1、通信基礎知識培訓資料第一部分 理論部分1、光通信技術一、光纖數字通信系統的構成光纖通信系統是以光波作為載波、光纖作為傳輸媒質的通信系 統。光纖通信系統可分為模擬光纖通信系統和數字光纖通信系統。 他 們的基本結構是一致的， 都是由光發送端機、 光接收端機和光纖光纜 組成。若通信距離長，還要加光中繼器 ，作為“廣義信道”插入現有 的數字或模擬電通信系統中， 才能完成信息的傳遞。 圖 1 為長距離數 字光纖系統模型。 它包括兩個光端機和若干個光中繼器 （此處只畫了 一個），以及由光纖構成的光纜線路。光端機發送光纜光中繼器光端機接收信源電 端 機驅 動 器光 源光 檢 測判 決 再 生光 源放 大光

2、檢 測電 端 機信宿光纜圖1 數字光纖通信系統模型光發送機是電 / 光轉換的光端機 ，主要由兩部分組成：驅動器和 光源，功能是把電端機來的電信號轉換為光信號， 然后將光信號耦合 到光纖或光纜中傳輸 。 光接收機是光 /電轉換的光端機 ，也主要由兩 部分構成： 光檢測器和放大電路， 功能是將光纖和光纜傳輸來的光信 號，經光檢測器轉變為電信號， 然后再將這微弱的電信號經放大電路 放大到足夠的電平，送入電端機 。光纖和光纜組成光纖傳輸線， 用來傳送光信號， 完成信息傳輸任 務。二、光纖通信系統的 主要部件 光纖通信系統的主要部件有： 光纖、光源和光檢測器 以及無源 光器件。光纖通信用的光纖，是一種能

3、束縛和傳播光的細圓纖維絲。其 中心部分是光纖芯子， 芯子外面環繞有一包層， 通常在帶有一次涂覆 的包層外面再套一層起保護作用的尼龍套管， 在工程上叫套塑。 纖芯 由高透明固體材料（高純度二氧化硅玻璃）制成，損耗極低。包層由 摻硼二氧化硅玻璃、 多組分玻璃或塑料制成。 為了提高光纖的機械強 度，在包層外面用硅橡膠或環氧樹脂進行一次涂覆。 為進一步保護光 纖，一次涂覆之后再套一層尼龍套管。光纖的光學特性由它的折射率分布來決定。 纖芯折射率比包層折 射率稍高約 1%，這樣，光波就被封閉在纖芯與包層的界面以內向前 傳播，或者說，光波沿纖芯向前傳播。光波的主要傳輸特性有兩項， 即損耗和色散。光纖的損耗關

4、系到傳輸距離的遠近；而光纖的色散， 則影響通信系統的信息容量和中繼距離。 光纖在實際應用時， 必須用 適當方式制成光纜。光纜中的光纖數，根據需要，有單芯、二芯、四 芯、六芯，甚至是 100 余芯至 2000余芯的。光纖通信系統選用的光源， 發光波長應和光纖的低損耗波長相對 應（光檢測器的響應波長也應如此） 。考慮到通信設備應該小型化和 高可靠性，所以光纖通信系統的光源和光檢測器都采用半導體材料制 成。半導體光源材料有兩種：一種是發光二極管（ LED ）；另一種是 激光二極管（ LD ）。它們都是加正向偏壓而發光的半導體二極管，只 不過 LED 發熒光，發光功率不大，波譜較寬，但結構工藝簡單，工

5、 作壽命長；而激光二極管發出的是激光，發光功率大，波譜較窄，但 結構工藝要求高，輸出特性受溫度影響大，必須采取溫控措施。半導體光檢測器也有兩種： 一種是 PIN 型光電二極管； 另一種是 雪崩光電二極管（ APD ）。它們都是加反向偏壓的光 /電轉換器件，只 不過 APD 不僅有光 /電轉換作用，而且因其有雪崩效應，還有內部放 大作用。為保證 APD 的內部放大作用不隨溫度變化，其偏壓必須自 動控制。要構成光纖通信系統，除了光源、光纖、光檢測器之外，還需無 源光器件。 無源光器件大致連接用部件和功能性部件兩大類。 連接用 部件如光連接器，主要用于光纜與光源、光纜與部件（設備）以及部 件（設備）與部件（設備）之間的連接。 功能性部件有光分路合路器、 光分波合波器、光開關及光隔離器等。三、光纖通信的 優點 及其應用光纖通信與傳統有線通信相比具有許多優點，其中最主要的是： （1）傳輸損耗低，中繼距離長 。在 1.55 m 附近，光纖的損耗低到 0.2dB/km，中繼距離可以達到數百公里。 （2）傳輸頻帶寬，通信容量 大。光纖中傳輸的光頻比電通信頻率高幾個數量級， 加上光纖的空分 復用和波分復用，其通信容量可達數百萬話路。別外， 頻率特性好 、 傳輸質量高 、體積小、重量輕、原材料富裕 也是其優點