新技术第八章光纤通信网络附录A SDH系统光接口标准附录B PDH系统光线路设备的实例附录C VSB-AM/SCM系统光链路性能实例参考文献图书信息书名：光纤通信（高职高专教育）/普通高等教育十五国家级规划教材ISBN:704012623作者：林达权出版社：高等教育出版社定价：20页数：1出版日期：2003-8-1版次：1开本：现货包装：平装简介：《光纤通信》一书是普通高等教育“十五”国家级规划教材，适用于高职高专教育。本书的特点是以宽带通信为中心，理论与实践紧密结合。本书介绍了光纤通信基本原理、准同步光纤通信原理、同步光纤通信和密集波分复用原理等相关知识。本书在编写过程中充分考虑了高职高专教育特色，特邀了实践经验丰富的现场工程师参加编写。本书概念清晰、通俗易懂，注重新知识、新技术内容的介绍。目录：第一部分光纤光缆和光纤通信的基本器件第1章概论1．1 光纤通信发展的几个亮点1．2 光纤通信系统的组成1．3 光纤通信系统所涉及的光纤光缆和器件1．4 光纤通信的优点1．5 光纤通信的发展趋势小结复习思考题第2章光纤光缆2．1光纤光缆的结构2．2光纤的导光原理2．3光纤的传输特性2．4单模光纤和多模光纤2．5光缆线路敷设2．6光缆的接续小结复习思考题第3章光纤参数的测试3．1 测试项目和要求3．2 光纤衰减常数的测量3．3 单模光纤色散特性的测试3．4 多模光纤衰减常数的测试3．5 多模光纤带宽的测试小结复习思考题第4章光源4．1引言4．2 半导体的发光机理4．3 半导体激光器LD4.4 发光二极管LED小结复习思考题第5章光检测器5．1 作用与要求5．2 PN结形光电二极管5．3 PIN光电二极管5．4雪崩光电二极管小结复习思考题第6章光放大器6．1 光放大器的类型6．2掺铒光纤放大器的组成6．3 掺铒光纤放大器的工作原理6．4 光放大器的应用场合小结复习思考题第7章光无源器件7．1 光纤活动连接器7．2 光衰减器7．3 光波分复用器7．4 其它无源器件小结复习思考题第二部分 准同步（PDH）光纤通信原理第8章长途光缆通信系统介绍8．1长途光缆通信系统的组成8．2PDH光缆通信系统组成举例小结复习考思题第9章复用设备的工作原理9．1PCM端机方框简图9．2基群复用设备9．3 高次群复用设备的工作原理小结复习思考题第10章光端机的工作原理10．1概述10．2光端机方框组成小结复习思考题第11章 光端机设备举例11．1概述11．2OPTIMUX-H型设备方框组成11．3OPTIMUX-H型设备机架组成11．4手持终端小结复习思考题第三部分 同步（SDH）光纤通信和密集波分复用（DWDM）原理第12章概述12．1PDH存在的问题12．2SDH的主要特点12．3SDH工作波长区和比特率小结复习思考题第13章 帧结构13．1基本帧结构13．2STM—N帧结构13．3STS—N帧结构小结复习思考题第14章SDH复用原理14．1基本复用结构14．2STM—1信号的形成14．3STM—N信号的形成14．4指针14．5开销字节小结复习思考题第15章同步设备参考逻辑功能框图15．1 复合功能（CF)15．2 单元功能（EF)15．3 辅助功能15．4 复用过程与参考模型的对应关系小结复习思考题第16章 接口16．1 光接口16．2 电接口小结复习思考题第17章基本网络单元的工作原理17．1终端复用设备17．2上/下路复用设备（ADM)17．3网络转换设备17．4交叉连接设备（SDXC)小结复习思考题第18章SDH传送网18．1SDH传送网18．2SDH网络结构18．3SDH网的物理拓朴18．4自愈网小结复习思考题第19章光波分复用19．1 光波分复用概述19.2 光波分复用的基本原理19．3 光波分复用器19．4 ZXWM-32密集波分复用设备19．5IP over WDM技术19．6当前要发展第三代光纤通信小结复习思考题第20章光传输系统的操作维护20．1ZXSM-2500光传输设备系统结构20．2ZXSM-2500光传输设备硬件系统20．3ZXSM-2500光传输设备网管系统20．4网管系统的功能20．5设备安装调试流程20．6ZXSM-150/600/2500设备调测小结复习思考题第21章光纤通信与相关学科21．1 光纤通信与计算机技术21．2 光纤通信与交换技术21．3 光纤通信与数字通信21．4 光纤通信与用户宽带接入网小结复习思考题附录：中英文索引参考文献图书信息书名：光纤通信 - - 通信用光纤、器件和系统（21世纪信息与通信技术教程）ISBN:711512300作者：美国光学学会Michael Bas出版社：人民邮电出版社定价：37页数：330出版日期：2004-7-1版次：1开本：16开包装：简介：光纤通信领域所涉及的光纤、光放大器、波分复用和光分/插复用等关键技术的相继问世，使光纤通信领域中发生了一场又一场技术革命。光纤具有巨大的带宽资源，成为通信系统首选的传输媒质；光放大器代替了光－电－光中继器，实现了点到点的全光通信：波分复用不仅使单根光纤的传输容量增加了几倍、几十倍乃至几百倍，而且实现了多种不同类型的通信业务同时在一根光纤上传输；光分/插复用实现了信息在光域上的传送、路由的选择与交换，从而避免出现电子瓶颈的影响，完全满足了未来通信的高速率、大容量、远距离的全光通信要求。为了满足光纤通信日新月异的发展需要，受人民邮电出版社的委托，我们集体翻译了这本《光纤通信》技术专著，以使中国广大从事通信工作的读者能对光纤通信的基本概念、光纤结构、光器件工作原理、光网络组网技术和光纤通信新技术等内容有所了解。Michael Bass是美国佛罗里达大学光学学院/光学与激光研究和教育中心光学、物理、电子和计算机工程教授。他是从Carnegie-Mellon获得其物理学学士学位，从Michigan大学获得其物理学硕士学位和博士学位的。本书是由美国光学学会组织的18名世界著名的光纤通信专家集体编写的一本介绍通信用光纤、器件和系统的最新研究成果的专著。书中全面地介绍了光纤通信技术领域中所涉及到的各个分支，如光纤、光纤通信技术、光纤非线性效应、光纤通信用光源、调制器和探测器、光纤放大器、光纤通信线路、光纤通信系统中的光孤子、耦合器、合（分）波器、光纤布拉格光栅、组网微光器件、半导体光放大器、光时分复用通信网、光波分复用（WDM）光纤通信网、光纤通信标准等具体技术内容。本书内容翔实、技术新颖，既有理论分析计算，又有大量应用实例。由于本书的作者都是光纤通信领域国际知名的专家，所以本书是一本既充分展现作者各自研究专长，又凝聚作者集体智慧的高水平的技术专著。它可供从事光纤生产和工程应用以及从事光纤通信研究的技术人员使用，也可作为高等院校光纤通信技术及相关专业师生的教学参考书。目录：第1章 光纤与光纤通信1．1 术语表1．2 引言1．3 工作原理1．4 光纤色散与衰减1．4.1 衰减1．4.2 模间色散1．4.3 材料色散1．4.4 波导色散和折射率分布色散1．4.5 描述光纤的归一化变量1．4.6 光纤色散的计算1.5 光纤的偏振特性1．6 光纤的光学性能和机械性能1．6.1 衰减测量1．6.2 色散与带宽测量1．6.3 光纤色散的位移与平坦1．6.4 可靠性的评价1．7 光纤通信1．7.1 点到点线路1．7.2 先进的传输技术1．8 光纤的非线性光学性能1．8.1 受激散射过程1．8.2 脉冲压缩与光孤子传输1．8.3 四波混频1．8.4 光纤中的光折射非线性1．9 光纤材料：化学与制造1．9.1 常用光纤的制造1．9.2 掺杂剂化学1．9.3 其它制造方法1．9.4 红外光纤制造1．10 参考文献1．11 进一步阅读的资料第2章 光纤通信技术及系统概述2．1 引言2．2 基本技术2．2.1 光纤2．2.2 发射光源2．2.3 光探测器2．3接收机灵敏度2．4 速率和距离限制2．4.1 提高速率2．4.2 更长的中继距离2．5 光放大器2．5.1 半导体放大器和光纤放大器的比较2．5.2 光放大器在通信中的应用2．6 光纤网络2．7 光纤中的模拟传输2．7.1 载噪比（CNR）2．7.2 光纤中的模拟视频传输2．7.3 非线性畸变2．8 技术和应用方向2．9 参考文献第3章 光纤的非线性效应3．1 光纤非线性光学的关键问题3．2 自相位调制和交叉相位调制3．3受激拉曼散射3．4受激布里渊散射3．5 四波混合3．6 结论3．7 参考文献第4章 光纤通信系统用的光源. 调制器和探测器4.1 引言4．2 双异质结结构激光二极管4．2.1 一个密度反转注入有源区4．2.2 在有源层平面内的载流子的限制4．2.3 在有源层附近的光的限制4．2.4 限制载流子注入条形几何结构4．2.5 光的横向限制4．2.6 传导光沿着条形方向上的后向反射4．2.7 安装使光从侧面发出4．2.8 适合封装在一个密封盒4．2.9 光纤尾纤连接4．2.10 寿命4．3 激光二极管的工作特性4．3.1 激光器阈值4．3.2 光输出与电流输入（L－I曲线）4．3.3 温度与激光器性能的关系4．3.4 发光的空间特性4．3.5 激光器光的光谱特性4．3.6 偏振4．4 激光二极管的瞬态响应4．4.1 开通延迟4．4.2 弛豫振荡4．4.3 调制响应和增益饱和4．4.4 频率啁啾4．5 激光二极管的噪声特性4．5.1 相对强度噪声（RIN）4．5.2 信噪比（SNR）4．5.3 多模激光器的模分配噪声4．5.4 相位噪声一线宽4．5.5 外部光反馈和相干破坏4．6 量于阱激光器和应变激光器4．6.1 量子阱激光器4．6.2 应变层量子阱激光器4．7 分布反馈（DFB）和分布布拉格反射器（DBR）激光器4．7.1 分布的布拉格反射器（DBR）激光器4．7.2 分布反馈（DFB）激光器4．8 发光二极管（LED）4．8.1 面发光LED4．8.2 边发光LED4．8.3 LED的工作特性4．8.4 瞬态响应4．8.5 驱动电路和封装4．9 垂直腔表面发光激光器（VCSEL）4．9.1 量子阱的数量4．9.2 镜面反射率4．9.3 电注入4．9.4 发射光的空间特性4．9.5 光输出与电流输出4．9.6 光谱特性4．9.7 偏振4.9.8 其它波长的VCSEL4．10 锯酸锂调制器4．10.1 电－光效应4．10.2 相位调制4．10.3 Y形干涉型（马赫—曾德尔）调制器4．10.4 高速工作4．10.5 插入损耗4．10.6 偏振无关4．10.7 光反射率和光损伤4．10.8 δ－β反向调制器4．11 光纤系统用电吸收调制器4．11.1 电吸收强度调制4．11.2 在半导体中施加一个电场4．11.3 集成的调制器4．11.4 工作特性4．11.5 QW中的电吸收的先进概念4．12 电－光和电折射半导体调制器4．12.1 半导体中的电－光效应4．12.2 半导体中的电折射4．12.3 半导体干涉型调制器4．13 PIN二极管4．13.1 典型的几何形状4．13.2 灵敏度（响应度）4．13.3 速度4．13.4 暗电流4．13.5 光电二极管的噪声4．14 雪崩光电二极管. MSM探测器和肖特基二极管4．14.1 雪崩探测器4．14.2 MSM探测器4．14.3 肖特基光电二极管4．15 参考文献第5章 光纤放大器5．1 引言5．2 掺稀土元素放大器的结构和工作5．2.1 泵浦配置和最佳的放大器长度5．2.2 工作状态5．3 EDFA的物理结构和光的相互作用5．3.1 EDFA的能级5．3.2 增益形成5．3.3 EDFA的泵浦波长的选择5．3.4 噪声5．3.5 增益平坦5．4 其它稀土元素系统中的增益形成5．4.1 掺镨光纤放大器（PDFA）5．4.2 掺铒/镱光纤放大器（E/YDFA）5．5 参考文献第6章 光纤通信线路（电信. 数据通信和模拟）6．1 引言6．2 品质因数：SNR. BER. MER和SFDR6．3 线路功率预算分析：安装损耗6.3.1 传输损耗6．3.2 衰减与波长的关系6．3.3 连接器损耗和接头损耗6．4 线路功率预算分析：光功率代价6．4.1 色散6．4.2 模分配噪声6．4.3 消光比6．4.4 多路串扰6．4.5 相对强度噪声（RIN）6．4.6 抖动6．4.7 模噪声6．4.8 辐射引起的损耗6．5 参考文献第7章 光纤通信系统中的光孤子7．1 引言7．2 经典孤子的特性7．3 光孤子的性能7．4 经典的光孤子传输系统7．5 频率导向滤波器7．6 可调频率导向滤波器7．7 波分复用7．8 色散管理光孤子7．9 波分复用色散管理光孤子传输7．10 结论7．11 参考文献第8章 熔锥光纤耦合器. 波分复用器和解复用器8．1 引言8．2 波长无关8．3 波分复用8．4 1xN光功率分配器8．5 开关和衰减器8．6 马赫－曾德尔器件8．7 偏振器件8．8 结论8．9 参考文献第9章 光纤布拉格光栅9．1 术语表9．2 引言9．3 光敏性9．4 布拉格光栅的性能9．5 光纤光栅的制造9．6 光纤光栅的应用9．7 参考文献第10章 组网的微光器件10．1 引言10．2 通用的器件10．3 网络功能10．3.1 衰减器10．3.2 光功率分配器和方向耦合器10．3.3 隔离器10.3.4 环形器10．3.5 复用器/解复用器/双工器10．3.6 机械开关10．4 子器件10．4.1棱镜10．4.2 光栅10．4.3 滤波器10．4.4 光束分路器10．4.5 法拉第旋转器10．4.6 偏振器10．4.7 自聚焦棒透镜10．5 器件10．5.1 衰减器10．5.2 功率分配和方向耦合器10．5.3 隔离器和环路器10．5.4 复用器/解复用器/双工器10．5.5 机械开关10．6 参考文献第11章 半导体光放大器和波长转换11．1 术语表11．2 为什么要进行光放大11．2.1 光纤放大器11．2.2 半导体放大器11．3 为什么要进行光波长转换11．3.1 改变光波长的方案11．3.2 半导体光波转换器11．4 参考文献第12章 光时分复用通信网络12．1 术语表12．1.1 定义12．1.2 缩与12．1.3 符号12．2 引言12．2.1 基本概念12．2.2 取样12．2.3 抽样定理12．2.4 插入12．2.5 解复用——发射机和接收机的同步12．2.6 数字信号——脉冲编码调制12．2.7 脉冲编码调制12．2.8 模－数转换12．2.9 二进制数字和线路编码的光表示方法12．2.10 定时恢复12．3 时分复用和时分多址12．3.1 概述12．3.2 时分多址12．3.3光域TDMA12．3.4 时分复用12．3.5 帧与体系12．3.6 SONET和频率调整12.4 器件技术介绍12．4.1 光时分复用——串行与并行12．4.2 器件技术——发射机12．4.3 法布里－珀罗激光器12．4.4分布反馈激光器12．4.5 锁模激光器12．4.6 直接调制或间接调制12．4.7 外调制12．4.8 电光调制器12．4.9 电吸收调制器12．4.10 光时钟恢复12．4.11 解复用的全光交换12．4.12 接收机系统12．4.13 超高速光时分复用光线路——一个论文实例12．5 总结与展望12．6 进一步阅读的资料第13章 波分复用（WDM）光纤通信网络13．1 引言13．1.1 光纤带宽13．1.2 WDM技术介绍13．2 光纤损伤13．2.1 色散13．2.2 光纤非线性13．2.3 色散补偿和色散管理13．3 WDM网络的基本结构13．3.1 点到点线路13．3.2 波长路由网络13．3.3 WDM星. 环和网状结构13．3.4 网络重构性13．3.5 电路交换和数据包交换13．4 WDM网络中的掺铒光纤放大器13．4.1 EDFA级联的增益峰化13．4.2 EDFA增益平坦13．4.3 快速动率瞬变13．4.4 超宽带EDFA13．5 动态信道功率均衡13．6 WDM中的串扰13．6.1 非相干串扰13．6.2 相干串扰13．7 总结13．8 致谢13．9 参考文献第14章 红外光纤14．1 引言14．2 非氧化物和重金属氧化物玻璃IR光纤14．2.1 HMFG光纤14．2.2 锗酸盐光纤14．2.3 硫化物光纤14．3 晶体光纤14．3.1 PC光纤14.3.2 SC光纤14．4 空心波导14．4.1 空心金属和塑料波导14．4.2 空心玻璃波导14．5 总结和结论14．6 参考文献第15章 光纤传感器15．1 引言15．2 非本征法布里－珀罗干涉传感器15．3 本征法布里－珀罗干涉传感器15．4 光纤布拉格光栅传感器15．4.1 工作原理15．4.2 布拉格光栅传感器制造15．4.3 布拉格光栅传感器15．4.4 布拉格光栅应变传感器的限制因素15．5 长周期光栅传感器15．5.1 工作原理15．5.2 LPG制造过程15．5.3 长周期光栅的温度敏感性15．6 传感方案的比较15．7 结论15．8 参考文献15．9 进一步阅读的资料第16章 光纤通信标准16．1 引言16．2 ESCON16．3 FDDI16．4 光纤通道标准16．5 ATM/SONET16．6吉比特以太网16．7 参考文献

1. 利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信2. 目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8~1.8Чm的波长区，对应频率为167~375THz3. 目前光纤通信的实用工作波长，0.85 1.31 1.554. 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波的光纤数字通信系统。5. 光纤通信的优越性 （1传输频带宽，通信容量大 2）传输损耗小，中继距离长 3）抗电磁干扰的能力强 4）光纤线径细，重量轻，而且制作光纤的资源丰富。6. 根据光纤中传输模式数量，光纤可分为单模和多模7. 阶跃型光纤中的光射线主要有子午射线和斜射线。8. sinΦ≤~n2 1-n2 2 射线理论中的光导条件9. 数值孔径越大，就表示光纤扑捉射线的能力就越强，由于弱导波光纤的相对折射指数差△很小，因此其数值孔径也不大10. 单模光纤在1.55处损耗就小，在.1.31时色散系数趋近于0，称为单模光纤材料零色散波长。11. 光纤的损耗有1 吸收 2散射3 弯曲 12. 吸收损耗的大小与波长有关，本征吸收有两个吸收带1紫外吸收带2红外吸收带13. 光纤中的色散有1模式 2材料 3 波导14. 光不仅具有波动性，而且具有粒子性15. E〈Ef，则f（E）〉1/2，说明该能及被电子占据的概率大于50% 若E>Ef，则f（E）<1/2,说明该能级被电子占据的概率小宇50%16. 光可以内物质吸收，也可以从物质中发射。即自发辐射，受激吸收及受激辐射17. 使工作物质产生粒子反转分布的外界激励源称为石水浦源。18. 激光的产生：当P-N结上外加的正向偏压足够大时，将使得结区处于粒子数反转分布状态，即出现受激辐射大于受激吸收的情况，可产生光的放大作用，被放大的光在由P-N结构成的光学写真腔中来回反射，不断增强，当满足门或值条件后，即可以发出激光19. 半导体材料的光电效应：光照射到半导体的P-N结上，若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即光电子——空穴对，又称光生载流子20. 响应时间：半导体光电二极管产生的光电流随入射光信号变化快慢的状态。21. 暗电流：在理想条件下，当没有光照射时，光电检测器应无光电流输出。但实际上由于热激励，宇宙射线或放射性物质的激励，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出。22. EDFA的主要优点1.工作波长处在1.53~1.56范围，与光纤最小损耗窗口一致。2.对掺铒光纤进行激励的石水浦源功率低，仅需几十瓦。3.增益高 噪声低 输出功率大，它的增益可达40dB，噪声系数可低至3~4dB，输出功率可达14~20dBm 4.连接损耗低，因为是光纤型放大器，因此与光纤连接比较容易，连接损耗可低至0.1Db23. 光定向耦合器：在光纤通信系统或光纤测试中，如需要从光纤的主传输信道中取出部分光信号，作为监测，控制等使用；或需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输，在上述情况下，都要通过光定向耦合器来完成24. 光隔离器是保证光信号只能正向传输的器件，避免线路中由于各种因素而产生的反射光再次进入激光器而影响激光器的工作稳定性25. 雪崩倍增因子G：雪崩光电二极管还有一个与雪崩倍增效应对应的参量——雪崩倍增因子，在忽略暗电流影响条件下，它定义为G=Im/Ip 式中Im是雪崩增益时光电流平均值；Ip是无雪崩倍增时光电流的平均值， 一般APD的倍增因子G在40~100之间。PIN光电管因无雪崩倍增作用，所以G=1。26. 雪崩光电二极管的倍增是具有随机性的。显然，这种随机性的电流起伏将带来附加噪声，一般称为倍增噪声27. 雪崩光电二极管的雪崩倍增效应：是在二极管的P-N结上加反向电压，在结区形成一个强电场；在高场区内光生载流子被迫强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使带价的电子得到了能量；越过禁带到导带，产生了新的电子——空穴;新产生的电子——空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子——空穴对…..如此循环下去，像雪崩一样地发展，从而使光电流在管子内部获得了倍增

原因1：OLT故障。2：线路光衰大。3：光猫坏了。4：路由器坏了。5：网线坏了。测试办法：1：如果光衰过大就要重新熔接尾纤。2：把路由器剥掉，光猫直接联电脑，ping 当地DNS，如果不丢包，则是路由器坏了。3：还是丢包，就换光猫测试，如果不丢包就是光猫坏了。4：还要丢包则是机房OLT故障，需要维修人员上报接入网机房管理人员处理。

我所接触的：从通信原理上分为三类，信源（光发射机，光猫，光电转换器），信道（多模光纤，单模光纤），信宿（光接收机，光猫，光电转换器）。测试仪器我用过光功率计，光纤测试仪。

光在光纤中传输时，发生全反射的两个条件是：1）纤芯折射率大于包层折射率，即n1＞n2；2）光线从纤芯到包层的入射角应大于临界角，即θ＞θ0。

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光纤的膜间色散（又称模式色散）只存在于多模光纤中。而单模光纤中心玻璃芯很细（一般为9~10μm），只能传输一种模式的光，因此膜间色散很小，适宜远程通信。

多径色散是移动通信的概念；在光纤通信中，多模光纤的色散主要包括：模间色散、材料色散、波导色散等。单模光纤色散主要包括：材料色散、波导色散、折射率剖面色散。

衰减描述光能在传输过程中逐渐减小或消失的现象。 按引起光纤损耗的因素不同,其损耗主要有三种:1、吸收损耗；2、散射损耗；3、微扰损耗。纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时由于不同频率或模式在光纤中的群速度不同,因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后而引起光脉冲展宽的现象。光纤色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。影响就是出现误码，影响传输质量

模式色散。材料色散。波导色散影响：如果信号是模拟调制的，色散影响带宽；如果信号是数字脉冲，色散产生脉冲展宽

光纤的色散补偿可以分为线性补偿和非线性补偿两大类。光孤子传输系统是典型的非线性补偿，它利用光纤中的非线性效应来抵消色散，从而使光脉冲在光纤中长距离传输时保持不变。线性色散补偿的研究更多，提出了多种方案，例如：(1) 色散补偿光纤（负色散光纤）法；(2) 啁啾光纤光栅法；(3) 预啁啾技术；(4) 色散支持法；(5) 频谱反转法；(6) 多电平编码；(7) 相干光检测（电均衡法）；(8) 集成Mach-Zehnder干涉法；(9) 时延线光均衡器等。各种色散补偿方案的机制、技术及其实现方法各不相同，各有利弊。

其计算公式为：σ=δλ*D*L其中：δλ为光源的均方根谱宽，D(λ)为色散系数，L为长度，现在的单模光纤色散系数一般为20ps/km.nm，光纤长度越长，则引起的色散总值就越大。色散系数越小越好，，因色散系数越小，根据上式可知，光纤的带宽越大，传输容量也就越大。所以，传输2.5G以上光信号时，要考虑光纤色散对传输距离的影响，最好采用零色散的G.653光纤传输，但光纤色散为零时，传输WDM波分光信号会产生四波混频等非线性效应，所以色散要小，但不能为零，最终采用的光纤为G.655光纤来传输10G的光信号和WDM波分复用信号。对于单模光纤，其带宽系数在25GHz.km以上，但多模光纤的带宽系数一般在1GHz.km以下。所以，多模光纤一般用于622M以下短距离的通信，而单模光纤可用于多种速率的通信。ITU-TG.652建议规定零色散波长范围为：1300nm~1324nm，最大色散斜率为0.093ps/（nm2.km），在1525~1575nm波长范围内的色散系数约为20ps/（nm.km）。ITU-TG.653建议规定零色散波长为：1550nm，在1525~1575nm区的色散斜率为0.085ps/（nm2.km）。在1525~1575nm波长范围内的最大色散系数为3.5ps/（nm.km）。G.655光纤在1530~1565nm范围内的色散系数在绝对值应处于0.1~6.0ps/（nm2.km）。

光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。 　　在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。 　　光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散四种。其中，模间色散是多模光纤所特有的。 　　这四种色散作用还相互影响，由于材料折射率n是波长λ（或频率w）的非线性函数，d2n/d2λ≠0，于是不同频率的光波传输的群速度不同，所导致的色散成为材料色散。 　　由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数，使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化，所产生的色散成为波导色散（或结构色散）。 　　偏振模色散指光纤中偏振色散，简称 PMD(polarization modedispersion)，它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，引起信号失真。 　　不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。 　　色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。

光纤色散主要分为三种：模式色散、材料色散和波导色散。色散的危害很大，尤其是对码速较高的数字传输有严重影响，它将引起脉冲展宽，从而产生码间干扰，为保证通信质量，必须增大码元间隔，即降低信号的传输速率，这就限制了系统的通信容量和通信距离。

色散就是不同波长的光在光纤中的传播速度不一样。比如单模光纤的色散是反常色散，即长波长的信号传播的比短波长的慢。数值是17ps/(km*nm)，也就是说两个波长相差1nm的光信号，传播1km所需的时间会差17ps。要调零色散只能改光纤的设计，比如改变芯径大小，掺杂等。有专门设计用来做色散补偿的光纤，叫DCF，dispersion compensation fiber。它的色散一般是正常色散，与普通单模光纤相反，放在链路里就可以做色散补偿了。

色散指光在光纤中传播产生了不同频率。那几个传输窗口指损耗最小的时候。SDH指严格同步，全网共一个时钟

模式色散，又称模间色散或者多径色散。在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽。对模式色散进行的严密分析比较复杂，这里仅作简单讨论。我们知道，在同一根光纤中，高次模到达终点走的路程长，低次模走的路程短，这就意味着高次模到达终点需要的时间长，低次模到达点需要的时间短。在一条长度相同的光纤上，最高次模与最低次模到达终点所用的时间差，就是这段光纤产生的脉冲展宽。

光纤的色散补偿可以分为线性补偿和非线性补偿两大类。光孤子传输系统是典型的非线性补偿，它利用光纤中的非线性效应来抵消色散，从而使光脉冲在光纤中长距离传输时保持不变。线性色散补偿的研究更多，提出了多种方案，例如：(1)色散补偿光纤（负色散光纤）法；(2)啁啾光纤光栅法；(3)预啁啾技术；(4)色散支持法；(5)频谱反转法；(6)多电平编码；(7)相干光检测（电均衡法）；(8)集成Mach-Zehnder干涉法；(9)时延线光均衡器等。各种色散补偿方案的机制、技术及其实现方法各不相同，各有利弊。

光纤色散的定义　　在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。　　　　光纤色散的种类　　1、模式色散　　多模传输时，光纤各模式在同一波长下，因传输常数的切线分量不同，群速不同所引起的色散。多模光纤中，以不同角度射入光纤的射线在光纤中形成不同的模式。光纤基本结构中的图画出了三条不同角度的子午射线。其中沿轴心传输的射线为最低次模，其切线方向的传输速度（即群速）最快，首先到达终端。沿刚好产生全反射角度传输的射线为最高次模，其切线方向的传输速度最慢，最晚到达终端。它们到达终端的时间就有差异，模式间的这种时间差或时延差就叫做模式色散，或称模间色散。　　多模光纤的色散用光纤带宽（MHzkm）表示，带宽是从频域特性表示光纤色散大小的。　　信号不是单一模式会引起模式色散。多模光纤中，模式色散在三种色散中是主要的。　　2、材料色散　　是光纤材料的折射率随频率（波长）而变，可使信号的各频率（波长）群速度不同引起色散。　　3、波导色散　　某个模式本身，由于传输的是有一定宽度频带，不同频率下传输常数的切线分量不同，群速不同所引起的色散。　　材料色散和波导色散在实际情况下很难截然分开，所以在许多情况下将这二种色散统称为模内色散。　　这四种色散作用还相互影响，由于材料折射率n是波长λ（或频率w）的非线性函数，d2n/d2λ≠0，于是不同频率的光波传输的群速度不同，所导致的色散成为材料色散。　　由于导引模的传播常数β是波长λ（或频率w）的非线性函数，使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化，所产生的色散成为波导色散（或结构色散）。　　4、偏振模色散　　指光纤中偏振色散，简称PMD（polarizationmodedispersion），它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，引起信号失真。　　不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。　　色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。