光纤通信由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“光纤通信系统”。
1，光纤通信的优点
容许频带很宽，传输容量很大 损耗很小，中继距离很长且误码率很小 重量轻、体积小 抗电磁干扰性能好 泄漏小，保密性能好
节约金属材料，有利于资源合理使用 2，石英光纤的结构
光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯位于光纤的中心部位。
直径d1 =4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～10μm，多模光纤的纤芯为50μm。纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率n1，以传输光信号。
纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
包层：包层位于纤芯的周围。直径d2 =125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率n2，使之略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。
涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。
3，什么是G652，G653、G654、G655光纤
G.652光纤：G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF）指色散零点（即色散为零的波长）在1310nm附近的光纤。
G.653光纤：G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1 550nm附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。
G.654光纤：G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1550nm的衰减，其零色散点仍然在1310nm附近，因而1550nm窗口的色散较高。
G.655光纤：由于G.653光纤的色散零点在1550nm附近，DWDM系统在零色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应，将色散零点的位置从1 550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移光纤（NDSF）
这四种单模光纤的主要性能指标是衰减、色散、偏振模色散（PMD）和模场直径；G.653光纤是为了优化1550nm窗口的色散性能而设计的，但它也可以用于1310nm窗口的传输。由于G.654光纤和G.655光纤的截止波长都大于1 310nm，所以G.654光纤和G.655光纤不能用于1310nm窗口。
4，光纤的三个传输特性是什么？一般都采用什么办法来解决他们？
光纤色散、光纤损耗、非线性
色散的减少: 光纤的设计、色散的补偿 损耗的减少：光纤的设计、非线性的减少: 光纤的设计、没有线性补偿的方法
5，光纤耦合器的概念及其应用？
光纤耦合器：是一种能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合，并进行再分配的器件。
应用：光纤耦合器可以从传输线路中提取出一定的功率，实现对线路的监控；也可以用于光纤CATV、光纤用户网、无源光网络（PON）、光纤传感等领域，实现信号的组合与分配。
6，LD、LED和PIN的工作原理。
LD：受激辐射在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射
LED：自发辐射在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去
PIN：受激吸收在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴。
光抗反射膜P＋电极(n)N＋E
中间的I层是N型掺杂浓度很低的本征半导体，用Π(N)表示；两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，用P+和N+表示。I层很厚，吸收系数很小，入射光很容易进入材料内部被充分吸收而产生大量电子-空穴对，因而大幅度提高了光电转换效率。两侧P+层和N+层很薄，吸收入射光的比例很小，I层几乎占据整个耗尽层，因而光生电流中漂移分量占支配地位，从而大大提高了响应速度。另外，可通过控制耗尽层的宽度w，来改变器件的响应速度
7，什么是光波分复用技术？请画出简单的WDM系统（双波长即可）
WDM是在一光纤芯中同时传输多波长光信号的技术。在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，恢复出原信号后送入不同的终端。它是目前研究最多，发展最快，应用最广泛的技术。
1光发射机„电极1复用器光纤放大器解复用器光接收机„1n光发射机n1′光接收机解复用器1…n1光纤放大器复用器光接收机n光发射机„1′n′光接收机8，光纤光栅的五项应用。
色散补偿
EDFA的增益平坦 分插复用器 光纤激光器 光纤光栅传感器
9，EDFA的结构图及其组成器件的主要作用。„1…nn光发射机n′
掺铒光纤：当一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，Er3+从低能级被激发到高能级上，由于在高能级上的寿命很短，很快以非辐射跃迁形式到较低能级上，并在该能级和低能级间形成粒子数反转分布。
半导体泵浦二极管：为信号放大提供足够的能量，使物质达到粒子数反转。波分复用耦合器：将信号光和泵浦光合路进入掺铒光纤中。
光隔离器：使光传输具有单向性，放大器不受发射光影响，保证稳定工作 10，PPT内容
通信技术与MEMS技术
微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanic System）是一种先进的制造技术平台。它是以半导体制造技术为基础发展起来的。MEMS技术采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料，因此从制造技术本身来讲，MEMS中基本的制造技术是成熟的。但MEMS更侧重于超精密机械加工，并要涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面也扩大到微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理学的各分支。端面刻蚀技术：为云数据中心点亮通往400G及更高速率之路
如今的云数据中心每年需要处理约5万亿千兆字节的数据流量，而随着数以百万计的新用户加入云连接的大军以及新型物联网(IoT)设施的上线，这一数字在未来几年间还将呈现几何级数的增长。
这就要求云数据中心不断降低成本，并具有超大规模增长的潜力。端面刻蚀技术(EFT)能够推动云数据中心的光互连实现颠覆性的发展，让云数据中心在成本和大规模生产方面获得双重突破。从激光器到L-PIC 在EFT激光器的成功基础上，迅速展开对EFT更深层次的开发，利用EFT将光学器件（包括激光器、调制器和多路复用器）无缝集成到单个硅芯片上，面向100G应用推出业界首个集成有激光器(L-PIC™)的硅光子集成电路(PIC)。
解决了以高产出和高耦合效率实现激光器与硅光子集成电路集成的挑战，使采用硅光子集成电路在云数据中心实现高速、高密度光互连成为现实。
CFT激光器的固有特性导致其容易出现影响光发射精度的缺陷。因此，采用CFT激光器的硅光子集成电路需经过繁琐的装配过程，必须采取主动方式将激光器对准硅芯片：首先将激光器上电，通过物理操作改善光耦合，然后锁定到位。这一过程既浪费时间，又成本高昂，而且迄今为止，通过CFT能够实现的光耦合效率仅为50％。而凭借EFT技术，激光器面和硅芯片均通过高精度光刻工艺界定，并且EFT激光器通过专有的自对准(SAEFT™)工艺以标准倒装方式贴装到芯片上，这种工艺同时支持边缘发射和表面发射激光器。这种端到端光刻工艺可确保激光器输出和输入波导定位是精确已知的。这既省去了CFT所需的成本高昂且繁琐的机械对准过程，又可确保高达80%的光耦合效率和无与伦比的器件一致性。
EFT激光器还具有影响硅光子集成电路尺寸和成本的其它优势。CFT激光器需要通过气密封装，来避免在激光器在潮湿环境下工作引起的性能劣化。而使用EFT激光器时，可对激光器面进行精确的光刻界定，从而为波导表面和激光器面提供连续的保护覆盖，因此无需气密封装。由于无需气密封装，EFT激光器可显著降低最终元器件的尺寸和成本，并且允许硅光子集成电路直接位于模块电路板上，从而增大了硅光子可实现的互连密度。激光器和反激光器同时出现在了同一器件中
当输入光1的相位快于输入光2的相位，增益介质占主导地位，从而得到对入射光的相干放大，或者说激射模式。
当输入光1的相位慢于输入光2的相位，损耗介质占主导地位，从而导致对入射光束的相干吸收，或者说反激射模式。反转激光
反激光器或称相干完美吸收器（Coherent Perfect Absorber, CPA）的概念是在最近几年才出现的东西，指的是将激光器所做的事情反过来完成的器件。相对于强烈地放大光束，反激光器可以完全吸收入射的相干光束。虽然激光在现代生活中已经普遍存在，但是反激光器——五年前由耶鲁大学的研究人员首次展示——的应用仍在探索之中。由于反激光器可以在“嘈杂”的非相干背景光中提取微弱的相干信号，它可以用作一个非常敏感的化学或生物探测器。研究人员说，一种可以将这两种功能结合在一起的器件可以成为构造光子集成回路的一个有价值的单元。“这一器件可能会带来没有理论极限的具有很大对比度的调制。”这些研究人员利用先进的纳米加工技术制造了824对重复的增益和损耗材料来构成这个器件，该器件长为200微米，宽为1.5微米。作为比较，人的一根头发的直径约为100微米。增益介质由铟镓砷磷（InGaAsP）制成，这是一种众所周知的用作光通信放大器的材料。铬与锗配对形成损耗介质。重复该结构就产生了一个谐振系统，光在这个系统中来回反射，形成放大或吸收。如果我们使光通过这样一个增益-损耗的重复系统，那么一个凭经验的猜测是，光将经历等量的放大和吸收，而光的强度不会改变。平衡和对称
宇称-时间对称是一个由量子力学演化而来的概念。在一个对称操作中，位置被翻转，就像左手变成右手，或者反过来。现在增加时间反转操作，这类似于录像带倒带并从后往前观看其动作。在光学中，放大增益介质的时间反转对应物是吸收损耗介质。如果一个系统经过对称和时间反转操作后能够返回到其原来配置，则认为该系统满足宇称-时间对称条件。在反激光器被发现后不久，科学家们就已经预测，一个具有宇称-时间对称性的系统将可以在同一空间同一频率下同时支持激光器和反激光器。在张和他的研究小组所创造的器件中，增益和损耗的大小，构成单元的尺寸，以及通过的光波长结合在一起构成了宇称-时间对称的条件。当系统处于平衡状态，增益和损耗相等时，没有对光的净放大或净吸收。但是，如果条件被扰动，导致对称性被打破，那么就可以观察到相干放大和吸收。在实验中，两个相同强度的光束被导向该器件相反的两端。研究人员发现，通过改变一个光源的相位，他们能够控制光波是在放大材料中还是在吸收材料中花更多的时间。加快一个光源的相位，会得到一个有利于增益介质或者相干光放大的干涉图案，或者称为激射模式。减缓一个光源的相位则具有相反的效果，会导致在损耗介质中花费更多的时间以及对光束的相干吸收，或着称为反激射模式。如果这两个波长的相位是相等的，并且它们在同一时间进入该器件，则既不会放大也不会吸收，因为光在每个区域花费了相等的时间。研究人员将目标波长定在了约1556纳米，其位于光通信所使用的波段内。“这项工作是第一个展示了严格满足宇称-时间对称条件的平衡增益-损耗示例，导致了同时激射和反激射的实现，”“在一个单一的集成器件中成功实现激射和反激射是迈向终极光控制极限的一大步。” 随着光通信技术的高速发展，我国已经迈进了全光通信网络的发展阶段，光通信网络技术的未来发展将会有“智慧城市”、“宽带中国”、“云计算”、大背景下出现新的突破，以一种更普遍的方式进入人们的日常生活。
对于光线通信而言，超高速、超大容量、超长距离一直是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。
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