光纤技术

光纤技术（共12篇）

光纤技术 篇1

光纤通信作为信息传输的应用技术，具有高带宽、低衰减、抗电磁和射频干扰、高保密性、体积小、重量轻等优点，光通信系统的应用环境也由原来的电信和长距离传输向楼宇、传感、监控等智能化技术方面扩展，越来越多的进入智能楼宇、园区、工矿企业和住宅小区建设。

本期专题希望通过对光纤配线系统工程实施的各个重要环节的详细阐述，为面向光纤应用系统工程的规划、设计、产品选择、线路施工、系统检测、运行维护等方面提出相应的产品技术参考和建议。本期在文章组织过程中重点关注了国外光纤布线的新技术、新产品，同时也充分考虑到国内工程应用及市场现状，结合工程的实际经验与新的技术应用理念，通过对热点问题、工程案例的讲解，全面剖析了光纤布线兵法，为广大读者带来专业实用的工程技术指南。

光纤技术 篇2

1、填空题

* 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式。* 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器。

* 光纤通信系统的短波长窗口为，长波长窗口为。* 光纤通信系统的通信窗口波长范围为。

* 在光通信发展史上，和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。

* 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。

* 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和。

* 光纤色散参数的单位为，表示两个波长间隔为 的光波传输 后到达时间的延迟

* 对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=DM+DW=0，这个波长称为。

* 在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 色散。* 单模传输条件是归一化参量V。* 允许单模传输的最小波长称为。

* 数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越

* 光缆大体上都是由、和 三部分组成的。* 常用的光缆敷设方式有、和 等几种。* 按缆芯结构的不同，工程中常用的光缆分为 式、式、式三种类型。

* 光缆线路的“三防”是指：、与。* 光缆的型号是由_________和________两部分组成的。* 在半导体中，费米能级差必须超过 才能发生粒子数反转。* 半导体光源的核心是。

* LD是一种 器件，它通过 发射发光，具有输出功率、输出光发散角、与单模光纤耦合效率、辐射光谱线 等优点。

* 衡量光接收机性能优劣的主要技术指标是、、及。

* 光无源器件是指不需要 就可工作的器件。

* 工程中常用的活动连接器的类型有、和 三种。* 光纤与光纤的连接方法有两大类，一类是，另一类是。* 光衰减器有 和 两种。

* 掺铒光纤放大器采用 作为增益介质，在泵浦光激发下产生，在信号光诱导下实现。

* 掺铒光纤放大器的三种泵浦方式分别是：、和。

* 掺铒光纤放大器的三种应用方式分别是：、和。

* 拉曼光纤放大器利用了光纤传输的。* STM-1的速率是，STM-N的速率是 * SDH传送一帧需 μs，每秒传送 帧。

* 光波分复用的类型包括、和 三类。* 光纤通信系统的设计方法包括 和 二种。

* 光纤通信系统中继距离的计算过程中，分为 预算和 预算两种。

2、简答题

必须掌握的概念

* 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？

* 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。* 现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？

* 光纤通信系统采用怎样的光源？这类光源具有什么优点？ * 什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点

* 常用的光无源器件有哪些？ * 对光纤连接有哪些技术要求？ * 简述光衰减器的工作原理及作用 * 简述光隔离器的工作原理及作用 * 简述光开关的工作原理及用途 * 光纤活动连接器的结构 * 光环形器的工作原理及特点

* 光环形器在单纤双向光纤通信中的应用

* 光环形器在色散补偿方面的应用 * 光环形器在上下话路系统中应用 * 为何光纤通信中要进行色散补偿

* 应用于商用系统的波分复用器有哪几种？有何特点？

* 光放大器分为哪几类？ * 简述掺铒光纤放大器的优点 * 简述掺铒光纤放大器（EDFA）的基本结构及其放大原理

* EDFA在光纤通信中的主要应用 * EDFA中掺铒光纤结构及其光场分布 * EDFA的泵浦波长 * EDFA中的3dB饱和增益 * DWDM的优特点 * 设计一个DWDM系统

* 为何DWDM系统中需EDFA * 光纤光栅的结构特点和制造原理及方法应用 * 光纤光栅有那两大结构特点，各对应什么法 * 如向用光纤光栅和环形器构成的多波长分插复用器

* 干涉滤波片型波分复用器 * 光纤光栅和环形器构成的波分复用器 * 光发射机基本组成及方框图 * 数字光发射机的功能 * 光接收机中对光检测器的要求 * mBnB码

* “码字数字和”(WDS)* 准同步数字系列(PDH)* 同步数字系列(SDH)* 与PDH相比SDH具有的特点 * SDH网络的主要特点是？ * SDH网络的网元设备有哪些？ * SDH帧结构

3、计算题

 阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。

（1）计算该光纤的V参数？

（2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？（3）计算该光纤的数值孔径？

（4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题）

 已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求：

（1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？

（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少

 均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算：

试谈光纤网络连接技术 篇3

面对需求不断提升的情形，光纤类布线产品已经变为网络布线设计的不可缺少的一部分，被广泛的应用在布线网络中，这些都是因为光纤具有铜缆产品无法比拟的优点，目前光纤系统不仅已经普遍应用在主干布线系统中，而且也进入了水平和桌面应用。在布线系统中。传输介质就如同交通网络中的公路或桥梁，所有的网络安全运行、各部分之间的信息相互传递的正确性必须建立在布线系统的安全、稳定、可靠的基础上，这是至關重要的。由于铜缆网络中传输的信号是电信号，而光纤网络中传输的信号是光信号，所以在考察不同网络介质的性能时，有很多参数指标是不同的。但是，无论电信号还是光信号，插人损耗、回波损耗、噪声干扰等都是影响网络性能的主要因素，当然还包括由于各连接件之间的失配所造成的网络性能下降也归属在上述几种因素中。在这里，我们仅对光纤网络进行一下讨论。

首先，我们对目前较为常用的光纤连接技术进行分析和讨论：

l、熔接方式：光纤熔接是目前较多采用的一种连接方式，相对而言，熔接是成功率和连接质量较高的方式，但是同时也应该注意到的是，熔接后的接头是比较容易受损或发生故障的主要因素之一，由于在使用和维护过程中，对设备的维护操作是必须的，因此它的安全性是我们必须考虑的问题。

2、冷接或现场磨接光纤连接器的方式：凡是从事过工厂制造和生产光纤产品的同仁对此应十分了解，现场研磨与工厂生产制造是两种无法比拟的完全不同的方式，工厂采用的是专用研磨机器的由粗到精的五道研磨工艺，现场是无法调整压力、无法保持一致的手工研磨。也许在以往传统的低速网络中，即使出现插损和回损超标、连接不稳定等情况，可能对于网络应用来说是可以接受的，因为光纤有足够的富裕量消化这些因素带来的影响，但是，在现今性能越来越高的网络中，很多指标和参数都是极为敏感的，因为链路达不到设计要求或费时费力，让设计者或施工者伤透脑筋，发生损耗超出网络设计的要求、测试无法通过等事情时有发生。从而，造成工期延误、更改设计或重新规划等后果。针对上述设计、施工的实际情况，为了解决光纤连接中可能遇到的问题，让设计、施工、维护和使用更加可靠和稳定、系统的变更更加易于操作，德国罗森伯格公司研发了预连接技术——PTeCONNECT，根据现场实际需要可以选择两端预先端接连接器的PE或LSZH的室内或室外光缆，预连接光缆采用专用分支部件，将光缆中的裸光纤在输出端变为可以抗拉、抗压的3.0或2.0光缆，它最大限度的消除光纤网络设计、施工和使用中，各种不定因素可能对光纤链路造成的损伤或安全影响，充分保证系统安全、满足设计要求的目的。

预连接光缆及安装施工流程图与传统光纤终端的几种方式相比，预连接技术采用光纤直通方式，即光纤无连接点。依据客户的要求，所有的技术指标遵守IEC、TLA及相关的标准，在这一点上，技术指标远远超越现场磨接的连接器，同时，光缆结构也不同于目前国内普遍采用的室内软光缆，为保证光缆在拥有足够的机械性能，它的结构是2芯到144芯的中心束管式或多束管层绞式室内或室外光缆，充油结构也保证了光缆的环境和阻水特性，在光缆输出部分，没有熔接或其他机械连接方式，消除因为存在接点可能导致的不良后果，用户拿到的是测试指标规定的、无任何可能附加因素的光缆产品，使网络的设计或施工变的更加易于控制。另外，由于预连接采用特殊的光缆分支组件，采用插拔式结构可以将光缆牢固固定在专用机架上，保证50kg的拉力配线箱不变形，同时，矩形的卡接口可以防止光缆使用过程中的应力释放，使两端连接器之间的光纤链路始终处于游离、松弛状态，避免因为光缆外皮受到挤压、拉伸或扭转而影响光纤的性能，最大限度保证光纤网络和业主投资的安全性。从上述的结构特性我们可以看出，预安装所用的光纤连接器类型是可变的，主要依据设计和客户的需求而定，如果采用前面提到的多芯MTP连接器则更具优势，完全消除了多芯光纤连接中的种种不利因素的影响，让用户达到理想的应用效果。

对于广大工程人员来说，接下来的内容就是与工程实际紧密联系的，“预连接光缆的安装过程怎样进行?”在产品研发的同时，我们为此专门设计了安装保护管，它的作用是：首先保证光缆在管道或桥架中安放时能承受的足够的强度，同时密封的结构保证在安装过程中的防尘、防水性能，因此它的安装可以像过去施工一样，不会对光纤、光缆造成任何损伤，防水、保护等级分别达到IP50和IP67级。最后，预连接方式的优势还体现在网络的改善和升级上，正如前面所述，网络的应用日新月异必然会造成网络的变更、修正等，但是由于过去采用的连接方式的特点，很多情况下客户会因为工程过于复杂而作罢，最后可能会使机房的扩容后结构不合理，使用和维护变的复杂和烦琐，而预连接光缆的插拔使用方式的特点则很好的解决了这个问题，假如发生网络终端移动或路径更改，那么客户只需选择合适的时间将预连接光缆从机架上拔出，再将光缆分支器重新卡接固定在新位置的机架上就可以了，全部过程仅需数十分钟。

结合上述的分析，我们总结出预连接光缆应用方面的几个特点：

1)保护业主投资的有效性和安全性预连接光缆必须订制，对集成商的前期和实际现场勘察的能力提出更高要求，目的在于充分保护业主对于项目的控制权和使用产品的知情权，避免材料浪费和项目投资的风险。

2)比较经济熔接过程需要机器、耗材、时间和人员等，从总体上看，预连接方式没有增加额外的成本。

3)操作简便、易于安装、节约安装时间只需按照需要即插即用。

4)已经完成损耗测试，质量稳定，使用可靠预连接光缆是工厂100％测试的，而安装过程没有附加其他产品，现场测试简单。

5)光纤链路保护充分没有熔接点和裸光纤暴露在空气中，不会有老化、接头断裂等忧虑。

6)维护方便、安全预连接光缆的分支器的机械性能非常出色，维护或操作过程不会影响光纤正常使用。

光纤技术 篇4

在“十二五”通信规划中, 我国国家电网提出了一个极具创造性的概念, 那就是“终端通信接入网”。这个概念的提出一方面主要是为了能够更好的满足智能电网配用的需求;另一方面也能通过该技术将配电终端、用户电能表以及室内通讯终端等相关设施进行有效覆盖, 该技术主要分为三个层次, 分别是10 k V通信接入网、0.4 k V通信接入网和用户室内网。

通常, 根据不同的业务不同的需求, 我们将通信接入的方式自然也就不同。一般来讲, 我们将通信接入网通信方式主要分为两个大的方面:一个是10 k V通信接入网, 一个是0.4 k V的通信接入网。像是解决配电的自动化业务, 那么我们就需要利用到1 0 k V的电力线路杆, 采用光线专网、230 M电力无线通信等方式与之进行相对应的配合;而0.4 k V的通信接入网通常会处理一些电信息采集方面的业务。在智能电网发展的过程中, 我们对通信容量以及宽带也随之有了更为严格的要求。光纤到户 (Power Fiber to the Home简称PFTTH) 新技术就从各个方面满足了“三网融合”的需求, 使电力流、信息流和业务流得到了最大化的融合统一, 因此, 光纤复合低压电缆 (OPLC) 也成为了最优质的光传输媒介。

2 光纤复合低压电缆的诞生

2.1 光纤复合低压电缆的构成

在我国的电力通信领域, 光纤复合低压电缆是一项新型技术。它可以将低压电力电缆中的光单元充分融合, 成为一种具有双重传输能力的符合电缆。这里的双重传输主要是指低压电力和光通信。光纤复合低压电缆的应用十分广泛, 它是一种可以解决低压配电网和用户网的科学又耐用的电力通信复合介质, 不仅如此, 它还能提供高宽带、高容量的通道, 保证智能配电网、用户采集和智能建筑等业务正常运行, 据悉, 光纤复合低压电缆具有相当高的稳定性, 因此, 十分受人欢迎。

2.2 光单元的构造原理

为了让光纤复合低压电缆免受电磁的干扰, 形成电流回路, 以免在施工中考虑到单元接地的问题, 我们应当将所有光单元设计成非金属。而关于光单元的尺寸、余长以及综合成本等, 我们为了实现利益最大化, 于是进行了两组实验的对比:

(1) 松套光纤结构。

光纤余长基本被控制在1%~2%。我们可以加厚松套管以便将单元抗侧压能力进行优化, 再镀一层非金属的加强件将其抗拉能力充分提高, 这样就能够充分提高光单元的机械性能。

(2) 紧套光纤结构。

该结构属于全干式, 不仅便于其清洁, 而且还具有一定的抗拉能力, 但相对于松套光纤结构, 尺寸略微较大, 适用于室内的垂直布线或是水平布线。

通过对以上两组实验进行对比, 我们不难发现由于紧套光纤结构单元几乎没有光纤余长, 因此, 在光纤复合低压电缆进行拉伸时其应变能力有所欠佳, 因此, 在光纤复合低压电缆的光单元结构的设计上, 我们选用松套光纤结构。

2.3 光单元位置的设置

决定了光纤复合低压电缆的结构, 我们需要考虑光单元放置的位置。在放置之前, 我们有两种选择:一种是放在电缆中间的空隙中;另一种则是放置在电缆成缆的边缘空隙上。

据理论分析, 若是将电缆放置在缆芯中间, 电缆不仅可以得到充分的保护, 且电缆和电缆芯都可以保持在原来位置, 而成品电缆同时也会具有相对较强的抗压能力;若是将电缆芯放在电缆的边缘上, 那么光单元的分支相对就比较方便, 但其成品电缆的光单元一侧就会具有较差的抗压能力。因此, 我们也对这两种结构的光纤复合低压电缆进行了实验和对比。

由于光单元放置位置的不同, 光纤复合低压电缆的光线性能也随之发生了变化。当光线被放在电缆中心的时候, 我们发现, 光缆性能出现了异常, 也就是未合格。经过深入的分析和研究, 我们最终得出这样一个结论:电缆的缆芯由于受到压偏力的作用, 于是导致绝缘体的线心在位置上发生了变化, 中间的间隙受到了严重的压缩, 最终导致光线受力。

由此, 我们可以十分明显的看到, 将光单元放置在电缆成缆的边缘空隙上是最佳选择。

2.4 绞线的控制

光纤复合低压电缆的生产还有关键性的一步, 那就是控制好绞线的张力。若是在光纤复合低压电缆中张力过大, 那便会加重光线的受力, 浪费过多的光纤余长, 同时也会让光性能出现异样;若是绞线的张力过小, 那么就会引起光单元在成缆使发生变形, 导致光纤的性能恶化。于是, 我们通过对光单元的张力和应力进行及时的监控, 确定了绞线张力的控制范围, 与此同时, 我们更利用主动放线的手段来控制其张力, 促使光纤复合低压电缆的管线性能发挥出最大效益。

2.5 光纤复合低压电缆的耐热程度

为了保证光纤复合低压电缆在长期的工作中依然能够保持稳定, 我们对其耐热程度做一个大致了解。

我们不断对其施加电流, 将导体的温度维持在75~80摄氏度, 通过连续20天实验, 我们发现绝缘线中间的温度尚未达到70摄氏度, 这完全满足光纤复合低压电缆长期使用的条件, 同时也说明光纤复合低压电缆在电流的持续通过下其传输性能不会受到影响。

3 电力光纤到户技术的实现

国务院在2010年提出了“三网融合”的概念, 同时将其列入我国的国家战略。“十二五”期间, 光纤到户的建设受到政府的重视, 同时也得到国家的大力支持。我们想要实现智能电网, 首先就要加大对通信接入网的投入, 积极建设该项设施。其实我们不难发现, 电力网与电信网、电视网甚至是因特网等用户网都具有十分多的共性, 因此, 我们需要充分利用电网的“最后一公里”资源实现光纤到户的美好愿望。这样, 一方面能够满足各类业务的应用需求;另一方面也可以充分的支持“三网融合”。

为了充分实现低压电力与光纤同步到户, PFTTH在终端的通信接入网中采用了光纤复合低压电缆, 充分利用无源光网络技术, 同时承载了智能家居、点信息采集等业务。

PFTTH的组成主要包括两部分:一是电力专用网;一是公用网。而电力专用网通常承载电动汽车、自助缴费等业务;像是“三网融合”、用电信息互动等业务则由公用网承载。

4 结语

综上所述, 光纤复合低压电缆是一种新型的、科学的电力技术。它的成功研发不仅依靠专业的研究团队, 更离不开国家的高度重视。光纤复合低压电缆的开发实现了光纤到户的美好愿望, 不仅方便了大众, 为人民创造了更为舒适、方便、快捷、环保的生活环境, 更充分有效的利用了我国的电力资源。相信通过我们的不断努力, 电力技术一定越来越完善, 越来越先进。

摘要：所谓光纤复合低压电缆是一种十分优质的电力传输媒介, 它是实现光线到户技术的关键, 同时也是智能电网建设中的一项重要技术。出于对智能电网的终端配用以及“三网融合”战略具体需求的考虑, 在光纤复合低压电缆的终端与网络相联的情况下, 我们研发了光纤到户的新技术。本文对光纤到户这项新技术进行了详细的说明。

关键词：光纤符合低压电缆,光纤到户,新兴技术

参考文献

[1]丁慧霞, 滕玲, 许高雄, 等.用于电力光纤到户的光纤复合低压电缆接续技术研究[J].电网技术, 2011 (11) .

[2]李远东.有线电视光纤到户接入网设计计算的实践[J].电视技术, 2012 (22) .

[3]张刚.电力光纤到户光缆监测系统的设计[J].现代电子技术, 2011 (4) .

探讨光纤通信传输技术 篇5

摘 要：叙述了光纤的通信传输技术的特点，分析了光纤通信传输技术中光纤接入技术和光纤技术中波分复用技术，进而分析了光纤通信传输技术的发展前景。希望能为我国的通信传输技术的发展有所借鉴帮助。

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. (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. (18)

[4]姜树森，蒋剑锋，高伟，等.浅谈通信传输的常见问题与技术要点[J].数字技术与应用，2011(3).

浅论光纤技术的应用探讨 篇6

[关键词] 通信技术 光纤 发展趋势

前言:

对已现在密集波分复用(DWDM)技术、光纤放大技术,包括掺铒光纤放大器(EDFA)、光时分复用(OTDM)等技术的发展和应用,光纤技术不断朝着更高效率、容载量更大的系统发展,相对而言,先进的光纤技术制造既能保持稳定、可靠的传输以及足够的富余度,又能满足光对于通信宽带的需求,并减少非线性损伤。G.652常规单模光纤在需要支持更大容量更长距离和更宽频谱范围的传输系统中,根据并不突出的色散与非线性效应等问题变得重要起来,其性能已难以得到满足。

光纤技术是通过通信系统所用的光纤和特种光纤来说明的。最早时期光纤的传输窗口只有3个,但近年来相续推出了第四和第五窗。其中特别重要的是开发出来的无“水峰”的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内,都能实现低损耗、低色散传输,使传输容量几十倍、几百倍上千倍的增长。随着电信业务的不断更新与发展一些具有各自特点的光纤正受到运营商的亲睐。

1 多模光纤

850nm或1310nm波长的系统可应用于多模光纤中。多模光纤衰耗较大,由于存在模间色散,传输带宽受限,故适用于较短距离传输,但多模光纤数值孔径(NA)值大(约为单模光纤的2～3倍)故连接耦合效率高。多模光纤大的有效通光面积允许大功率光信号传输与分配,而不会出现非线性。

现今高速以太网的快速发展,使得多模光纤的应用增速很快,这主要是因为世界光纤通信技术将逐步转向纵深发展,并行光互联元件的实用化也大大推动短程多模光缆市场的快速增长,从而使多模光纤的市场份额持续上升。多模光纤在数据链路、城域网以及用户分配网中具有广阔的应用前景。通信技术的不断进步,将进一步促进多模光纤的发展。

2 G.655光纤

目前,整个波长应用区域中光纤的色散应为一个恒定值。然而所有光纤的色散均随着波长的改变而改变,因此大小得变化可由其色散斜率来量化,斜率越小,色散随波长变化的幅度越小。G.655光纤是针对G.652光纤及G.653光纤在密集波分复用系统中使用存在的问题而开发出来的,其在1550nm窗口同时具备最小衰耗与较小的色散值。保持一定的光纤色散值可以有效克服DWDM 系统中的四波混频现象,从而实现多波长密集复用。G.655光纤主要适用于高速率的密集波分系统,随着大容量传输系统的建设,G.655光纤将得到更广泛的应用。

3 All-WaveFiber

对于现在光纤带宽网络的需求不断增大,通信行业也一直努力寻求解决“水吸收峰”的途径。全All—Wave Fiber的生产制造技术,从本质上来说,就是通过尽可能地消除OH离子的“水吸收峰”的一项专门的生产工艺技术,它使普通标准单模光纤在1385nm附近处的衰减峰,降到足够低的程度。它消除了光纤玻璃中的OH离子,从而使光纤损耗完全由玻璃的特性所控制,“水吸收峰”基本上被“压平”了,从而使光纤在1280～1625nm的全部波长范围内都可以用于光通信,拓展了未来光波复用的工作波长范围。两者光纤相比具有一下特征:

(1)在1400rim波段衰减降低200% ;

(2)可使用的波长范围增加50% (从200nm增大到300nm)。ITU-T将“全波光纤”定义为G.652c类光纤,主要适用于ITU—T的G.957规定的SDH传输系统和G.691规定的带光放大的单通道SDH传输系统。全波光纤在城域网建设中将会大有作为,从网络运营商的角度来考虑,有了全波光纤,就可以采用粗波分复用技术,取其信道间隔为20nm左右,这时仍可为网络提供较大的带宽,而与此同时,对滤波器和激光器性能要求却大为降低,这就大大降低了网络运营商的建设成本。全波光纤的出现使多种光通信业务有了更大的灵活性,由于有很宽的波带可供通信用,我们就可将全波光纤的波带划分成不同通信业务段而分别使用。可以预见,未来中小城市城域网的建设,将会大量采用这种全波光纤。

人们对于高速宽带通信网络的标准及要求是永无止境的,在目前带宽需求成指数增长的情况下,此光纤正越来越受到业界的关注,它的诸多优点已被通信业界广泛接受。

4 聚合物光纤

通信的主干线现都已实现石英光纤为基质,但是在接入网和光纤入户(F1vrH)工程中,石英光纤却遇到了较大的困难。由于石英光纤的纤芯很细(6～10 m),光纤的耦合和互接都面临技术困难,因为需要高精度的对准技术,因此对于距离短、接点多的接入网用户是一个难题。而聚合物光纤(POF,PolymerOptical Fiber)由于其芯径大(0.2～1.5mm),故可以使用廉价而又简单的注塑连接器,并且其韧性和可挠性均较好,数值孔径大,可以使用廉价的激光源,在可见光区有低损耗的窗口。多模阶跃型SI—POF多模渐变型GI-POF都为聚合物光纤,但由于SI-POF存在严重的模式色散,传输带宽与对绞铜线相似,限制在5MHz以内,即便在很短的通信距离内也不能满足FDDI、SDH、B—ISDN的通信标准要求,而GI—POF纤芯的折射率分布呈抛物线,模式色散大大降低,信号传输的带宽在100m内可达2.5Gbit/s以上。因此,聚合物光纤是目前FTTH工程中最有希望的传输介质,有可能成为接入网,局域网等的理想传输介质。

5 光子晶体光纤

相对石英光纤来说,光子晶体光纤(PCF,PhotonicCrystal Fiber)的结构特点是在其中间沿轴向均匀排列空气孔,这样从光纤端面看,就存在一个二维周期性的结构,如果其中一个孔遭到破坏和缺失,则会出现缺陷,利用这个缺陷,光就能够在其中传播。PCF与普通单模光纤不同,由于它是由周期性排列空气孔的单一石英材料构成,所以有中空光纤或微结构光纤之称。PCF具有特殊的色散和非线性特性,在光通信领域将会有广泛的应用。

光子晶体光纤的特点是结构合理,具备在所有波长上都支持单模传输的能力,即所谓的“无休止单模”特性,这个特性已经有了很好的理论解释。这需要满足空气孔足够小的条件,空气孔径与孔间距之比必须不大于0.2。空气孔较大的PCF将会与普通光纤一样,在短波长区会出现多模现象。而光子晶体光纤的另一个特点是它具有奇异的色散特性。但是光子晶体光纤已成功产生了850nm光孤子,预计将来波长还可以降低。光子晶体光纤在未来超宽WDM (波分复用技术)的平坦色散补偿中可能扮演重要角色。

6 总结

光纤陀螺掺铒光纤光源消偏技术 篇7

对于高精度光纤陀螺掺铒光纤光源,在无源光器件性能稳定的情况下,光源平均波长主要受五个参量的影响,分别是掺铒光纤的温度、泵浦功率、泵浦波长、泵浦偏振态和光纤陀螺返回光功率,其中泵浦偏振态是影响高精度光纤陀螺掺铒光纤光源平均波长稳定性重要因素之一。由于掺铒光源平均波长与光纤陀螺标度因数成正比,其稳定性直接决定了光纤陀螺标度因数的稳定性,特别对高精度光纤陀螺,光源平均波长的稳定性已经成为制约光纤陀螺标度因数稳定的关键指标[1]。未加任何控制的初始掺铒光纤光源可以看作是部分偏振的宽谱光源,任何偏振波动都将导致光源的平均波长的不稳定,掺铒光纤光源中偏振效应对平均波长不稳定性的最大贡献达到了500 ppm,而惯导级高精度光纤陀螺要求光源平均波长优于1 ppm的总体稳定性,根据这个目标,陀螺光源中的偏振效应就变得越来越重要了。必须设计出偏振态稳定的无偏光源,才能提高光纤陀螺的稳定性。目前,国内外已采取多种方法使得掺铒光纤光源的结构经过改进可以成为无偏光或者线偏振光源[2]。相对于偏振光源需要高加工技术保证光源偏振轴与Y波导对准,同时需要保偏光纤,成本高的缺点,无偏振光源不用考虑光源偏振轴与Y波导对准,成本低,同时提高无偏振光源的出纤功率也比较容易实现,所以本文选用既经济而性能良好的Lyot光纤消偏器来对泵浦光进行消偏,在掺铒光纤光源结构被优化的情况下,通过实验表明,本文设计的泵浦消偏结构使得偏振态对掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响得到有效消除。

1 偏振态稳定的无偏掺铒光纤光源设计

掺铒光纤光源的基本结构包括掺铒光纤,泵浦源(Bump Source)和光无源元件。其中泵浦光由泵浦激光器提供;掺杂稀土元素的光纤作为增益介质;光无源器件是光波分复用器(PWM),其作用是将泵浦光耦合进稀土掺杂光纤,同时将产生的某一波长的光和泵浦光分别耦合出稀土掺杂光纤。

掺铒光纤光源使用的泵浦激光器是部分偏振光源,由于光源的掺铒光纤中铒离子本身存在增益依赖偏振特性[3],当掺铒光纤所处环境参量出现扰动时,光源内部偏振态会出现交叉耦合,此时增益依赖偏振特性因偏振交叉耦合效应就会引起光源在两个正交偏振态中功率分布和平均波长的变化[4]。设计偏振态稳定的无偏掺铒光纤光源就是要保证掺铒光纤中每一个铒离子都被均等的泵浦,而不受增益依赖偏振特性效应的影响。如果泵浦源产生的激光是无偏光,泵浦偏振光与掺铒光纤中的增益依赖偏振特性效应引起的平均波长的变化可以被消除,所以本文设计了消偏泵浦光的掺铒光纤光源,其结构如图1所示,OSA是光谱分析仪,EDF是掺铒光纤。在此结构中,我们采用既经济而性能又良好的Lyot光纤消偏器(Lyot Depolarizer)来对泵浦光进行消偏。

该结构的光源性能完全取决于Lyot消偏器的消偏性能,通常用Lyot消偏器输出光的消光比(ER)来衡量Lyot消偏器的消偏性能[5],消光比的计算公式为

式中:P是Lyot消偏器输出光的偏振度,当P=0时光波是无偏光,消光比ER=0;当P=1时光波是偏振光,ER→∞。

2 泵浦消偏结构中Lyot消偏器参数选取

Lyot消偏器的结构参数主要包括两段保偏光纤之间的45°夹角和两段保偏光纤的长度差。45°夹角使光强均匀地分布在所有方向的偏振态上;两段保偏光纤的长度差用于产生足够的时间延迟使沿快轴和慢轴传播的光去相干。Lyot消偏器的结构如图2所示。

主轴夹角α的两段保偏光纤所构造的消偏器,其琼斯矩阵D为

正交场分量为(Ex,Ey)T的光波经过琼斯矩阵D后,输出光波的正交场分量为(E'x,E'y)T,满足:

对输入任意偏振度的光波可以用输入光相干函数矩阵表示:

则根据偏振度的定义[6],偏振度Pin的光波,经过Lyot消偏器后,输出光偏振度Pout的计算公式如(4)所示:

式中:γ(L)为相关函数,由于掺铒光纤光源泵浦激光器产生的激光光谱是高斯型,γ(L)可表示为γ(L)=exp(-πL2ln2dL)。L1和L2是组成Lyot消偏器的两段保偏光纤长度,α是保偏光纤L1和L2偏振轴的夹角,δ是入射光偏振轴与Lyot消偏器偏振轴连接时的夹角,Δβ是两个偏振状态传播常数之差。Ld是保偏光纤的消偏长度,L1和L2的长度可以在优化的情况下使γ(L1),γ(L2),γ(L1-L2)均为0,此时式(4)可以表示为

可见,在优化L1和L2的长度后,只要保证泵浦光偏振轴与Lyot消偏器L1段的偏振轴的夹角为45°或者135°,抑或L1和L2的夹角等于45°或者135°,则偏振度Pout就为零。

从理论上讲Lyot消偏器中保偏光纤长度L1和L2需要满足式(6)所示的条件,Lyot消偏器的双折射延迟才能达到去相干的作用。

式中:Ldc是泵浦光的不相干长度,Δnb是L1和L2正交偏振轴的折射率差,λ是泵浦光的中心波长,Δλ是泵浦光的光谱宽度。在本实验中:λ=980 nm,Δλ=3 nm,Δnb=5×10-4,把以上参数代入式(6)中,可以求出L1和L2的最短长度为0.65 m和1.3 m。实验中首先选取L1和L2的长度为1.5 m和3.5 m来对泵浦光进行消偏。

3 实验与仿真结果分析

实验首先测试波分复用器的偏振特性对掺铒光纤光源的影响,我们可以通过测试掺铒光纤光源前向光与后向光的偏振特性来近似比较来分析波分复用器的偏振特性对掺铒光纤光源的影响。图3所示的是在偏振器旋转时掺铒光纤光源输出光功率变化的实验数据仿真图,前向放大自发辐射光(Forward ASE)的功率变化可以看出采用泵浦光消偏能够实现掺铒光纤光源的无偏化。但是与前向放大自发辐射光相比,后向放大自发辐射光(Backward ASE)的功率则出现了较大的波动。其原因主要是由于波分复用器是偏振相关的[6],所以后向出射光受到了影响,表现出了偏振特性。

针对波分复用器表现出偏振性,使得后向放大自发辐射光的功率出现了较大的波动的问题。本文消偏泵浦结构中Lyot消偏器2可以有效消除后向放大自发辐射光偏振态,使后向放大自发辐射光无偏化,如图3所示,其中Lyot消偏器2的参数也可以根据式(4)得到。从图3看出,前向放大自发辐射光功率虽然波动很小,但还是有0.09 mW的最大偏离,经过分析,这也是由于波分复用器的偏振特性造成的,因为消偏的泵浦光是经过波分复用器耦合进入掺铒光纤的。该实验验证了掺铒光纤光源的波分复

用器具有偏振特性,采用设计的泵浦消偏结构可有效消除波分复用器具有偏振特性。

为了测试采用泵浦消偏结构的掺铒光纤光源平均波长稳定性,在掺铒光纤光源结构已被优化,即泵浦功率90 mW,掺铒光纤长度9 m的情况下,在11个小时的时间内测试了温箱中的掺铒光纤光源平均波长,首先在温箱中测试了偏振泵浦光的掺铒光纤光源的平均波长,如图4所示。接下来做了组对比实验,同样条件下,在温箱中测试了采用泵浦消偏结构的掺铒光纤光源的平均波长,如图5所示。

对比加入泵浦消偏结构前后的掺铒光纤光源平均波长的长期稳定性,我们从实验数据仿真图上可以看出,在泵浦光被消偏前,平均波长的稳定性在77 ppm,而采用了泵浦消偏结构后掺铒光纤光源平均波长提高到了12 ppm。虽然实验表明光源平均波长稳定性得到了提高,但是与理论要求的数值1 ppm以下还是有一定差距的。

通过分析发现,上述实验存在一定误差。首先L1和L2在耦合时,主轴夹角存在0.25°的误差;其次由于泵浦源的尾纤是单模非保偏的,存在着偏振扰动,使泵浦光耦合进Lyot消偏器时δ≠45°,造成了泵浦光没有被完全消偏,这不可避免的会造成掺铒光纤光源平均波长不稳定;最后波分复用器的偏振相关性也会产生影响。

为了减小上述实验误差,将泵浦激光器的尾纤替换为单模保偏光纤,保证其偏振轴与Lyot偏振器的夹角等于45°;同时把Lyot消偏器的两段保偏光纤长度L1和L2增加一倍至3 m和7 m,保证Lyot消偏器能够起到完全消偏作用。在同样的条件下测试了掺铒光纤光源的平均波长稳定性,如图6所示。平均波长的稳定性提高到了比较理想的4ppm。如果实验采用高性能的保偏波分复用器,掺铒光纤光源平均波长稳定性还可以进一步提高。

4 结论

相对于完全偏振光源不仅需要高加工技术保证光源偏振轴与Y波导对准,还需要使用保偏光纤成本高的问题,本文设计的泵浦完全消偏结构具有结构简单,成本低,实用性强的优点。实验表明,在光源结构已被优化,只考虑泵浦偏振态因素对光源平均波长稳定性影响的情况下,采用该结构使得泵浦偏振态对掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响由77 ppm减少到了4 ppm,即本文设计的消偏结构能够有效减小泵浦偏振态对掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响。

参考文献

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光纤技术 篇8

光纤环由多匝光纤在骨架上按特定的方式绕制而成, 为光纤陀螺提供大等效面积的闭合光路, 在增强Sagnac效应的同时, 减小了陀螺的体积。由于光纤环是光纤陀螺的敏感元件, 光纤环的稳定性和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能, 因此在光纤陀螺的研制过程中, 光纤绕环技术是关键核心技术之一。正是由于光纤绕环技术的重要性, 国内外各个光纤陀螺生产厂家对光纤环绕环工艺均对外严格保密。

1影响光纤环性能的主要因素

光纤陀螺对光纤环的基本要求是:互易性好、偏振特性好、插入损耗低、可靠性高。由于光纤的一些物理参数及光纤环导光性能在环境因素影响下会发生变化。例如, 光纤折射率、几何尺寸随温度变化的特性;光纤环温度不均匀性产生的非互易性相位;光纤环绕制技术不完善导致光纤环插入损耗增大和消偏性;光纤环受到外界应力:缠绕的压应力、弯曲应力和扭曲应力等, 造成光纤环性能下降和应力产生的非互易效应等等, 这些均会引起光纤环互易性、偏振特性、插入损耗以及可靠性等性能的恶化, 从而在光路中形成噪声, 对传输于环中的光波相位产生影响, 降低光纤陀螺精度。因此在光纤环绕制过程中需要采用特殊的缠绕方式、精密的绕制技术以及完善的封装工艺, 以保证光纤环具有高质量的导光性能、抗振动、抗冲击、不受环境温度和磁场的影响。

表1详细列出了影响光纤环性能的一系列因素, 可分为本征因素与非本征因素两大类, 顾名思义, 本征因素是由于光纤自身原因引起的, 非本征因素是由于光纤环绕制不当引起的。

随着光通信技术的飞速发展, 保偏光纤制作技术已经取得突破, 光纤的偏振串音与损耗性能取得长足的进步, 因此光纤自身的因素对光纤环性能下降造成的影响已经不再是引起光纤环性能下降的主要矛盾。下面详细讨论光纤环制作过程中的非本征因素。

1.1温度梯度对光纤环的影响

早在1980年, D.M.Shupe就揭示了径向温度梯度通过光纤环对陀螺性能的影响, 如图1所示, 沿线圈长度L上距端点为z处的一段微元?z产生的相位误差[1]为:

(1) 式中λ是光波长, c是真空中的光速, n是光纤折射率, n/T是光纤温度系数。 (1) 式表明, 如果不采取特殊的缠绕技术, 热效应引起的相位误差在光纤长度方向上是累积的。

为了更形象的了解热效应的影响, 举一个例子说明:一个400m的光纤环, 共绕20层, 每层有100匝, 假定以0.5℃/s的中等速率给线圈的最外一层光纤加热, 产生的相位误差高达5×10-5rad。假设波长λ=1 310nm, 光纤环直径D=60mm, 那么5×10-5rad对应的速率高达10°/h, 显然这样的陀螺无法使用。

1.2应力对光纤环的影响

光纤环受自身结构、绕环工艺以及封装的限制, 当系统环境发生变化, 例如温度变化或陀螺本身振动均会带来光纤环支架的变形, 从而引起光纤应力变化, 应力的变化会引起光纤传播常数和光纤尺寸的变化, 另外光纤本身也会因为热胀冷缩而产生应力变化, 这些应力的变化会给陀螺带来一个非互易相移, 它是与瞬态现象有关一个潜在寄生效应, 将在探测器中产生非互易的相位误差。

研究表明, 光纤环绕制过程中出现的扭转、弯曲、横向应力、振动以及温度变化引起的应力对环中传播的光束产生的非互易相移可用下面公式表示[2]:

Δ$\phi ={\rm K}\left(\frac{\text{d}n}{\text{d}s}+Csn\right)\frac{n}{c}(2z-L){\displaystyle \underset{0}{\overset{L}{\int }}\frac{\partial S(z,t)}{\partial t}}\text{d}z(2)$

(2) 式中, Cs为光弹系数, dn/ds为光纤折射率应力变化率, S (z, t) 为光纤环应力分布函数。

2光纤绕环技术解决途径

外界的电磁干扰, 也会对陀螺中传输的两束光产生非互易的相移, 从而在探测器上产生相位噪声, 影响陀螺测试精度。电磁干扰对光纤陀螺的影响主要包含两个方面:法拉第磁光效应和非线性克尔效应。为减小法拉第效应对光纤环的影响, 目前主要采取保偏光纤, 或者采用消偏结构。这两种措施都可以大大的降低法拉第非互易性。若在需要很低的磁相关性的应用需求下, 也可以对光纤环采取磁屏蔽。另外, 为了克服克尔效应的对光纤环的影响, 可以采用宽带光源, 以减小同一波长下的光功率密度, 这样克尔非互易性将会大大减小。

一般而言, 电磁效应对陀螺精度的影响只在高精度的陀螺中才会表现出来, 因此在此我们不作详细讨论。下面着重讨论减小温度与应力作用对环影响的技术途径。

2.1温度梯度

回顾公式 (1) , 该式表明温度引起的相位误差除与光纤上的温度变化率相关外, 还与权因子 (L-2z) 成正比, 该因子与位置相关, z距光纤中点越大, 权因子值越大。同时, 公式表明, 如果相对于光纤中点对称的两段光纤上的热扰动相同, 则热引起的相位误差将会被抵消 (ΔΦ (z) =-ΔΦ (L-z) ) , 这个发现为选择绕环技术抑制光纤陀螺温度漂移问题提供了理论依据。

为了获得这种抵消补偿, 人们研究出专用的光纤环绕制方法, 即所谓的对称绕法:从光纤的中点绕起, 两侧光纤的层交替排列, 这使得关于中点对称的光纤相互贴近, 如图2所示。这种绕法称为双极对称绕法。对于双极绕法中的每一对对称的光纤层, 径向热传播总是首先到达同一侧的光纤, 因而产生一个残余的温度梯度灵敏度。与普通绕法相比, 双极绕法温度梯度效应的减小因子约等于层数[1]。为了进一步解决残余温度梯度问题, 可以采用更为有效的四极对称绕法, 如图3所示。对于四极绕法, 相邻两对对称的光纤层的层序相反, 可以进一步减小双极绕法中残余的温度效应。四极对称绕法温度梯度效应的减小因子约等于层数的平方[1]。

为了获得最好的效果, 采用对称绕法必须保证:

a.必须从光纤长度的中点开始绕制;

b.光纤绕制层数N应为偶数, 最佳绕制层数N是4的倍数;

c.每一层光纤的匝数n应完全相等;

d.在给定光纤长度和光纤环总体结构设计允许的条件下, 绕制层数较多对抑制温度漂移误差更有效。

e.必须保证每一层中光纤不能相互串层。

光纤环通常有20～30层, 由于国内绕环机质量等实际问题, 绕制中难以保证光纤不串层, 目前解决的办法是绕制过程中, 在层与层之间垫纸, 但垫纸又会带来一些工程问题, 最终的目标还是不垫纸。

四极绕环技术在很大程度上改善了光纤环的抗干扰能力及温度性能, 因而成为光纤环制作技术的经典方法。该绕法可很好地保证光纤环关于光纤中点的对称性, 缺点是操作相对复杂, 环圈关于光纤中点的轻微不对称性就会大大削弱甚至失去四极对称绕法的优势。因此在工程设计中要求精确的控制环圈状态, 并采取良好的隔热措施, 同时对陀螺中的散热器件也要合理地布局。四极对称绕法在理论上只对抑制径向的温度梯度有效[3], 对于轴向的温度变化, 情况会更复杂, 因而绕环方法也将不同。

另外, 减小外界对光纤环的热传递速率也是抑制温度梯度效应的一个有效方法, 通常做法是采用热绝缘设计, 即采用热传导系数低的材料, 例如陶瓷、玻璃作为光纤环的骨架, 或者在光纤环骨架上喷上绝热胶。同时还可在光纤环的固化胶中加入银粉, 使得积聚在光纤层的热量快速传递到外界, 形成“热短路”。

2.2应力

应力对光纤环性能的影响主要包括:扭转应力、横向应力、弯曲应力、振动应力、热应力等。为减小扭转应力, 必须在绕制之前把光纤中存储的扭转释放, 即进行退扭处理, 并保证在绕制中避免引入新的扭转。研究表明, 光纤扭转是造成光纤环的偏振特性下降的主要原因之一, 因此必须引起重视。

为了克服横向应力对光纤陀螺精度的影响, 要保持整个环具有很高的光纤应力分布均匀性。可以考虑从两方面解决这一问题.一方面采用特殊抗应力的光纤材料, 另一方面在光纤环绕制过程中始终保持光纤在同一低张力控制下均匀的绕制。另外, 对于绕制好的光纤环, 需要采用高低温温循进行释放应力处理。

减小弯曲应力可以通过增大光纤环直径来解决, 随着保偏光纤制作工艺的提高, 目前已经能保证光纤在小于30 mm直径的光纤环骨架上缠绕而偏振与损耗性能不显著降低。因此在没有特别小型化要求的情况下, 这个问题已经不再是影响光纤环性能的主要因素。

从式 (2) 中可以看出, 如果假定振动和热对光纤环的作用是沿光纤中心严格对称的, 采用四极对称绕法同样可以大大减小振动和热应力对光纤环性能的影响, 虽然这种严格对称在实际工程应用中不可能出现, 但是实际的测试结果表明, 四极对称绕法是减小振动和热应力影响的有效方法。

另外, 为了更好的克服热应力问题, 可以采用低膨胀系数材料作为光纤环的骨架。为了进一步解决由于振动引起的误差, 可在绕环过程中对光纤进行适当的固化封装以确保光纤环良好的坚固性。在光纤层之间固定方式上可以采用如下3种形式:

a. 在绕制过程中光纤带胶缠绕, 绕完后进行热处理, 使胶熔化, 从而使光纤环成为一体;

b. 光纤缠绕完成后, 在光纤环的外侧用胶均匀涂一层, 固定光纤;

c. 绕制完成的环进行整体灌胶处理。

这三种方式都可以提高光纤环的整体抗振动、抗冲击性。具体采用哪种方式, 需要对光纤陀螺应用环境精度要求, 以及光纤陀螺整体的封装进行综合考虑。固化胶的选择也是一个棘手的工程问题, 需要对胶做大量的试验, 一般的指导原则是:在高、低温下胶的性能稳定, 其杨氏模量变化小, 胶的导热性可以选择高导热性或低导热性胶两种, 这要参照环的整体封装要求决定。

总之, 光纤固胶工艺以及固化胶的选择与光纤环的绕制质量密切相关[4], 既要考虑光纤环固化后的振动性能, 更要兼顾其固化后的温度性能。

2.3光纤环质量评价

上文对光纤环绕制过程中需要注意的问题做了详细的介绍, 并提出了解决思路, 但由于影响因素很多, 难以在绕制过程中得到完全控制。因此, 绕制完光纤环后的性能检测和筛选是保证环质量的一个必要环节。一般情况下, 可通过测量并对比绕前和绕后的光纤环的损耗和偏振串音变化来确定环的质量好坏, 这是一种整体参数控制的办法, 有相当的确定性, 但它对产生上述参数的变化因素 (局部应力变化、局部缺陷、整体性能下降等) 无法确定。为此一种光学相干域的偏振测试技术被引入光纤的分布测量技术中, 它可实现光纤环中偏振耦合的分布测量, 可对光纤环, 特别是保偏光纤环的质量做出准确的评价, 但由于此项技术难, 成本高且实现和操作都较复杂, 在国内还很少使用。光相干域偏振计 (OCDP) 的原理框图如图4所示。

3结束语

本文对光纤陀螺中影响光纤环性能的主要因素进行了阐述, 主要讨论了非本征因素对光纤环非互易相移的影响。详细讨论了光纤环绕制过程中减小温度与应力对光纤环影响的技术途径。最后, 引入了一种可对光纤环质量作出准确评价的方法。

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光纤的通信传输技术 篇9

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Si O2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)

[4]姜树森, 蒋剑锋, 高伟, 等.浅谈通信传输的常见问题与技术要点[J].数字技术与应用, 2011 (3) .

提升光纤到户技术研究 篇10

目前, 广电网络双向改造过程一般采用FTTB+EPON+EOC设计方案。采用EPON+EOC技术虽然可以满足与家庭网关、机顶盒以及计算机等用户设备相连, 节约了网络建设成本, 满足双向网络需求, 但是广电网络拥有大量的用户, 宽带网络资源需求高。广电网络的主要缺点体现在综合业务相对单一, 双向网在城市中覆盖率较低。广电的双向网络缺点具体表现在:第一, 广电网络发生故障频率较高, 这是因为用户居民楼内仍为同轴电缆, 无论是光节点设备还是电缆接头以及用户终端都有可能对用户最终体验产生影响。尤其是双向业务开通后, 宽带及交互电视的故障更加多样, 产生故障的机理更加复杂, 出现故障后排查较困难[2]。第二, 维护相对复杂, 维护人员要求较高, 需要掌握PON、EOC及宽带等多种技术, 需要增招高素质的维护人员, 并且无法制定统一标准。第三, 双向网络能量损耗较高, 网络端到端之间的无源化是我们建设的方向。由于楼头有一级有源设备, 不仅会对系统的稳定性产生影响, 对能源的消耗也是十分惊人的, 数据统计表明, 网络仅光节点耗电一年的支出达到千万元级别。第四, 可提供带宽低, 网络运营商提供的主流用户家庭上网带宽均达10M以上[3], 有的甚至达到30、50 M。作为广电网络要参与市场竞争, 下一步主流宽带接入带宽也应至少提至10M以上;除此之外, 如果交互电视业务也通过IP网络来承载, 高清所需带宽也需要8~10M, 且随着3D、4K点播片源的逐步引入, 带宽需求还会增至15~20M以上。这样的带宽需求, 对于PON+EOC的光纤到楼技术体制来说是难以承载的。

2 提升网络稳定性的方法

2.1 FTTH+EPON+EOC网络设计

为了更好地承载智慧城市全业务、高带宽, 具有广电特色的有线光纤到户技术方案设计基本原则包括:安全可靠、技术先进、平滑升级、开放兼容、可控可管。

有线光纤到户技术方案采用双平台双通道、双纤三波的技术架构, 有线广播电视通道采用1550nm技术传输广播电视信号[4], 开展高清电视直播业务。

如图1所示, 选择EPON技术, 每个PON所带户数最大设计为64户, 光分比为64分, 每户最低保证带宽为15M;选择GPON技术, 每个PON所带用户数最大设计为128户, 每户最低保证带宽为20M;EPON技术方案中每512户需要10芯主干光缆, GPON技术方案中每512户需要6芯主干光缆。

2.2 网络建设实例

按照有线FTTH技术方案, 广电网络公司在本市的新建高层进行了工程双向网络改造, FTTH技术关键点如下:广播电视通道为2×8×32, 双向数据通道根据覆盖率不同选择不同的分光比, 25%:4×2×8;50%:2×2×16;100%:2×32, 具有平滑升级的特点。采用广电专用光节点箱, 每32户一个光节点箱, 支线光缆与光分路器的入纤在熔纤盘内熔接[5];光分路器的出纤与入户型皮线光缆采用跳接方式。图2所示, 高层居住楼FTTH改造接入网结构。

3 结语

为了提升广电网络的稳定性, 进而实现一体化的运营业务标准和技术标准, 在建设光缆网络过程中, 首先要设计出网络结构, 其次要确定光缆网络的容量。在接入网中采用FTTH技术方案以满足基本数据业务的需求, 其目的是节约了网络建设成本, 满足双向网络需求, 提升网络的稳定性。

摘要：当今, 通信产业已成为我国经济发展的主要支柱之—, 社会对网络带宽有了巨大需求。自90年代初开始, 网络业务由简单的窄带话音业务, 发展到宽带的数据业务、视频业务;宽带接入网技术纷纷涌现。为了提升广电网络的稳定性, 本文针对广电网络所存在的问题提出FTTH设计方案, 并与实际网络改造案例进行对比。结果表明, 该设计方案对提升广电网络的稳定性具有深远意义。[1]

关键词：光纤入户,广电网络,网络稳定性

参考文献

[1]刘杉, 杜树广, 李凤祥.光纤到户助力智慧城市建设[J].有线电视技术, 2015 (2) .

[2]宋磊.广电建设FTTH网络的必要性和可行性[J].有线电视技术, 2014 (3) .

论通信网的光纤接入技术 篇11

关键词:SDH技术;接入网;光纤接入

一、接入网概述

整个电信网从地理上可以分成三部分,即核心网(CN)、接入网(AN)和用户驻地网(CPN),如图1所示。其中核心网包括长途网(长途端局以上部分)和中继网(长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分)。按照6.902的定义,接入网是由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(如线路设施和传输设施)组成的,是为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统,可经由管理接口(Q3)配置和管理。

接入网是电信网的一个组成部分,负责将电信业务透明地传送到用户,也就是说用户通过接入网的传输,能灵活地接入到不同的电信业务节点上。具体而言,接入网即为本地交换机与用户之间的连接部分,通常包括用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备或用户网络终端设备。

二、光纤接入网

(一)光纤接入网的分类

光纤接入网可分为有源光网络(AON)和无源光网络((PON)。采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(ODN)全部由无源器件组成,不包括任何有源节点,则这种光接入网就是无源光网络。

现阶段,无源光网络(PON)技术是实现FTTx的主流技术。典型的PON系统由局侧OLT(光线路终端)、用户侧ONU/ONT(光网络单元)以及ODN-Orgnization Development Network(光分配网络)组成。

(二)光纤接入的拓扑结构

通常的光纤接入的拓扑结构有点到点(P2P)方式和点到多点(P2MP)两种方式。在点到点(P2P)的接入方式中,交换局为每个用户分配一根光纤。在这种点到点光纤接入方式中每个用户可以使用这个根光纤的全部带宽,而且用户的升级容易实现。增加光纤数量线形增加,成本很高;第二,每个光纤提供的传输带宽浪费严重,其他的用户无法共享光纤的带宽资源;第三,不利于开展多播和组播业务。

另一种是基于PON的点到多点(P2MP)接入方式。这种无源的点到多点的接入方式中在用户侧使用无源光功率分配器,从而实现点到多点的用户接入方式。

(三)光纤接入FTTx技术

1.FTTC

FTTC为目前最主要的服务形式,主要是为住宅区的用户作服务,将ONU设备放置于路边机箱,利用ONU出来的同轴电缆传送CATV信号或双绞线传送电话及上网服务,这段可采用ISDN, HDSL或ADSL铜线接入技术。

光纤到远端模块(FTTR} Fiber To The Remote module)是FTTC的一种变型,将ONU的位置移到远离用户的远端(RT)处,可服务更多的用户(多于256个),从而降低成本,一般提供2Mbit/s以下的窄带业务。

2.FTTB

FTTB依服务对象区分有两种,一种是公寓大厦的用户服务,另一种是商业大楼的公司行号服务,两种皆将ONU设置在大楼的地下室配线箱处,只是公寓大厦的ONU是FTTC的延伸,而商业大楼是为了中大型企业单位,必须提高传输的速率,以提供高速的数据、电子商务、视频会议等宽带服务。FTTB与FTTC并没有什么根本不同,两者的差异在于服务的对象不同,因而所提供的业务不同。FTTB是一种点到多点的结构,通常不用点到点的结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步。

3.FTTH

至于FTTH, ITU认为从光纤端头的光电转换器(或称为媒体转换器MC)到用户桌面不超过100米的情况才是FTTHo FTTH将光纤的距离延伸到终端用户家里,使得家庭内能提供各种不同的宽带服务,如VOD、在家購物、在家上课等,提供更多的商机。若搭配WLAN技术,将使得宽带与移动结合,则可以达到未来宽带数字家庭的远景。因为主要用户是大企事业用户,业务量需求比较大,一般采用点到点或环形结构。FTTH光纤接入网,具有频带宽、容量大、信号质量好、可靠性搞、可以提供多种业务乃至未来宽带交互性业务,从本地交换机到用户全部为光连接,中间无铜缆,也无有源电子设备,ONU安在用户家,可采用成本较低的元器件。ONU还可采用本地供电,供电成本比网络供电方式费用低,故障率小,维护、安装和测试方便。FTTH是直接到用户的真正的信息高速公路,因而被认为是接入网发展的方向。

参考文献:

[1]熊伟成.EPON技术及市场应用[J].电信网技术,2007.

[2]李秉钧.基于PON技术的网络应用定位[J].现代有线传输,2005.

浅析光纤通信技术 篇12

光纤是导光的纤维。制作光纤可以采用的材料有两种:玻璃或者塑料。光在光纤中的传输示意图如下图1所示。光纤通信采用光的全反射原理。当一束由发光二极管或者激光器产生的激光脉冲将光信号接入光纤中, 在光纤的另一端可以采用光电信号检测器对光信号进行检测, 从而实现信号传输的目的。

在光纤传输过程中, 光信号的损耗相比电信号在电线中的传输更小, 因为电信号会受到电线的电阻影响, 能量消耗较大。因此, 光纤相比线缆, 能够降低信号能量消耗, 更适合长距离传输。并且, 光纤由于其材料的特殊性, 不受电磁干扰影响, 并且保密性能更好, 满足信息社会通信的需要。采用光纤作为传输介质, 采用光波为信息载体的通信方式即为日常中的光纤通信技术。要实现光纤通信, 需要以下几种必备装置:光纤、光源和光探测器。

二、光纤通信技术发展现状分析

1、城域网光通信技术。

发达程度不同的城市中, 城域网光通信技术的发展程度也不同, 城市发达差异较大的城域网光通信技术的差异较大, 但总体发展趋势相同。采用粗波分复用的城域网光通信已经实现网络应用, 但采用密集波分复用的城域网光通信的应用却相对较少。但在实际应用中, DWDM在单根光纤容量更大, 且更易与光传送网中的自动交换光网络相衔接, DWDM的城域网光通信需求很大。

2、光纤宽带接入技术。

光纤宽带接入技术是目前宽带接入技术中发展潜力最大的宽带接入技术。光纤因为到达位置的不同, 可分为光纤到楼 (FTTB) 、光纤到路边 (FTTC) 、光纤到交接箱 (FTTCab) 、光纤到家 (FTTH) 等, 可以简称FTTx。在FTTx中, FTTH技术已经实现应用, 可以到达最终用户, 其他光纤接入技术距离正常的用户使用仍然存在距离。其他光纤接入技术在应用中, 需要在光信号接收终端采用金属线缆的转接, 实现光电信号的转换才能真正服务于用户。或者在用户终端采用无线接入的方式对用户进行服务。

非对称数字环路技术是目前采用最多的宽带接入方式, 通常以电话线作为载体。但随着信息技术的发展, 人们对带宽的要求越来越高, 超高速数字用户线路的使用也越来越多。光纤到户或光纤到大楼后, 需要采用无线接入或者家庭联网技术进行接入, WLAN是其中较为常见且常用的技术。因为WLAN技术是无线方式, 非常灵活和方便, 受到广大用户的喜爱。FTTH因为其可以实现全光通信, 可直接用, 满足用户对超宽带和大容量的需求, 很有发展前景。

3、核心网光通信技术。

随着社会的信息化发展, 我国的核心传输网发展飞速。核心传输网在制式上从准同步数字技术 (PDH) 发展到同步数字技术 (SDH) 。核心传输网的光波模式同时经历了多模传送到单模传输的过程, 并且, 单模传输发展非常迅速。核心传输网的通道在光通信最初时, 以单通道为主, 目前已多通道的密集波分复用系统为主。速率经历了34 Mbit/s、140 Mbit/s、565 Mbit/s到622 Mbit/s、2.5Gbit/s的升级过程。并且, 10 Gbit/s为基础的密集波分复用系统在长途网中扮演着重要角色。网络结构也从简单的点对点形式发展为环形结构、格形网结构。而今, 我国的主干光网络已经从最初的“八纵八横”相对完善成全国覆盖的网状网。另外, 支撑网中的同步网和管理网也发展得比较完善。

三、光纤通信技术的发展趋势

1、超高速传输。

未来的光纤通信技术中, 超高速传输将是一个重点研究方向。信息传输满足:信息传输效率每提升4倍, 成本下降30%~40%。在这种规律下, 光纤通信传输速度不断地提升, 经历20几年的发展, 传输速度提升了2000倍以上。并且, 在未来的发展中, 将出现更高的传输速度, 集成度和发展速度。

2、高性能光纤。

高性能光纤的研制会成为光纤通信技术中的研究热点之一。光纤产品的要求会跟着IP业务的上升而改变, 已有的光纤产品势必会制约着光纤通信的发展。因此, 研究新的性能更高的光纤必然会成为主要研究对象。目前, 两种新的光纤产品已经开发出来:非零色散光纤和无水吸收峰光纤。未来, 会有更多高性能的光纤产品研发出来满足不同通信要求和环境要求, 但是不同的应用环境下, 高性能光纤的作用也会不同。

四、总结

光纤通信技术是信息通信手段中最主要的方式之一。应用范围非常广泛, 普及率相对较高。光纤通信因为其自身的抗电磁干扰, 成本低廉, 传输损耗小等优点, 逐渐取代传统信息通信技术。从光纤通信技术出现以来, 经过几十年的发展, 已经在通信领域取得了举足重轻的地位。在光纤通信发展过程中, 性能、效率和功耗都得以改善。未来, 光纤通信将为人们创造更多价值, 满足不断提升的信息速率要求, 为社会经济发展提供有力支撑。

参考文献

[1]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学, 2006, 22 (8) :1-4.