关键词：光通讯、光纤传输、激光和激光器、光网络的结构、光复用技术、相干光通信、综合信息网
中图分类号：O43文献标识码： A
一、 光纤传输
1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供了良好的光源。八十年代制成了低损耗光纤，从此，光通讯进入了飞速发展的阶段。
光纤传输具有频带宽、损耗低、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠的优点。
二、激光和激光器
激光是光通讯的最理想光源。现在能生产可产生多种功率和波长的激光器。
由于激光是以受激辐射的光放大为基础的发光现象，同以自发辐射为基础的普通光源相比，具有单色性好、方向性好亮度高、相干性好的特点。
三、光网络的结构
光网络的基本结构类型有星形、总线形（含环形）和树形等3种，可组合成各种复杂的网络结构。光网络可横向分割为核心网、城域／本地网和接入网。
客户层：由各种不同格式的客户信号（如SDH、PDH、ATM、IP等）组成.
光通道层：为透明传送各种不同格式的客户层信号提供端到端的光通路联网功能，这一层也产生和插入有关光通道配置的开销，如波长标记、端口连接性、载荷标志（速率、格式、线路码）以及波长保护能力等，此层包含OXC和OADM相关功能。
光复用段层：为多波长光信号提供联网功能，包括插入确保信号完整性的各种段层开销，并提供复用段层的生存性，波长复用器和高效交叉连接器属于此层。
光传送段层：为光信号在各种不同的光媒体上提供传输功能，光放大器所提供的功能属于此层。
从应用领域来看，光网络将沿着"干线网本地网城域网接入网用户驻地网"的次序逐步渗透。
四、光复用技术
为了进一步提高光通信的传输效率可以采用光复用技术。所谓光复用，是在光域上进行时分复用、频分复用和波分复用，而不是在无线电波段进行复用。
1、光时分复用(OTDM)
光时分复用也是把信号的传输时间分成一个个时隙，不同路的光信号在不同的时隙中传输。
锁模激光器产生激光脉冲，其频率(不是光信号的频率，而是单位时间内的光脉冲数)为5GHz，即光脉冲串中相邻光脉冲之间的间隔为200ps，而每个光脉冲的3dB宽度为14ps，说明相邻两个光脉冲之间的间隔较大，还可以用来传输其它光脉冲，这就为时分复用创造了条件。该脉冲串经过光纤放大器放大以后，由分光器分成四条支路，分别进入四个马赫一曾德尔干涉仪式调制器(M—z调制器)，被四个电信号调制，得到四个比特率为5Gb／s的光数字信号流，后面三个光信号经过不同的时间延迟进入光合路器，正好镶嵌在第一列光脉冲之间，合成为比特率20Gb／s的光数据流，完成了光的时分复用。复用后的信号经过光纤放大器放大，送入光纤传输。在接收端，经过相反的过程进行解复用、解调，又可得到四条支路的电信号。该系统在5GHz的频率上得到了20Gb／s的数据流，具有较高的传输效率。这就是采用光时分复用的优点。
2、光波分复用(WDM)
所谓光波分复用，是将波长间隔为数十纳米的多个光源独立进行调制，让其在同一条光纤中传输。光的波分复用按传输方向可分为单向波分复用和双向波分复用。在单向波分复用系统中，发射端有N个发出不同波长光的激光器，把它们分别进行调制后，利用光的复用器合起来，耦合进一根光纤中传输。在接收端再利用解复用器把这N束波长不同的光载波分开，分别送至相应的光检测器得出各自的信息。
3、光的频分复用
同波分复用一样，频分复用也是将多个光源独立进行调制，让其在同一条光纤中传输。但频分复用时，光载波之间的波长(或频率)间隔更小些(例如波长间隔小于1nm)，可以容纳更多的光载波。我们知道，在光纤的1．31um窗口中低损耗区为1．26um～1．36um，带宽约100nm，在1．55um窗口中低损耗区为1．48um～1．58um，带宽也是100nm。在这200nm带宽范围内，如果采用后面介绍的相干光通信技术，可使频分复用光载波之间的波长间隔小到0．1nm，则在200nm范围内可以安排2000个光载波，若每一光载波传输100套电视节目，则在一根光纤中可以传输20万套电视节目。
五、相干光通信
在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输
的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不象强度检测那样只是改变光的强度)，这就需要光信号有确定的频率和相位(而不象自然光那样没有确定的频率和相位)，即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输人的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。
图2
图2是相干光数字通信系统的原理框图。在发射端，频率稳定、具有确定相位的光载波在调制器中被数字信号调制成已调光，进入光匹配器，使已调光的空间分布与光纤基模相匹配，已调光的偏振状态与光纤本征偏振态相匹配。从光匹配器输出的已调光经过光纤传输到接收端，先要经过接收端的光匹配器，使信号光的空间分布和极化方向与本振光信号相匹配以便进人混频器与本振光信号混频时能获得尽可能大的混频增益。从混频器输出的中频信号一般属于微波频段，进人工作频率为数吉赫兹的中频放大器进行中频放大和滤波。然后进人解调器进行解调，得到基带信号，经过基带放大器放大、滤波，再进行判决再生，输至终端设备。
若接收端选择本振光频率正好等于发射端调制时的光载波频率，混频后所得的差频载波的频率为零，直接得到基带信号。这种方式称为零差检测，它的灵敏度很高，但技术上困难较大。
六、综合信息网技术
我国光纤网最早应用与电信系统的干线传输网和有线电视干线网。随着经济的发展，信息浪潮风起云涌，全球范围内对通信基础设施的需求空前高涨。新数据业务、商务用户、住宅用户、互联网应用及家用电脑和internet的普及，迫切要求宽带网的发展。并在其上整和话音、数据和视频业务，包括VOD、交互式远程教学、远程医疗、网上购物、E－mail、Internet 浏览等多种功能。
在电信网和广电网的改造建设中骨干层主要采用下面几种技术:
异步转移模式(ATM)
IP over ATM的基本原理和工作方式为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，
以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的TP数据包将在此虚电路VC上以直通（Cut一Through）方式传输而下再经过路由器，从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题，并将IP包的转发速度提高到交换速度。
2、POS技术（IP over SDH技术）
IP Over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及PPP协议对
IP数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，然后向下，经过SDH传输层和段层，加上相应的开销，把净荷装入一个SDH帧中，最后到达光层，在光纤中传输。
3、 IP over WDM IP over WDM，也称光因特网。
其基本原理和工作方式是：在发送端，将不同波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开（解复用）并送入不同终端。IP over WDM是一个真正的链路层数据网。在其中，高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤，由它控制波长接入、交换、选路和保护。
我们可以发现，在高性能、宽带的IP业务方面，IP over SDH技术由于去掉了ATM设备，投资少、见效快而且线路利用率高。因而就目前而言，发展高性能IP业务，IP over SDH是较好选择。而IP over ATM技术则充分利用已经存在的ATM网络和技术，发挥ATM网络的技术优势，适合于提供高性能的综合通信服务，因为它能够避免不必要的重复投资，提供Vcrice、Video、Data多项业务。对于IP over WDM技术，它能够极大地拓展现有的网络带宽，最大限度地提高线路利用率，并且在网络以千兆以太网成为主流的情况下，这种技术能真正地实现无缝接入。应该说，IP over WDM将代表着宽带IP主干网的明天。
七、宽带网接入技术
1﹑光纤接入方式（FTTX）
光纤接入网可以有光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到路边（FTTC）、光
纤到小区（FTTZ）等多种形式。
2﹑高速数字环路（XDSL）技术
基于XDSL技术的铜线接入技术适应于已有的电话基础网络，通过2B1Q、CAP、DMT等频带编码技术，挖掘双绞线高频段带宽的资源，通过带宽倍增技术实现宽带接入，满足高数据通信需求，主要技术有ADSL、HDSL、VDSL﹑ SDSL﹑DDN等。
3﹑HFC（混合光纤同轴网络）Cable Modem 接入
基于同轴电缆接入的HFC方式是在传统同轴CATV 技术基础上发展起来的，利用频分复用技术实现模拟电视、数字电视、电话和数据同时传送。系统成本比光纤用户环路低，并有铜线及双绞线无法比拟的传输带宽，适合当前模拟制式的高质量视象业务市场和CATV网使用。
电缆调制解调器又名线缆调制解调器，英文名称CableModem，它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。
CableModem是组建城域网的关键设备，混合光纤同轴网(HFC)主干线用光纤，光结点小区内用树枝型总线同轴电缆网连接用户，其传输频率可高达550/750MHz。在HFC网中传输数据就需要使用CableModem。
关键词：光纤；通信技术；光纤传输系统；结构
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01
Analysis of Optical Fiber Communication Technology and Optical Fiber Transmission System
Wang Kang
(Shanghai Communication Section of Shanghai Railway Bureau,Shanghai Communications Workshop,Suzhou Transmission Room,Wuxi214046,China)
Abstract:With the development of social science and technology,communication technology for people is getting higher and higher level requirements.For communication technology,to accelerate the use of fiber-optic speed of its development.This classification of the fiber structure and a detailed description,according to its characteristics in order to study the composition of a fiber optical principles.Finally,the structure of the optical fiber transmission system and the features are in-depth analysis and discussion.
Keywords:Optical fiber;Communication technology;Optical fiber transmission system;Structure
光纤通信的载体是光波，并且以光纤作为其传输的介质。原来的通信水平已经远远不能满足现在科学技术的发展速度。有线通信已经从原来的明线发展成现在的电缆，无线通信早已使用微波或者毫米波来取代原来的短波。因为光波有着比微波大好几倍的带宽的优点，所以其市场的利用前景比较好。
一、光纤的分类
光纤以不同的方式可以被划分成多种类别。光纤最基本的分类方式有三种，即光纤的原材料、光纤横截面上折射率分布情况以及光纤中的传输模式数量。下面就按照光纤横截面上折射率分布情况作为标准来分类，按照这种方式可以将光纤分成两类，即阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤又叫突变型光纤（如图一（a）所示），它的主要特点是包层和纤芯的折射率的分布是均匀的，呈阶跃形。渐变型光纤，这种光纤的纤芯折射率从内到外的变化不是随变的，而是按照某种规律逐渐变化的，总体的变化趋势呈现抛物线形状。在最里面，纤芯的折射率和纤芯的半径是呈负相关的，即随着纤芯半径的减小而增大。当半径到达包层的位置时，折射率就参照包层的折射率。渐变型光纤如图一（b）所示。
图一：光纤横截面上折射率分布情况的两种光纤
按照光纤传输模式数量的方式可以将光纤分成两类，即多模光纤和单模光纤。多模光纤就是在一次传输过程中有两种或者两种以上的光波模式。这种光纤要是再按照光纤的截面折射率的分布情况还有两种不同的分类，即阶渐变性多模光纤和跃型多模光纤。阶跃型多模光纤的特点是传输量小，传输带宽比较窄以及传输的性能也不是很好。这种光纤的纤芯直径和包层直径约为50毫米到75毫米之间和100毫米到200毫米之间。根据纤芯和包层直径的大小可以推测其传输模式较多，光射线轨迹如图二（a）所示。渐变型多模光纤和阶跃型多模光纤比较，最大的优点是容量大、频带宽。所以它是比较常用的一种光纤形式，光射线轨迹如图二（b）所示。单模光纤就是指在传输光纤的过程中只能传输这种截止波长最长的光波模式，并且这种模式叫基模。由于这种光纤的纤芯直径较小只有4毫米到10毫米之间，所以它的传输带宽要比渐变型多模光纤多好多倍。这种光纤的最佳使用范围是长距离、大容量的通信方式。图二（c）所示就是单模光纤的光射线轨迹。
图二：不同类型光纤的光射线轨迹
不同材料构成的光纤其类别当然是不一样的。例如：石英系光纤和全塑光纤等。石英玻璃光纤是指以二氧化硅为主要材料，二氧化硅中还有少量的氧化锗，氧化磷等物质。由于这种光纤的最大特点就是损耗较低，还有中等程度色散，所以它的使用是比较广泛的。多组分玻璃纤维也是一种石英系光纤，它的主要材料是钠玻璃，其优点是损耗低，可是其缺点是可靠性低，这种纤维一般不常用。塑料包光纤是由石英和硅树脂构成。全塑光纤中的纤芯和包层的制作材料都是塑料。全塑光纤比较适合短距离的通信，这是因为它传输带宽较小，以及制造成本较低等原因。石英光纤较为常用。
二、光纤传输系统
因为通信传输都是通信二者双向的一个传输方式，所以光纤传输系统的构成也是双向的。所谓的光端机就是通信两端的发射机和接收机联合做成机器就。连接发射机和接受机的中继器也需要有两个相反的方向，如图三所示。
如图三中（a）所示的光发射器，它的作用是将电端机发射过来的电信号，以光信号的形式送进光纤中来进行发射传输。光接收机的作用就是光纤传输过来的光信号转化成电信号，然后再将电信号进一步的调整后生成与发送端一样的电信号，最后再将这个电信号送到电接收机里面进行检验等操作。中继器的作用是，在传输过程中有些光信号会发生衰减、畸变等情况影响正常的传输，这时中继器就会将这些有问题的光信号进行修复，修复好之后在送回光纤中使其继续被传输到接收端。
图三：光纤传输系统的总体结构
三、光纤传输系统的优点
现在作为通信系统中最为常用的一种系统：光纤传输系统，它有以下六种优势。一、它的频带宽较大，可以传输的容量就很大，最大容量有25000MHz。二、它在传输过程中的损耗是非常低的，传输过程中没有中继，并且支持较长距离的传输。三、其抗电磁干扰能力较其它系统是最好的。四、传输过程中保密性较高，不会出现串话的现象，使用起来非常安全。五、光纤物理性质较有优势，利用其较小体积和重量比较容易安装及敷设。六、组成光纤的材料：二氧化硅，其资源在地球上是最丰富，可以大量使用。
四、结语
光纤的使用加快了通信技术的发展速度。因为光波较微波有较高的传输频率，所以光纤是比较理想的一种通信传输介质。光纤通信技术是通信技术中最佳的一种技术，好好发掘其优点，它将促进通信技术有进一步的发展。
参考文献：
[1]胡庆.光纤通信系统与网络[M].北京:电子工业出版社,2010
关键词：光纤通信技术；光纤传输系统；现状；创新措施
引言
在现代电信网中，光纤通信是十分重要的现代通信方式，是现代通信的重要构成部分。光纤通信技术与传输系统主要是以光纤作为实际信息传输媒介实现的通信方式。在未来的光纤通信技术发展中，主要要实现更大容量的信息传输以及更长距离的通信传输，所以相关技术人员应当加强光纤通信技术与光纤传输系统的不断深入研究。
1我国当前光纤传输技术的现状
目前我国通信技术所采用的传输技术主要是双纤传输技术，该技术主要是使传输信号在两条不同光纤中进行数据信息传输，但是在传输设备的影响之下，光纤传输容量还有待提高，这就导致光纤资源的浪费。单纤双向传输技术的实现，可以为光纤网络进行光纤资源的有效节约，是未来发展的重要方向。就我国目前来说，该技术应用主要是采用光纤末端与设备相连的方式，例如单纤光收发器的研发。所以单纤双向传输技术的实现对于光纤通信实现未来发展是十分重要的。另外，现代化的光纤到户接入技术也是实现现代通信技术发展的重要标志，是在现代宽带业务传输工作的基础上，为充分满足用户需求而实现的现代化通信技术发展，光纤接入网的作用主要是进行信息传递。在当前的信息通信工作中，adsl技术的实现为信息接入网建立提供了基础，但同时其在具有未来发展优势的相关通信业务中的应用却存在缺失。比如在hdtv高清数字电视业务中，adsl技术依旧是采取传统的通信接入方式，难以实现信息传输速率的有效提高，不能满足当代用户的信息通信技术需求。所以实现光纤到户接入技术的发展与推广是十分重要的。
2光纤传输技术创新策略
（1）多波长通道建设。要实现光纤通信技术的不断发展，首先要将传统的单波长通道进行创新与改革，转向多波长通道建设。波分复用技术是实现信息容量大程度扩张的重要技术，促成多址复用的实现，其中空分复用是利用多条光纤进行相关通信信息传输，而单条光纤的复用则需要多种复用方式的共同实现。传统的以单波长通道为基础的单模光纤，主要是采用色散调节技术来实现传输效率的提升以及容量的扩展。但是在波分复合技术的实行以及光纤放大镜的运行中，会造成相关光纤的四波混合现象，造成新波长的出现，其对通信信号进行干扰，阻碍了波分复合技术的实际应用。为解决这种问题干扰，应当积极实现单波长通道向多波长通道的转变，进行超大容量下的波分复用系统光纤设计，实现波分复用技术的正常应用。（2）实现光网络的智能化建设。要实现我国通信行业的不断发展，光网络的智能化建设是十分重要的，是实现该行业目前发展甚至未来发展的重要途径。就我国过去以及目前的光纤通信发展状况来说，通信主线主要是以传输为主。但是，随着现代科学技术的不断发展，计算机技术被广泛应用至现代网络通信领域中，并实现重要作用，促进了我国网络通信技术的不断优化与改进。在当代光网络技术发展现状下，不断的实现自动连接控制技术、自动信息发现技术与保护恢复技术的优化与发展，加强光网络智能化建设，才是实现当代光纤通信技术发展的重要途径。（3）实现全光网络优化建设。全国网络建设是光纤通信技术未来发展的重要方向，主要是指利用光实现信号的传输与交换，电光或者光电的转换主要发生在进出网络时。就目前的光网络系统来说，虽然节点之间已经实现了全光化建设，但是位于网络节点的部位依旧是以电器元件为主。在这样的情况下，光纤通信的总容量被限制和影响。所以，对于未来的光纤通信技术来说，实现全光网络建设与优化是十分重要的。为实现光纤通信的全光网络建设，首先应当建立光网络层，其中主要以光转换以及WDM作为主要的实现技术，尽可能地避免电光瓶颈所造成的影响，最终实现高效的全光网络建设。实现全光网络建设发展，有助于实现网络信息传输速率的提升，更促进了网络资源的利用率不断提高，是实现光纤通信技术发展的重要举措。（4）推进光器件的集成化发展。为实现最终建设全光网络的发展，相关技术人员有必要不断推进光器件的集成化发展，这是实现全光网络建设的基础与重要的发展方向。在现代计算机科学技术不断发展的情况下，实际的信息传输要求已经不能仅仅利用传统的ADSL接入宽带技术来实现。要实现信息传输的效率有效提高，相关技术人员应当不断地优化光器件的特征与性能，这样不仅能满足信息传输的现代化需求，还能为光纤通信的全光网络建设铺平道路。所以为促进光纤通信技术的传输技术的未来化发展，有必要加强对光器件的集成化建设。（5）实现光弧子通信。光弧子属于一种较为特殊的ps数量级上的超短光脉冲，由于其在光纤的色散区，群速度色散以及非线性效益之间具有较强的平衡性，因此即使是通过光纤进行了长距离的传输，其速度与波形也都不会发生改变。而光弧子通信则是将光弧子作为通信的载体，并保证其在长距离传输之后不会出现畸变，以实现0误码。除此之外，光弧子通信还具备容量高、抗噪性能好等特点，因此在光纤通信研究领域受到了广泛的关注，并展开了相关的研究工作。当前我国的光弧子通信工作取得了一定的进展，研发出了能够20GBit/s、12000km传输距离的直通光弧子通信系统。但是由于其成本较高，且技术难度较大，因此在短期内是很难实现普及的，但是相信在未来，随着科技与通信技术的进步，光弧子通信能够在光纤通信领域占据重要的地位。（6）实现超大容量的通信。随着人们对网络通信需求的增加，现有的光纤传输技术在未来可能很难满足人们生产生活的需求，仅仅是以当前的OTDM与WDM来优化光通信系统的容量是远远不够的。经过试验证明，将多个OTDM信号波分复用，能够在很大程度上扩大传输的容量，使光通信的容量与速度得到拓展，以改善通信的效率。PDM技术能够降低相邻信道之间的相互作用。RZ编码信号在超高速通信系统中只需要占据很小的一部分空间，并且对色散管理分布的要求不是很高。再加上RZ编码对光纤的非线性与PMD具有很强的适应性，因此WDM/OTDM无论是在当下还是在未来都有很强的应用前景。（7）实现光通信的超高速发展。从通信领域的发展历程来看，随着社会的进步人们对网络容量的要求越来越高，并且也在不断采取创新措施来改善网络容量。但是在此过程中，网络传输的速度也难以跟上网络容量拓展的步伐，因此很难满足人们对高速、超高速网络传输速度的需求。经过实验证明，一旦数据传输的速率增加了4倍，就会使得传输成本下降，对该优化光通信的经济效益有着积极的促进作用。因此，为了满足人们对网络通信速率的需要以及促进光通信企业的发展，必须进一步改善光纤传输的速度，使之能够朝着超高速发展，并且衍生出多元化的新业务。（8）加强新光纤材料在光通信中的应用与研发。随着IP业务量的进一步增长，通信行业中传统的G.652单模光纤已经在长距离数据传输方面显露出了劣势。为了进一步优化光通信的性能，光纤本身也在不断进行更新换代，当前已经出现了两种新的光纤材料，即全波光纤与非零色散光纤，极大促进了光通信领域的发展。尽管在光纤材料方面获得了新的成果，但是这远远是不够的，在未来IP业务量还会继续增长。因此，需要继续加大光纤材料的研发力度，研制出更加高效、高质的光纤，以推动通信行业的不断发展，以满足不同用户群体的需求。
3结语
随着我国通信技术的不断发展，光纤通信已经成为现代重要的通信信息传输的重要方式，并且随着网络化发展的不断推进，光纤通信的发展也面临着更加严格的要求。所以，加强光纤通信技术的优化与发展，是当前光纤通信的重要发展方向。为了实现现代光纤通信技术的不断发展，相关技术人员应当进一步加强对现代光纤通信技术现状的深入研究与探讨，在现有技术的基础上不断实现相关技术与系统的完善与优化，促进光纤通信在未来的更好发展。
参考文献：
[1]刘威.光纤通信技术与光纤传输系统的研究[J].科技信息(学术研究),2008（19）:68-69.
[2]张良，李建生.光纤通信技术与光纤传输系统的研究[J].信息通信,2013（6）:220-221.
[3]张涵.光纤通信技术与光纤传输系统的分析与探讨[J].科技创新导报,2011（1）:38-39.
【关键词】 光纤放大器 掺铒光纤 喇曼光纤
一、光纤放大器
光纤放大器是一种可以直接在光域对信号实施放大的器件。除了稳定可靠的工作性能外，它能够很好地与光纤传输中的密集波分复用系统互相兼容，极大地降低了中继系统的维护成本，有力地推动了光纤传输的广泛应用。目前的光放大器主要分为两大类：掺铒光纤放大器和喇曼光纤放大器。
二、掺铒光纤放大器
2.1 掺铒光纤放大器工作原理
掺铒光纤放大器的工作原理与激光类似，都是基于原子的受激辐射实现光放大。掺铒光纤是在石英光纤中掺杂适量的铒离子（Er3+）。光纤中铒离子在泵浦光激励下吸收能量，由基态能带4I15/2跃迁至较高能带4I11/2，成为泵浦态或激发态。铒离子在激发态上处于非稳定状态，寿命较短，很快通过非辐射跃迁的方式转变为亚稳态，其能带为4I13/2。亚稳态上的铒例子具有较长寿命，从而铒例子在泵浦光作用下能够在亚稳态上逐渐积累，形成对基态的离子数反转。当光信号通过光纤时，亚稳态的铒离子发生受激辐射，产生一个与信号光子完全相同的光子，从而实现了信号光的放大。
一般的掺铒光纤放大器工作于1550nm波段，该波段为光纤的低损耗窗口。泵浦光波长为980nm或1480nm。
2.2 掺铒光纤放大器的结构
掺铒光纤放大器主要由五部分组成：掺铒光纤、泵浦源、波分复用器、光隔离器和光滤波器。掺铒光纤实现信号光的放大；泵浦源为掺铒光纤提供光放大所需的泵浦能量；波分复用器将信号光与泵浦光进行合成，注入到掺铒光纤中；光隔离器使光纤中的光实现单向传输，防止在光纤中产生光震荡影响正常的工作状态；光滤波器的作用是消除因激发态铒例子自发辐射所产生的光噪声，提高放大器信噪比。此外还有若干辅助电路对放大器的工作状态进行监测，以及工作温度和功率的控制。
根据放大器的泵浦光传输形式，可以分为三种结构：同向泵浦结构、反向泵浦结构、双向泵浦结构。
2.3 掺铒光纤放大器的应用
1、基本应用形式。掺铒光纤放大器主要有三种基本应用形式：（1）线路放大：将放大器直接插入至光纤传输线路中作为中继器使用，多出现于长距离的光纤传输中。（2）功率放大：将放大器置于光发射机之后，以弥补光发射机功率的不足。（3）前置放大：将放大器置于光接收机前端，以提高接收机灵敏度。
2、波分复用系统中的应用。由于电信号放大设备在带宽上的限制，需要将光信号解复用后对各个频率成分分别进行信号放大。故一个波分复用系统的中继设备包含多个电信号放大装置。掺铒光纤在波分复用系统中具有明显的优势，其最大的优势在于：使用一个掺铒光纤放大器即可一次性对复用系统中各频率成分光信号实现放大。这种工作方式使得中继设备的维护成本大幅下降，且系统可靠性上升，便于维护，见图1。
3、有线电视传输系统中的应用。有线电视传输系统中各节点不仅要求较高的信噪比，还要求较大的最小光接收功率。这种特性使得该网络的中继距离较低，往往只能传输十几公里。同时网络特性要求一个光发射机能够驱动多个光节点进行工作。这两种特性对光发射设备的功率输出提出了较高的要求。将掺铒光纤放大器以功率放大方式安置于光发射机后端，提高了光接收机的功率，使得可负载光节点数增加，传输距离也随之上升。
三、喇曼光纤放大器
3.1 喇曼光纤放大器工作原理
喇曼光纤放大器的原理基于喇曼散射。喇曼散射过程先由泵浦光引发光纤中的非线性散射，产生低频的斯托克斯光子，剩余能量以分子振动形式吸收，整个过程称为受激喇曼散射。受激拉曼散射中，斯托克斯频移的数值由分子振动能级决定，其数值决定了频率散射范围。信号光与泵浦光同时在光纤中传输，当信号光处于泵浦光产生的增益范围内时，通过喇曼散射产生光子数量的增加，从而实现了光信号的放大，见图2。
喇曼光纤放大器相比较于掺铒光纤放大器，其主要优势在于可提供放大的频率范围极大，可通过调节泵浦光的波长对任意波段进行宽带的放大，放大范围可达到1270nm至1670nm。
3.2 喇嘛光纤放大器的结构
目前喇曼光纤放大器主要有分布式与分立式两种类型。
分立式喇曼光纤放大器中放大器独立于传输线路而成为单独器件。这种形式要求放大器具有较高的增益，因此多由掺杂锗含量较高的光纤作为增益介质。相比较于同种形式的掺铒光纤放大器，这种形式的喇曼光纤放大器需要很长的工作长度，且增益倍数有限，多用于掺铒光纤放大器所无法工作的波长信号放大，见图3。
分布式喇曼光纤放大器直接以增益介质作为传输光纤本身，其应用前景已逐渐超过分立式喇曼光纤放大器。
3.3 喇曼光纤放大器的应用
1、长距离通信线路。对于穿越恶劣自然环境或其他不便于采用掺铒光纤放大器的传输线路，使用分布式喇曼光纤放大器是较好的选择。它可以提高两次中继之间所允许的线路传输损耗，从而扩大传输距离。目前常用于海底光缆及无人地带光缆等。
2、混合式光纤放大器。虽然喇曼光纤放大器具有很大的工作带宽，但是带宽中多个频率成分的光信号同时实现放大则需要多路泵浦光，这就需要使用泵浦复用技术。而泵浦复用所带来的复杂结构和高成本阻碍了其在实际网络传输中的应用。为此，将掺铒光纤放大器与喇曼光纤放大器混用可以在减少泵浦光源数量的前提下实现较大的工作带宽，并且实现较好的增益均衡。
1光纤通信是以光波作为载波,以光纤作为传输媒质所进行的通信。随着科学技术的发展,人们对通信的要求越来越高。为了扩大通信的容量,有线通信从明线到电缆,无线通信从短波到微波和毫米波,它们都是通过提高载波频率来扩大通信容量的。光波也是一种电磁波,频率在1014Hz数量级,比微波(1010Hz)高104～105倍,因此具有比微波大得多的通信容量。所以光纤通信一经问世,就以极快的速度发展,它将是未来信息社会中各种通信网的主要传输方式。 2光纤的结构与分类 光纤主要是由纤芯、包层、和涂敷层构成。纤芯是由高度透明的材料制成;包层的折射率略小于纤芯,从而造成一种波导效应,使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输;涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤,同时又增加光纤的柔韧性。在涂敷层外,往往加有塑料外套。 光纤的基本分类有以下几种方式: 首先,根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类,光纤可以分为阶跃折射率型和渐变折射率型:(1)阶跃型光纤(SI)又称突变型光纤。它的纤芯和包层的折射率是均匀的,纤芯和包层的折射率呈阶跃形状(发生突变),如图3(a)所示。(2)渐变型光纤(GI)的纤芯折射率随着半径的增加而按一定的规律减少,到纤芯与包层的交界处为包层的折射率,即纤芯中折射率的变化呈抛物线型,如图3(b)所示。 其次,根据光纤中的传输模式数量分类:(1)多模光纤:多模光纤是一种传输多个光波模式的光纤。按多模光纤截面折射率的分布可分为阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤。其光射线轨迹如图4(a)和(b)所示。 阶跃型多模光纤的纤芯直径一般为50～75mm,包层直径为100～200mm,由于其纤芯直径较大,所以传输模式较多。这种光纤的传输性能较差,带宽较窄,传输容量也较小。渐变型多模光纤的纤芯直径一般也为50～75mm,这种光纤频带较宽,容量较大,是20世纪80年代采用较多的一种光纤形式。所以一般多模光纤指的是这种渐变型多模光纤。(2)单模光纤:单模光纤是只能传输一种光波模式的光纤,基模(最低阶模式,基模是截止波长最长的模式。除基模外,截止波长较短的其它模式称为高次模。)。不存在模间时延差,具有比多模光纤大得多的带宽。单模光纤的直径很小,约为4～10mm,其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高一两个数量级,因此,它适合于大容量、长距离通信,其光射线轨迹如图4(c)。 最后,按照光纤的原材料的不同,光纤可以分为以下几种类型:石英系光纤:石英玻璃光纤主要材料是SiO2,并添加GeO2、B2O3、P2O3等。这种光纤有很低的损耗和中等程度的色散,目前通信用光纤绝大多数是石英玻璃光纤。多组分玻璃纤维:如用钠玻璃掺有适当杂质制成。损耗底,可靠性不高。塑料包层光纤:这种光纤的芯子是由石英制成的,包层是硅树脂。全塑光纤:这种光纤的芯子和包层都是由塑料制成。在光通信中主要用的是石英光纤。全塑光纤具有损耗大、纤芯直径大及制造成本低等特点,目前全塑光纤适合于较短距离的应用,如室内计算机连网等。 3光纤通信系统基本结构与特点 实用光纤通信系统一般都是双向的,因此其系统的组成包含了正反两个方向的基本组成,并且每一端的发射机和接收机做在一起,称为光端机。同样,光中继器也有正反两个方向,如图5所示。 光发射机:将电端机送来的电信号变换为光信号,并耦合进光纤中进行传输。内有光源如半导体激光器。 光接收机:将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变为电信号,并对电信号进行放大、整形、再生后,再生成与发送端相同的电信号,输入到电接收机。光接收机内有光电检测器如光电二极管。 中继器:把经过衰减和畸变的光信号放大、整形、再生成一定强度的光信号,送入光纤继续传输,以保证整个系统的通信质量。 4光纤通信系统的优点 光纤通信系统和其他通信系统相比具有的优点:(1)频带宽,通信容量大(可达25000MHz);(2)传输损耗低,无中继距离长(低到0.15dB/km);(3)抗电磁干扰能力强;(4)光纤通信串话小,保密性强,使用安全;(5)体积小,重量轻,便于敷设;(6)材料资源丰富(SiO2)。
如今，对于传输光缆的研究依旧具有十分重要的意义。
【关键词】 光纤 通信 传输
一、引言
光纤通信的发展可以粗略地分为三个发展的阶段：第一阶段（1966～1976年），是从研究r期开始向商用时期的转变。第二阶段（1976～1986年），这个时期是光纤通常发展的黄金时期，研究方向转变为长距离传输以及低损耗。第三阶段（1986～1996年），这个时期的目标是向着大容量和长距离的，是大面积商用的推广时期[2]。
1976年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用的新阶段。此后这个发展阶段之后，光纤技术手段不断更新；其工作模式从多模发展到单模，其波长也是从短波向长波发展，传输速度更是成百倍的增长。随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大。如今光纤是通信传输的主要途径来，光纤是整个人类的信息载体。在许多发达国家，生产光纤通信产品的行业已在国民经济中占重要地位。
二、光纤的特性
光纤的主要特性是：容许频带很宽，传输容量很大；
理论上说一根头发丝粗细的光纤可以传输100亿话电路。目前一根光纤传输50万话电路（40Gb/s）试验成功。比电缆等高出几千几十万倍以上。
损耗很小，中继距离很长且误码率很小；
光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km以下）。中继距离可达100km重量轻，细、体积小；直径一般为几微米到几十微米[3]。相比电缆轻90%～95%（是电缆质量的1/20～1/10），直径不到电缆的1/5.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。
光纤的种类包括：（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤。（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。
三、光纤传输特性及原理
3.1损耗
光或者电磁波在光纤中传播的时候，随着传播距离的增加，其功率逐渐减小的现象叫做损耗。长距离传输信号，光纤损耗是最的损耗途径。除了传输损耗之外，吸收损耗和散射损耗是由光纤本身的特性决定的。另外，耦合损耗是光源与光纤之间的损耗、连接损耗是光纤之间损耗等，这些都是光纤传输损耗的因素。为了实现低损耗传输，光纤有三个低损耗窗口：0.85um，1.31um，1.55um。况且随着波长的增加，光纤的损耗会越来越小[4]。
3.2色散
电磁脉冲或者光信号经过光纤的传输之后，在输出端会有相位的延迟，这种现象称为色散。（1）产生原因：由于光信号具有不同的频率成分以及共奏模式，而且在光纤传播的路径不一样，速度也不一样，因此到达接收端的时间也都不一样，即群时延差引入了色散。（2）导致问题：信号波形畸变，表现为脉冲展宽，产生码间干扰，增加误码率。限制带宽，影响通信容量和传输速率。（3）光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。（4）模式色散：不同模式的光传输途径不同，速度不同所引起的色散。（5）材料色散：由于光纤材料本身的折射指数随波长而变化引起的色散。（6）波导色散：光纤的几何结构不完善引起的色散。
光纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯，中间为低折射率硅玻璃包层，最外是加强用的涂覆层。光线在纤芯传送，当光纤射到纤芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，会全部反射回来，使光纤在纤芯内延其轴线方向，并束缚在其界面内传送。
结论：光纤是通信的传输媒介，它的研究是十分重要的，在21世纪通信产业极速发展的今天，作为信号载体的光纤的研究是很具有实际价值的。好的技术和材质可以带来良好的信号传输保障良好的通信能力，是具有十分重要的意义的。
参 考 文 献
[1] 浅析有线电视全光网络关键技术[J]. 殷亚男.科技资讯. 2014（12）
[2] 全光网络的关键技术研究及其发展前景分析[J]. 李陵.中国新通信. 2013（08）
[3] 全光网络浅析[J]. 郑晨溪.物联网技术. 2013（05）
【关键词】通信传输技术光纤技术特点应用技术
近年来，随着我国经济以及科学技术的高速发展，我国的通信传输行业也得到了长足的发展。而且自从上个世纪的光纤通信技术问世以来，全球的信息通讯领域也发生了革命性的本质性的改变。
一、光纤的通信传输技术的特点
对于光纤的通信传输技术而言，其主要的特点主要就是大容量，抗干扰能力强以及损耗低，下面就对其做一个简要的分析和阐述：首先，大容量。由于光纤的通信传输的传输带比较宽，因而使得其能够承载大量信息。而且对于光纤中单波长通信系统，在不能发挥其传输带较宽的优势也可以采取波分复用技术等等辅助技术而增加光纤通信传输容量。其次，抗干扰能力强。由于当前通信传输中运用的光纤通信材料主要是由SiO2而组成的石英这种绝缘体构成的，而其不仅绝缘的效果好，而且还不容易受到自然界或者人为而产生的各种电流影响而使得其能够对电磁有免疫力，也即是能够抗各种电磁波的干扰。最后，损耗低。随着光纤通信技术的发展，其已经由开始的光纤损耗400分贝/千米而降至20分贝/千米，而且随着石英光纤的普遍运用以及掺锗石英光纤的制作，已经使得其损耗降至了0.2分贝/千米，也就是达到了光纤理论的损耗极限，而这对通信传输而言是具有划时代的意义的。
二、光纤通信技术的应用现状
2.1光纤通信传输技术中的光纤接入技术
首先，对于光纤通信传输技术而言，其光纤的接入网技术是如今的信息传输技术中最核心的技术，因为不仅实现通信科学上普遍意义上的高速化通信的信息传输，而且这也缓解和满足社会对如今通信信息传输的要求。其次，对于光纤接入技术的构成而言，其主要由通信网路宽带的主干传输网络以及用户接入的这两部分构成。其中，用户接如是光纤宽带接入的最后一步，而且其负责的是全光接入。因此，这也是整个光纤接入技术中最重要的一步。而对于光纤宽带而言，其主要是为通信的接收端也即是用户提供所需的而且不受限制的带宽资源。
2.2光纤通信技术中的波分复用技术
首先，就波分复用技术也即是WDM本身而言，其充分利用目前的单模光纤具有的低损耗率的优势，而使其能够获得巨大的带宽资源。其次，对于波分复用技术的原理而言，其主要是基于各信道光波的频率和波长不同，而将光纤的低损耗窗口分成了众多的单独通信管道，以及在发送端进行波分复用器设置，进而吧波长不同的信号而进行集合一同送入到单根的通信光纤之中，最后进行信息的传输。而在信息的接收端，其再设置波分复用器，而将承载着不同信号光载波分离以达到信息的传输简单的目的。
三、光纤通信技术的发展前景
对于光纤通信技术而言，随着科学技术以及社会的发展，其在社会之中的应用只会越来越广泛，而对其发展前景来看，主要可以从其智能化以及全光网络这两部分进行探讨：其一，光网络的智能化。就当前的光纤的接入网技术而言，其主要还是原始而落后的模拟系统。因此随着网络的光接入技术的发展，而使得全数字化以及高度集成智能化网络的应用已是必然的趋势，而这又能促进光纤通信传输技术发展。其二，全光网络。就全光网络而言，其主要是指通信的信号在网络传输和交换过程中以光的形式存在，而进出网络才转换为光电或者电光。这能够极大提高通信信息的传输速度，而这也是未来光纤通信传输技术的发展的主要方向之一。
四、结束语
总而言之，光纤的通信传输技术已经成为了现代社会中的重要的通信信息传输技术之一，而且也开始在如今这个信息社会其它领域也得到了普遍的运用。我们应该深刻的认识到光纤通信传输技术的特点以及其应用的技术，而以此为基础而大力促进以及开发高端的光纤信息传输技术，进而推动我国的现行的通信传输技术发展，而推动社会的各个领域的科学发展和整体的前进。
参考文献
[1]王红波.浅谈光纤通信技术[J].河南科技. 2010（14）
[2]滕辉.浅谈光纤通信技术的现状及发展[J].科技信息. 2010（36）
[3]赵锐.浅谈光纤通信的发展现状及发展趋势[J].科技致富向导. 2011（18）
