光纤通信（通用8篇）
光纤通信技术是近来迅猛发展的新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中高速信息网的主要传输工具。由于光纤的传光性能极其优良，因此光纤通信方式现己成为光通信的主流。在现存及设计的光纤通信系统中，我们必须对其进行测量以确定现存及设计的光纤通信系统是否能够达到系统要求。光纤通信的测量应包括光纤本身的测量和光纤通信系统的测量。
一、光纤参数的测量
1.单模光纤模场直径的测量
从理论上讲单模光纤中只有基模(LP0l)传输，基模场强在光纤横截面的存在与光纤的结构有关，而模场直径就是衡量光纤模截面上一定场强范围的物理量。对于均匀单模光纤，基模场强在光纤横截面上近似为高斯分布，通常将纤芯中场强分布曲线最大值1/e处所对应的宽度定义为模场直径。简单说来它是描述光纤中光功率沿光纤半径的分布状态，或者说是描述光纤所传输的光能的集中程度的参量。因此测量单模光纤模场直径的核心就是要测出这种分布。
测量单模光纤模场直径的方法有：横向位移法和传输功率法。下面介绍传输功率法。
取一段2米长的被测光纤，将端面处理后放入测量系统中，测量系统主要由光源和角度可以转动的光电检测器构成。光纤的输入端应与光源对准。另外为了保证只测主模(LP01)而没有高次模，在系统中加了一只滤模器，最简单的办法是将光纤打一个直径60mm的小圆圈。当光源所发的光通过被测光纤，在光纤末端得到远场辐射图，用检测器沿极坐标作测量，即可测得输出光功率与扫描角度间的关系，P—θ线如图2所示。然后，按模场直径的定义公式输入P和θ值，由计算机按计算程序算出模场直径。
2.光纤损耗的测量
光纤损耗是光纤的一个重要传输参数。由于光纤有衰减，光纤中光功率随距离是按指数的规律减小的。但是，对于单模光纤或近似稳态的模式分布的多模光纤衰减系数a是一个与位置无关的常数。若设P(Z1)为Z=Z1处的光功率，即输入光功率。若设P(Z2)为Z2处的光功率，即这段光纤的输出功率。因此，光纤的衰减系数a定义为
因此，只要知道了光纤长度Z2-Z1和Z2、Z1处的光功率P(Z1)、P(Z2)，就可算出这段光纤的衰减系数a。测量光纤的损耗有很多种办法，下面只介绍其中的两种办法。
1)截断法
截断法是一种测量精度最好的办法，但是其缺点是要截断光纤。这种测量方法的测量方框如图3所示。
取一条被测的长光纤接入测量系统中，并在图中的“2”点位置用光功率计测出该点的光功率P(Z2)。然后，保持光源的输入状态不变，在被测量光纤靠近输入端处“1”点将光纤截断，测量“l”点处的光功率P(Z1)。这个测量过程等于测了1～2两点间这段光纤的输入光功率P(Z1)和输出光功率P(Z2)，又知道“1”、“2”点间的距离Z2-2l，因此，将这些值代入
即可算出这段光纤的平均衰减系数。
在测量方框图中斩波器(又称截光器)是一种能周期断续光束的器件。例如是一个有径向开缝的转盘。它将直流光信号变为交变光信号，作为参考光信号送到锁相放大器中，与通过了被测光纤的光信号锁定，以克服直流漂移和暗电流等影响，以确保测量精度。
2)背向散射法
测量原理。用背向散射法测量光纤损耗的原理与雷达探测目标的原理相似。在被测光纤的输入端射入一个强的光脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射(当然遇到光纤的接头及断点将产生更强烈的反射)。这种散射光有一部分将沿光纤返回向输入端传输，这种连续不断向输入端传输散射光称为背向散射光。从物理概念上看，这种背向散射光就将光纤上各点的“信息”送回了输入端。靠近输入端的光波传输损耗少，故散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波传输损耗大，散射回来的信号就弱。人们就用这种带有光纤各点“信息”的背向散射对光纤的损耗等进行测量。这个测量仪器称为光时域反射仪，简写成OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)。一条有代表性的测量曲线如图4所示。
曲线上A、D两个很强的回波对应于光纤的输入端面和输出端面引起的反射。曲线B点对应于一个光纤接头引起的散射回波。C点可能对应于光纤中的一个气泡引起的散射回波。怎样利用光纤的瑞利散射对光纤进行测量，是关于从定量的角度进行讨论。由于现在利用OTDR机器对光纤链路的损耗进行测量时，能直观、直接从OTDR机器内读出所需数据，所以这里不作定量讨论。
光时域反射仪原理方框图，如图5所示。这种仪表的工作原理是：首先用脉冲发生器调制一个光源使光源产生窄脉冲光波，经光学系统耦入光纤。光波在光纤中传输时出现散射，散射光沿光纤返回，途中经过光纤定向耦合器输入光电检测器，经光电检测器变为电信号，再经放大及信号处理送入显示器。其中对信号处理的原因是，背向散射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器积分，在一定时间间隔对微弱的散射信号取样并求和。在这过程中，由于噪声是随机的，在求和时抵消掉了，从而将散射信号取了出来。用OTDR除了可以测量光纤的损耗以外，还可以观察光纤沿线的损耗情况，以及某损耗突然变化点的装置，光纤接头的插入损耗等。OTDR还有一个工程上的重大用处，能够方便地找出光纤的断点。现在用OTDR测量光纤损耗是最常用的一种方法。优点是测量非破坏性，功能多，使用方便。但是，在使用时始终有一段盲区。另外用OTDR从光纤两端测出的衰减值有差别，通常取平均值。
3.光纤色散与宽带的测量
光纤的色散特性是影响光纤通信传输容量和中继距离的一个重要因素。在数据信号通信中，如色散大，光脉冲展宽就严重，在接收端就可能因脉冲展宽而出现相邻脉冲的重叠，从而出现误码。为了避免出现这种情况，只好使码元间隔加大，或使传输距离缩短。显然这就使得传输容量降低，中继局距离变短，这是人们所不希望的。在模拟传输中，同样由于色散大，不同频率的模拟光信号频谱不相同，在接收端就会使模拟信号出现严重失真。同样为了避免出现这种情况，只好使传输模拟带宽下降，或传输距离缩短，这是人们所不希望的。为此，高码率、宽带宽模拟信号的光纤通信系统中对光纤的色散就要认真考虑。如同前面所述，因为光纤色散造成光脉冲的波形展宽，这是从时域观点分析的情况，若是从频域角度来看，光纤有色散就表示光纤是有一定传输带宽的。因此脉冲展宽和带宽是从不同角度描述光纤传输特性的两个紧密联系的参量。
从测量方法上与此对应也有两种方法。一种是从时域角度来测量光脉冲的展宽;另一种是从频域角度来测量光纤的基带宽度。
1)用时域方法来测量脉冲展宽
测量原理。首先为了使问题还不至于复杂，假设输入光纤和从光纤输出的光脉冲波形都近似成高斯分布的如图6所示。图6(a)是光纤输出光功率Pin(t)的波形图，从最大值A1降到A1/2时的宽度为Δτ1。图6(b)是光纤的输出光功率Pout(t)的波形图，其幅度降为一半时的宽度为Δτ2可以证明，脉冲通过光纤后的展宽Δτ与其输入、输出波形宽度Δτ1和Δτ2的关系为:
(1-1)
由此可见，Δτ不是Δτ2与Δτ1的简单相减的关系，
所以，只要将测出来的Δτ1和Δτ2代入上式即可以算出脉冲展宽Δτ。求出Δτ以后，再根据脉冲的展宽Δτ和相应的带宽B间的公式
B=0.44/Δτ (1-2)
将Δτ代入式中可求出相应的光纤每公里带宽。若Δτ的单位用ns，则B的单位是MHz。
测量方框图。用时域法测量光纤的脉冲展宽(进而计算出光纤带宽的方框图如图7所示)
首先用一台脉冲信号发生器去调制一个激光器。从激光器输出的光信号通过分光镜分为两路。一路进入被测光纤(由于色散作用，这一路的光脉冲信号被展宽)，经光纤传输到达光电检测器1和接收机1，送入双踪取样示波器并显示出来，这个波形相当于前面讲的Pout(t)。另一路，不经过被测光纤，通过反射镜直接进入光检测器2和接收机器2，然后也被送入双踪示波器显示出来。由于这个波形没有经过被检测光纤，故相当于被测光纤输入信号的波形，即相当于Pin(t)。从显示出的脉冲波形上分别测得Pin(t)的宽度Δτ1和Pout(t)的宽度Δτ2。这样就可将Δτ1和Δτ2代入式(1-1)及(1-2)最终算出带宽B。最后还应该指出，用这种方法测量单模光纤比较困难，因为其Δτ太小。
2)用频域法测量光纤带宽
频域法测量，就是用一个扫频振荡器产生的频率连续变化的正弦信号去调制激光器，从而研究光纤对于不同的频率，来调制的光信号的传输能力。具体的说，就是要设法测出光纤传输己调制光波的频率响应特性。得到了频率响应特性后，即可按一般方法求出光纤的带宽。
设Pin(f)为输入被测光纤的光功率与调制频率f间的关系。Pout(f)为被测光纤输出的光功率与调制频率f关系。则被测光纤的频率响应特性H(f)为H(f)=Pout(f)/Pin(f)，若以半功率点来确定光纤的带宽fc即10lgH(f)=10lg[Pout(f)/Pin(f)]=10lg1/2=-3dB。fc称为光纤的3dB光带宽。用频域法测量光纤带宽的方框图如9所示：
由于测量光纤的频率响应特性，需要测出输入光纤的光功率特性和从光纤输出的光功率特性，即需要得到两个信号，故在图9中用一条短光纤的输出光功率来代替被测光纤的输入光功率。在图9中，由扫频信号发生器输出一个频率连续可调的正弦信号。利用这个信号去对激光器的光信号进行强度调制，然后将这个已调光信号耦合入光开关，由光开关依次送出两路信号，一路光信号进入短光纤，经短光纤后面过光电检测器送入频谱分析仪。用短光纤的输出信号来代替被测光纤的输入信号(由于光纤短，经过传输后信号变化很小，故可以认为即是输入信号)。另一路光信号是经过光开关送入被测光纤，由连续的正弦波调制的光信号经过光纤传输，携带了被测光纤对不同调制频率光信号的反应，从光纤输出，经光电检测器送入频谱分析仪。这样频谱分析仪中就得到了被测光纤的输入和输出两种光信号，因此，就可得到被测光纤的频率响应，从而可测出光纤的带宽。
二、光纤通信系统的测量
1.光发射机发送光功率的测量
因为在实际的光纤通信系统中，光发射机的输出光功率是在有信号调制的情况下，光源输出的功率，故在测量光发射机发送光功率时，就用信号对光源进行强度调制。测量光发射机发送光功率的方框图如图10所示。
2.光源消光比的测量
在数据光传输系统中，一部性能优异的光端机的发射机盘在传数字信号过程中，发“0”码时，应无光功率输出。但是，实际的光发射机由于光源器件本身的问题，以及直流偏置，致使发“0”码时也有微弱的光输出，由理论分析可见，这种情况将使接收机的灵敏度下降，描述光发射机上述这种性能的指标，就是消光比EXT它为：
测量光发射机消光比的方框图，仍然可用图10所示的测量系统
3.光接收机灵敏度的测量
测量方框图如图11所示
当测模拟传送系统的光接收机灵敏度时，由图可知信号发生器为模拟的测试信号发生器，检测器为模拟视频信号测试仪。在光接收机端，逐渐加大光衰减器的衰减量，(即表示输入光接收机的输入信号逐渐减少)，这时由信号测试仪测出的信号指标变劣，直到它有一个指标迅速下降到规定的指标以下时，例如甲级指标(即表示此时接收机的信号输出已经达不到指标要求的临界状态)，这时将光功率计接到光衰减器的输出端，由此测到的光功率Pmin既是接收机的灵敏度。
当测数据传输系统的光接收机灵敏皮时，由图可知信号发生器为码型发生器，检测器为误码检测器，测试方法类同，只是误码检测仪读出的是误码率。
将测出的pmin值代入式Sr=10lg(Pmin/10-3即可算出光接收机灵敏度的dBm值。
4.光接收动态范围的测量
光接收机的动态范围D=10lg[Pmax/Pmin]。在数据传输系统中，式中Pmax指满足误码率指标下，接收机的最大输入光功率，Pmin即为接收机的灵敏度。因而，测量光接收机的动态范围时，只要测出在一定误码率指标下，接收机的Pmax和Pmin值并代入式中即可算出动态范围。所以，测量动态范围的方框图仍然采用图11所示的测量系统。在模拟传输系统中，其它都相同，只要满足的不是误码率，而是模拟指标，例如视频指标。
在测量过程中，pmin的测量与前面测量接收机灵敏度的过程一样。测量Pmax时，将图11中的衰减器衰减逐渐减少,数据传输系统的误码率检测仪中的误码率逐渐加大，直到误码率增大到某个规定的指标(例如10-9)。这时光功率计读出的光功率即为Pmax。在模拟传输系统中，Pmax的测量差别仅是用模拟指标测试仪测出指标，取代误码率测试仪测出误码率。
5.数据光纤通信系统测量中的眼图
一种用直观方法来判断光纤接收机码间干扰的办法，就是用眼图来进行分析。将这种随机的数字输出信号接入示波器，如果将示波器的扫描周期调整到上述脉冲序列周期T的整数倍上(例如3T)，显然示波器将被同步，屏幕上的图形将稳定下来。
由于示波器水平扫描每3T就扫描一次，因此,这个随机脉冲序列中每个三码元段将重叠在一起。又因荧光屏的余辉，使得屏幕上所呈现的图形不是一次扫描产生的三个码元段，而是若干段重叠在一起。不仅如此，还由于长序列脉冲码元出现的情况是随时机的，故每三个码元组成的一段中，各种码元的组合情况都可能存在。这样，将上述各因素都综合在一起，最后，在示波器屏幕上即显示出图12这样一种像人眼一样的图形。
随着通信网络光纤化趋势进程的加速, 我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程[1]。农网通信系统处于电力系统通信网的边缘, 属于支线通信网, 其网络布局比较分散, 且大部分仍以电力载波通信和微波通信为主要传输手段, 已难以满足日益增长的业务量的传输需求。如今, 以“农村电气化”的深入开展为契机, 大力加强农村电力光纤通信网的建设, 使其逐步覆盖电力线能够伸展到的各个区域, 将成为电力通信发展的新任务。建设农村电网的光纤通信网络已是必然。
1 长沙地区农网光纤通信系统接入工程概况
1.1 长沙电网通信现状
农村电力通信系统不仅需要传输调度电话, 还要传输远动、数据、图文及计算机信息等各种业务, 为农村电网生产运行、管理、基建等方面服务[2]。
2009年以前, 长沙地区35kV变电站多以电力载波通信方式为主, 存在话路数少、带宽窄、易受外界干扰和话音质量差等诸多不足, 不能满足农网现代化管理 (包括电能计量、远方监控、工业电视和变电站无人值班等) 对通信、信息的发展要求, 更无法为接入的供电营业所 (网点) 提供数据、语音传输通道和网络通道。
1.2 光纤通信网建设的必要性
电力通信网作为电网发展的基础设施, 在保障电网安全、经济运行, 提高电网企业信息化水平等方面发挥着重要的作用, 同步建设农村电力通信网也成为当前发展的必要条件之一。加快建设农村供电所及其营业网点光纤通信网, 是农电系统实施国网公司SG186工程、变座收电费为在线实时跨所跨区收费以及提高营销服务水平的重要前提。
(1) 满足信息化办公的需要。随着湖南省电力公司办公信息化、资源集约化理念的提出, 以及生产、营销、农电SG186系统平台和ERP系统的上线运行, 电力系统生产经营管理走进了信息化时代, 对通信信息化要求越来越高, 迫切需要加快中心供电所通信光纤及通信信息工程的建设。
(2) 提高营销优质服务水平, 降低生产成本的需要。目前长沙地区农村供电所为适用信息化办公需求, 信息通信通道采取租赁方式, 生产成本大幅增加;同时, 由于租赁网络通常采取低压线路寄挂方式, 受外力破坏风险大, 发生破坏时抢修时间长, 严重制约优质服务。
1.3 长沙农网网络基本情况
1.3.1 网络规模
2008～2009年, 湖南省全省建设直管县局35kV变电站通信站151个, 中心供电所通信站248个, 供电营业网点通信站56个, 通信中心站4个, 通信中继站5个;代管县公司35kV变电站通信站2个, 中心供电所通信站2个。其中, 长沙电业局建设35kV变电站通信站14个, 中心供电营业所通信站18个, 供电营业网点通信站3个, 光缆敷设总长度约397.5千米。
1.3.2 网络组织
长沙电业局建设1个地区级通信网络和4个县级通信网络, 分别为长沙地区级通信网络、长沙县级通信网络、望城县级通信网络、浏阳县级通信网络和宁乡县级通信网络。长沙地区级通信网络以长沙局为中心站点进行组网;各个县级通信网络以县局为中心站点进行组网。由于目前的农村电力通信网络拓扑整体上依赖于输电线走向, 故大体上呈星形或链状拓扑结构。
光缆线路按就近原则进行连接敷设, 以已有电力线路为光缆载体。
在长沙局中心站设地区级网管中心, 在县局设区域网管中心。
1.4 范围及原则
光缆线路的路由选择和敷设方式, 光缆芯数和结构型式的选择、杆塔结构校验等。
光纤通信系统, 包括确定光纤电路的系统指标, 中继段计算, 传输系统配置, 话路分配及通信设备配置、网管系统配置、通信电源系统等。
2 光缆线路
2.1 光缆的选型
ADSS光缆广泛应用于110kV及以下电压等级输电线路上, 特别是已建线路上使用较多。当输电线路已经架设有地线, 需要在避免停电作业等前提下, 尽快以低安装费用建设光缆系统时, 采用ADSS光缆有很大的优势[3]。
由于农村电网的电力线路均在110kV及以下因此考虑选用12芯的ADSS (G.652) 自承式光缆建设。
2.2 光缆的敷设
ADSS光缆沿相关电力线路架/敷设。将根据档距、路由断面和杆塔形式的不同, 选择不同档距的ADSS光缆和线路金具等以适应不同的安装条件。ADSS光缆架设在电力导线下方。光缆从龙门架采用埋管至变电站电缆沟, 然后沿电缆沟引入主控室 (或通信机房) 。
2.3 环境、气象条件
本工程光缆线路所经区域均属长沙地区范围, 属丘陵地带。环境、气象条件如下:
海拔高度:≤1000m平均气温:15℃
最高温度:+40℃最低温度:-10℃
最大风速:25m/s覆冰厚度:10mm
2.4 光缆特性参数
ADSS光缆的特性参数以表1中的参数作为参考, 其它方面必须满足IEEE P1222和YD/T 980-1998标准。
2.5 光纤技术要求
波长段扩展的非色散位移单模光纤 (G.652C, EB-SMF) :
模场直径: (8.6～9.5) ±0.7μm (1310nm波长)
10.5±1μm (1550nm波长)
包层直径:125.0±1μm
包层表面不圆度:<2%
模场同心度误差:<0.8μm
截止波长λC:1100～1280nm (在2m光纤上测得)
截止波长λCC:≤1260nm (在22m光纤上测得)
宏弯衰减:30mm半径, 100圈, ≤0.5dB (1550nm波长) , ≤0.5dB (1625nm波长)
零色散波长:1300～1324nm
零色散波长最大斜率:0.093Ps/ (nm2·km)
最大色散:<3.5ps/ (nm·km) (1285～1339nm波长) <18ps/ (nm·km) (1550nm波长)
偏振模色散 (PMD) :待定
损耗特性:≤0.35dB/km (1310nm波长) (成缆后单盘单芯平均值)
≤0.22dB/km (1550nm波长) (成缆后单盘单芯平均值)
在波长 (1383±3) nm的抽验衰减平均值应不大于按照IEC60793-2-250规定单模光纤经过氢气老化试验后在1310nm的规定值。
偏振模色散系数链路设计最大值PMDQ≤0.5ps/km1/2 (成缆后)
筛选强度:≥8N
固定接头损耗:≤0.03dB/个
活接头损耗:≤0.5dB/个
光纤必须符合ITU-T G.652C规定。
3 光纤通信系统设计
3.1 光纤数字传输系统
3.1.1 传输系统的选择
SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体, 并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH具有路由自动选择能力, 上下电路方便, 维护、控制、管理功能强, 标准统一, 便于传输更高速率的业务等优点, 能很好地适应通信网飞速发展的需要。在电力系统通信网中, 已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网络, 利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音以及IP等业务。在本工程中, 亦将采用SDH作为传输系统制式。
3.1.2 组网结构
长沙地区及周边四个县局的农村电力光纤通信网络, 各110kV及以上的变电站之间主干线建设STM-4光纤链路, 35kV变电站～110kV变电站、35kV变电站～35kV变电站、35kV变电站～供电营业所 (网点) 等支线建设STM-1光纤链路。
3.1.3 系统容量
长沙农网光纤通信电路采用SDH制式。
所有主干电路的传输容量为622Mb/s, 支线电路的传输容量为155Mb/s。
3.2 光纤数字系统性能指标
本光纤数字电路系统性能指标应符合YD/T5095-2000及ITU-T建议的内容和有关国家标准、规程和规范。
3.2.1 假设参考通道 (HRP) 和假设参考数字段 (HRDS)
我国国内最长HRP长度为6900km, 其中核心网最长HRP为6800 km, 本工程采用该标准。
我国干线光缆数字线路系统的HRDS分别为420km和280km。本工程HRDS采用420km。
3.2.2 数字传输系统的误码性能指标
6800km数字通道的误码性能要求见表2。420km的假设参考数字段误码性能要求见表3。本工程设计长度的误码性能指标, 按线性关系进行折算。
3.2.3 数字传输系统的抖动性能
本工程光纤通信系统抖动性能应符合YD/T5095-2000规定的SDH网络接口和PDH/SDH网络边界的抖动性能指标。
3.2.4 数字传输系统的漂移性能
SDH网络中的任何STM-N接口上的漂移限值以最大时间间隔 (MTIE) 来规范, 应符合表4的要求。
3.3 设备配置及通道组织
3.3.1 SDH设备配置
本工程光纤通信网络中的站点分为中心站、枢纽站、末端站三种情况, 设备按光方向的多少划分为A、B、C三类。县局为中心通信站点, 采用A类设备;110kV变和部分光方向较多的35kV变为枢纽通信站点, 采用B类设备;只有一至两个光方向的35kV变和供电营业所为末端通信站点, 采用C类设备。
本工程所采用的SDH光传输设备, 如无特殊说明均配155M光板, 但A类和B类设备应具备在线平滑升级622M的功能, 能形成环形网络。业务接口为2M接口和以太网口。
3.3.2 PCM设备配置
本工程终端接入设备话路按有关的调度关系配置;站点分为中心站、枢纽站、末端站三种情况。对该三类站点分别配置三种类型设备:中心站 (县局) 配置A类设备 (DXC) ;枢纽站 (110kV变或部分35kV变) 配置B类设备;末端站 (一般为供电营业所) 配置C类设备。
A类PCM设备的2M接入能力应大于等于8个, B类PCM设备的2M接入能力大于等于2个, 具备级联后续网元功能, C类PCM设备的2M接入能力大于等于1个即可。接入业务类型为语音、四线远动信号、低速数据信号。
3.4 网络管理系统
本工程所上SDH光传输设备和PCM终端设备接入新建的农网SDH光纤通信网和PCM终端通信系统。
网管系统具备为县局、地区局二级管理功能, 即地区局为整个SDH/PCM网络的管理中心, 县局为本区域内的SDH/PCM网络管理中心, 二级管理中心的网管功能应相同。SDH和PCM设备的网管信息分别由DCC通道和TS0时隙传输, 不占用其他通道。
3.5 光纤通信电路参数计算
根据邮电部YD 5095-2000规定和传输系统的中继距离, 本工程选用单模G.652光纤, 设备各传输区段工作波长为1310nm, 按STM-1/STM-4光接口参数计算。本计算采用的计算公式分别见式 (1) 、式 (2) 。
(1) 衰减受限系统再生段距离计算公式:
式 (1) 中:
L——衰减受限再生段长度, km;
Ps——S点寿命终了时的光发送功率, dBm;
Pr——R点寿命终了时的光接收灵敏度dBm, BER≤10-12;
Pp——光通道代价, d B (取1dB或2dB) ;
∑Ac—S、R点间活动连接器损耗之和, dB (取0.5dB/个) ;
Af——光纤衰减系数, dB/km;
As——光纤固定熔接头平均衰耗, dB/km;
Mc——光缆富余度, dB/km。
(2) 色散受限系统再生段距离计算公式:
式 (2) 中:
L——色散受限再生段长度, km;
Dmax—S、R点间设备允许的最大总色散值, ps/nm;
D——光纤色散系数, ps/nm·km.
3.6 设备主要性能参数要求
3.6.1 SDH光传输设备要求
本工程的传输设备主要为STM-4 ADM型, 其性能要求如下:
(1) 可提供无需分接和终结STM-4信号, 而直接接入STM-4信号内的任何STM-1支路信号的能力。
(2) 群路侧为STM-4的光接口, 支路侧应至少可提供STM-1光接口或电接口、2Mb/s电接口、FE光/电接口。
(3) 应具有灵活的SDH VC交换矩阵, 同时支持高低阶交叉类型, 并提供从E1、STM-1、STM-4的全速率的TDM业务。
(4) 高阶交叉连接能力不低于18×18 VC-4, 低阶交叉连接能力不低于756×756等效VC-12。
(5) 应至少具备群路到支路、支路到群路、群路到群路、支路到支路等交叉连接方向, 并拥有单向、双向、广播、环回等四种连接类型。
(6) 支路接口在支路侧应可以进行任意配置。在改变和增减支路口时不应对其他支路的业务产生任何影响。
(7) 必须能直接上下2Mbit/s业务, 单子架最大下落2M数不得小于64个。
(8) 所有板卡要求能支持热插拔。
3.6.2 PCM复接设备要求
(1) 系统指标:
(1) 比特率:2048kb/s±50ppm;
(2) 帧结构及复用特性:应符合ITU-TG.704建议, 在网络节点处具有汇接不少于3方向的N×64K的交叉能力;
(3) 编码方式:单路编码, A率十三折线;
(4) 时钟源:内部或外部的2048kHz和外部的64kHz;
(5) 抖动特性:应符合ITU-TG.823建议;
(6) 接口特性:应符合ITU-TG.703建议;
(7) 线路码型:HDB3;
(8) 阻抗:75Ω、不平衡。
(2) 话路特性:应符合ITU-TG.712、TG.713、TG714建议。
(3) 二线音频话路接口:
(1) 阻抗:600Ω, 平衡
(2) 发信电平:0dBr (可调范围:+7.0～-8.0 dBr)
(3) 收信电平:-2.0dBr (可调范围:-2.0～-17.0 d Br)
(4) 反射衰减:>12dB (0.3～0.6kHz, 600Ω, 平衡) >15dB (0.6～3.4kHz, 600Ω, 平衡)
(4) 四线音频话路接口:
(1) 阻抗:600Ω, 平衡
(2) 发信电平:-14dBr (可调范围:+1.0～-14.0 d Br)
(3) 收信电平:+4.0dBr (可调范围:+4.0～-11.0 dBr)
(4) 反射衰减:>20dB (600Ω, 平衡)
(5) 二线环路信令接口:
(1) 电话机接口
(2) 交换机用户线接口
(6) E/M信令接口:
(1) 音频通道类型:四线
(2) 接线类型:Ⅴ型
(7) 异步数据接口:
(1) 接口类型:V.28、RS232
(2) 接口速率:0～19.2Kbit/s
(3) 工作模式:编码变换/取样/取样滤波
(4) 失真率:<10%
(5) 输入电压:±3～±25V
(6) 输入阻抗:3～7K ohm
(7) 输出电压:+12V/-12V
(8) 输出阻抗:300 ohm
(9) 馈电类型:内置DC/DC转换器
(8) 2Mb/s接口:
(1) 速率:2048kb/s±50ppm
(2) 线路码型:HDB3
(3) 阻抗及正常脉冲:120Ω/3V, 75Ω/2.37V编码变换/取样/取样滤波
(4) 输入端允许衰减:0～6dB (1024kHz)
(9) 电源要求:DC-48V±20%
3.7 通信电源及其它
本工程每个通信站需配置1套独立通信电源系统, 本工程新上光纤通信设备和其他通信设备将共用该通信电源系统, 通信电源监控信息接入长沙电业局通信电源监控系统。根据工程需要, 各站均配置光音数综合配线架1台。
本工程安装的通信设备 (含光纤通信、通信电源、配线设备等) 统一布置在专用通信机房或主控室内。所有通信设备均安装在标准机架内, 机架应连接到机房环行接地网。
4 总结
本设计采用SDH光端设备和ADSS光缆架设光纤通信网络, 根据电力线路走向及站点分布情况, 确定光缆地理路由及系统拓扑路由, 确定系统传输速率, 组织业务传输通道。
(1) 系统接入
本设计农网35k V变电站及供电营业所采用光纤通信接入, 在已建长沙电力光缆网络的基础上, 向下延伸到35k V变电站, 然后延伸到供电所, 遵循就近接入原则。本设计根据需要选择SDH设备组建传输网络, 速率为155Mb/s和622Mb/s。
(2) 网络组织
本设计所列35k V变电站及供电营业所在管理上隶属于各县局, 因此其业务主站也是相应的县局。本工程的建设将在两个层面考虑网络的组织形式:
物理层面:通信网络的组织服从于以各级调度中心为管理中心的结构, 实现远程站的集中控制与管理, 满足通信网络管理要求。
业务层面:构建以各县局为业务主站的逻辑子网, 实现以各县局为业务中心的业务终结和信息交换。
(3) 设备配置
本工程所选用各类通信设备分别采用同一厂家产品, 统一技术体制和标准, 实现统一组网、统一管理, 方便系统的运行维护和管理。
由于长沙地区农网35kV变电站及供电营业所 (网点) 等分布较散, 基本上呈树型与星型相结合的复合型网络结构, 各通信站点大多以单支链结构接入光纤通信网, 难以构成电路的迂回, 无法实现环形网保护, 未能充分发挥SDH特有的安全性, 故该网络的稳定性和可靠性还有待进一步完善和解决。
参考文献
[1]潘莹玉.电力系统光纤通信[J].中国电子商情, 2004 (6) :54-55.
[2]丁文彦, 常珍, 田婉华, 等.农村电网光纤通信系统的建设与应用[J].四川电力技术, 2007 (1) :59-62.
关键词光纤通信；光无源器件；军用元器件
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0117-01
随着光纤技术的发展，通信用光纤产品需求量也在飞速增长。1975年全球光纤通信产品的市场总值仅为250 万美元，而2000 年这些产品的市场总值已达到160亿美元，预计其增长速度仍将继续，到2025 年光纤通信产品市场总值将达到7400亿美元。到目前为止，我国已铺设的光纤总长达到2500万公里，覆盖全国省会以上的城市和70%的地市。目前我国在光器件产业化方面仍处于较落后的局面，表现在产值低、品种少、高档产品不多。在已形成的产业化产品中，缺乏独立自主的核心技术——芯片技术，绝大多数产品仍以劳动密集的组装方式进行生产。光器件的发展和销售目前仍受到国外的制约。
1光纤器件介绍
光纤器件按功能分类，有光连接器、光耦合器、光开关、波分复用器和波分解复用器、光衰减器、光环行器、光隔离器和光调制器等。
1）光连接器。实现光纤与光纤或光纤与其他器件光学连接的器件。它的主要参数是插入损耗。光连接器品种甚多，按插孔的结构型式分，有O型、C型和V型等；按光纤种类和芯数分，有多模、单模光纤连接器，多芯、单芯光缆连接器等；按应用场合分，有通用式、现场装配式、密封式和穿墙式等。通用的多模单芯光缆连接器的插入损耗一般为0.5～1分贝。单模光纤连接器的最低插入损耗可达0.3分贝。
2）光定向耦合器。使光路之间按比例实现能量耦合，且分光路线与传输方向有关，可作成三端口或四端口器件。根据结构和工艺的不同，可分为拼接式、拉锥式、棱镜式、平面式等。光定向耦合器的主要参数是插入损耗、分光比和隔离度。主要用于单线双向传输及数据网等。
3）T形耦合器。使两个端机接到一个主传输线路上去的器件。主要结构和参数与星形耦合器相同，主要用于母线网络。
4）光开关。使一个或几个光路中的光能接通、切断或转换到另一个或几个光路中去的器件。光开关的主要参数是插入损耗、隔离度、重复性、转换时间和寿命。它主要用于光路的切换。
5）波分复用器。使两个或两个以上不同波长的光载波共用一个光路的器件。按色散元件分有棱镜式、光栅式和干涉模式等。其主要参数是插入损耗、隔离度等。它主要用于单线双向传输和光纤网络传输。
6）波分解复用器。使共用一个光路的不同波长的多个光载波分到各自光路中去的器件。其主要参数、结构和用途均与波分复用器相同。
7）光衰减器。使光路的光能按一定比例衰减的器件。按衰减量的可调性可分为固定式、分级可调式和连续可调式。其主要参数是衰减量及其精度。它主要用于调整中继区间的损耗、评价光纤传输系统损耗和校正光功率计等。
光纤器件除应用于光纤通信外，还可应用于非通信领域，如传感技术、数据处理和计算技术等。特别是光纤传感器尤其受到人们注意，它的进展将会促进光纤器件的发展。此外为了适应单模光纤传输系统的需要，光纤器件将在平面型器件的基础上向混合集成光路方向发展，对光纤传输系统会产生重要的影响。
2光纤器件在光纤通信中的应用
光纤器件 经过多年的发展，各种功能不同的光纤器件在满足网络系统需求的同时也渐渐成熟起来，网络发展的高要求不时向光纤器件提供更新的要求，促使光纤器件在功能及性能上不断改进，光纤器件已成为光纤通信网络建设不可或缺的基本构件，也成为光纤网络建设的基石。
20世纪90年代以来，DWDM和EDFA技术迅速发展，DWDM使光纤通信容量急剧增加，单根光纤的传输容量成倍、成十倍、成百倍的增加，EDFA技术不仅延长了光纤通信的距离，还大大降低了通信的成本，由于这两种技术的飞速发展，世界光通信技术和产业也随之迅猛发展，掀起了光纤网络建设的高潮，这些都说明了光纤器件在光纤通信中的作用随着光纤通信事业的发展越来越重要。
3光纤器件在军事中的作用
光纤器件在军事领域得到越来越多的应用和重视。下面举例说明：
1）光纤水听器。随着军事技术的提高，潜艇的机械器噪声和推进噪声大为降低，电气声纳已无法满足探潜的要求，必须寻找探测灵敏度更高、动态范围更大的声纳。光纤水听器及其阵列则完全能满足现代探潜的要求。近十年来，美国已对全光纤水听器及其阵列的各种应用场合都进行了试验，试验结果很成功。英国也开发了全光纤水听器拖曳阵列、海底声纳监视系统等各种不同反潜应用的海试系统，进行了一系列的海上试验。光纤水听器实质上是由两个光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪（MZI），利用光弹效应，可以检测光纤受声压作用所产生的微小的相位变化。
2）舰载指挥控制系统的高速光纤网。由于现代化的舰艇中装备有大量的通信、控制、雷达、导航、传感和武器等系统，采用电气传输会产生严重的电磁干扰，而且十分笨重；采用光纤传输则既无电磁干扰，又十分轻巧。例如，美国海军的CG-47导弹巡洋舰的高速通信网已经采用了第二代光纤局域网——光纤数据分布接口（FDDI）。它是一种双环拓扑结构，集计算机、图像显示、雷达、导弹及其控制于一体，可提供多种战斗能力。在舰载指挥控制系统的高速光纤网中，需要采用光连接器、光耦合器等光无源器件。它们除了必须满足所需的光学性能外，还必须具有耐环境能力。
3）海事救生装备。自从俄罗斯“共青团员号”和“库尔斯克号”核潜艇发生灾难性事故后，各国军方十分注意提高舰艇应急通信系统的可靠性和生命力，如增加光纤应急通信系统和潜艇的救生光通道。光纤应急通信系统设有声传感器，以接收出事舱人员的呼救声。该传感器也必须采用光纤耦合器。此外，利用潜艇的潜望镜，可以将救生船、光缆和旋转连接器组件、沉没的潜艇连成光通信通道，以提高与沉没潜艇人员通信的可靠性。
4结束语
由上可见，在各种军事装备中和光纤通信中，现在或将来都要广泛采用光纤器件。据了解，我国光纤器件的科研和生产已有一定的基础，也取得不少成绩，但与一些发达国家相比，还存在很大差距。因此，我们在安排军事预先研究、新品或型号研制计划时，应注意相应的光无源器件项目，加大对它的投入，使光纤通信和光纤传感的系统或整机有一个坚实可靠的光无源器件基础。
参考文献
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[4]黄章勇编著.光纤通信用光电子器件和组件[M].北京邮电大学出版社,2001.
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。
一、填空题（每空2分，共36分）
1、按照光纤的射线传输理论，光纤是利用方式传导光的。
2、在今天的光纤通信中最常用的波长是1.33um和1.55um，它们的相应频率分别为和。
3、光纤按照折射率分布形式来划分，可分为和，按传播的光波模式数量可分为和。
4、单模光纤中的主要色散方式是
5、光纤的损耗因素主要可以分为以下三类：
6、光隔离器只能向传输。
7、物质与光波之间有、和的相互作用，半导体二极管是基于的发光器件。
二、简答题（每题10分，共20分）
1、什么是光纤的数值孔径？写出数值孔径的计算公式。对一阶跃型光纤，纤芯折射率为1.5，相对的折射率差为0.01，则数值孔径为多少？
2、均匀光纤，若n1 =1.5，λ0=1.3μm, 试计算:
若Δ=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？
三、计算题（共50分）
1、什么是光纤通信?简述光纤通信的发展历程？（5分）
2、光纤通信都有那些优点？（5分）
3、什么是光纤的损耗？若光纤的损耗为2.5db/km，入纤光功率为1Uw,经过20km传输后光功率为多少？（7分）
4、2×2双锥形光纤耦合器的输入功率为Pin=200µW,另外三个端口的输出功率分别为P1=90µW，P2=85µW，P3=6.3nW，试计算光纤耦合器的主要性能参数（分光比、附加损耗、插入损耗、隔离度）。（10分）
5、简述F-P腔可调谐滤波器的工作原理。（7分）
如今进入大数据时代，光纤通信以传输速度快，通信容量大，中继距离长，保密性好等优势逐渐成为现如今的主要传输方式。作为一名大三学生，进行了为期一学期的光纤通信学习，在郝教授的悉心教导下，我对光纤通信学习心得作出如下总结。
早在中国古代就用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。1880年，美国贝尔发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏形。1960年，梅曼发明第1台红宝石激光器，给光通信带来了新希望。同期，美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。1966年，英籍华人高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念论文，指出用光纤进行信息传输可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信基础。
光纤通信发展可以大致分为三个阶段：第一阶段（1966~1976），这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段（1976~1986），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段（1986~1996），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。
光纤通信有很多优点：比如容许频带很宽、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等。如果把通信线路比作马路，那么应该说是通信线路的频带越宽，容许传输的信息越多，通信容量就越大。载波频率越高，频带宽度越宽。光通信利用的传输媒质-光纤，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。目前，光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区损耗可低到0.18dB/km，比已知其他通信线路损耗都低得多，故由其组成的光纤通信系统中继距离也较其它介质构成系统长得多。光纤通信抗干扰原因一是光纤属绝缘体，不怕雷电和高压；二是传输频率极高光波，各种干扰源频率一般都较低，干扰不了高频光。另一种重要干扰源是原子辐射。
目前光纤通信在众多领域都有应用。如：通信网、构成因特网的计算机局域网和广域网、有线电视网的干线和分配网、综合业务光纤接入网。应用于电力系统的监视、控制和管理由于使用了光纤，不受强电磁干扰，不仅信息传输量增大，而且工作更加可靠。传输信息用的光纤，可以放在输电线、地线的中心，不受干扰，施工方便。用电设备观测雷击很困难，因为雷击对电设备也可能造成破坏。而用光纤却可以直接观测雷击现象，观测装置由检测器、光纤和观测记录仪等组成。雷击时位于铁塔上的检测器产生瞬间高电压，由于是光纤传输，对观测记录仪不会造成影响。电监控系统信号为电信号，在含瓦斯高矿井中易引起爆炸。故如考虑安全因素，电信号功率不能太大，这又导致传输距离受限。若采用光纤系统，很多设备可无源化，即保证了安全，又能实现远距离监控。在军事领域战术通信主要有两种系统：一种是本地分配系统，包括战地指挥所的布线，兵器之间的连接，野战计算机的互连，以及基地信息传输系统等；一种是长距离战术通信系统。水下通信系统是扫雷舰与浮游载体间数据传输线路。扫雷舰主要任务是清扫航道水雷，利用浮游载体扫雷最为安全而可靠。扫雷舰与浮游载体间连着 3根光纤：一根光纤把水下浮游载体探测到的声纳信号和遥测信号传给舰船；另一根光纤用来传输舰船给水下浮游载体控制信息；第三根光纤备用。光纤反潜战网络，也就是把光纤传输线路与水听器相连，把监测到的敌潜声音信号通过光纤传输到舰上或岸上信息处理中心，以便确定作战方案。光纤用于水下通信，探测的灵敏度高，传输的信息量大，抗各种干扰的能力强，而且重量轻、浮力大。在医学领域利用传光束的照明器和测氧计、利用传像束的内窥镜、激光手术刀等。
光纤是由中心的纤芯和外围包层同轴组成圆柱形细丝。纤芯折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光传输提供反射面和光隔离，并起一定机械保护作用。光纤种类很多，本学期我们学习了作为信息传输波导用的油高纯度石英制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型，第一：突变型多模光纤。第二：渐变型多模光纤。第三：单模光纤。相对于单模光纤而言，突变型和渐变型光纤芯直径都很大，可容纳数百个模式，故称为多模光纤。
在本学期中我们学习的光通信用的光器件可分为有源器件和无源器件两类。有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定基本光纤传输系统水平。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展和性能提高都是不可缺少的。光源是光发射机关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。目前光纤通信广泛使用光源主要有半导体激光二极管或称激光器和发光二极管，有些场合也使用固体激光器。一个完整光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展或性能提高都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。
光纤大容量数字传输目前用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：准同步(PDH)和同步数字系列(SDH)。PDH早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。随光纤通信技术和网络发展，PDH遇到了许多困难。SDH解决了PDH存在问题，是一种比较完善的传输体制，已得到大量应用。该体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。
随着技术进步和社会对信息需求，数字系统传输容量不断提高，网络管理和控制要求日益重要，宽带综合业务数字网和计算机网络迅速发展，迫切需要建立在世界范围内统一的通信网络。在这种形势下，现有PDH许多缺点也逐渐暴露出来，主要有：北美、西欧和亚洲所用三种数字系列互不兼容，无世界统一标准光接口，使得国际电信网建立及网络营运、管理和维护十分复杂和困难。各种复用系列都有其相应的帧结构，使网络设计缺乏灵活性，不能适应电信网络不断扩大、技术不断更新的要求。由于低速率信号插入到高速率信号，或从高速率信号分出，都必须逐级进行，不能直接分插，因而复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。与PDH相比，SDH有下列特点：SDH用世界上统一标准传输速率等级。SDH各网络单元光接口有严格标准规范。SDH帧结构中，丰富开销比特用于网络运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。用数字同步复用技术，最小复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。用数字交叉连接设备DXC可对各种端口速率进行可控连接配置，对网络资源进行自动调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络抗毁性和可靠性。SDH用DXC后，大大提高网络灵活性及对各种业务量变化适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。
光纤光栅是很有吸引力全光纤器件，用途广，可作光滤波器、光分插复用器和色散补偿器。对全光纤器件，主要优点：插入损耗低，易与光纤耦合，对偏振不敏感，温度系数低，封装简单，成本较低。
光孤子是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲。光孤子形成是光纤群速色散和非线性效应相互平衡的结果。用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。光孤子通信传输距离可达上万公里，甚至几万公里，目前还处于试验阶段。
通信产业已成长为国家的支柱产业, 而光纤通信已深入到社会生活的各个层面, 成为现代社会重要的基础设施。因此《光纤通信》课程近年来一直作为国内外高校通信、电子学科的重点专业课程。光纤通信领域的发展日新月异, 相关新技术、新产品层出不穷, 许多概念、名词、术语都是在最近几十年甚至几年内形成的, 知识更新速度快是其主要特点。这一领域的高水平科技文献、发表论文和专著、国际会议绝大多数都是英文撰写, 因此为了更有效地了解世界和参与国际交流, 在光通信课程中运用双语教学十分必要。其目的在于让学生掌握课程内容的同时, 通过学习专业的英文原版教材, 扩充英文专业词汇量, 并能够在学术领域熟练运用英语这种国际语言, 有助于跟踪该领域的研究前沿, 在以后的工作和学习中不断了解和掌握专业领域最新的知识和技能。此外, 还能帮助学生理解第二语言及其思维方式的差异, 培养多元文化与对非本土文化的理解能力, 从而为培养高素质国际型的专业人才打下坚实的基础。
《光纤通信》是我校光电学院光信息科学与技术专业的专业基础课, 在54个学时内着重于光纤通信的物理基础、关键技术和实践应用的讲授。本课程以光纤通信系统的基本构成为主线, 从光的发送部分、传输部分、接收处理三大部分讲述了光纤通信。主要内容包括光源、调制、光波导、光连接器、耦合器、光探测器、光网络等方面。授课目标是希望学员在掌握课程知识以后, 能够设计和规划光纤系统, 以及选择和计算评估构成该系统的各种元器件。在光信息方向人才培养中, 通过双语教学, 可以使学生从不同的语言和理解方式来获取知识, 使得学生在听课、复习、讨论、作业、实践方面大量的接触英语, 有效地增强学生对相关专业词汇的熟悉程度和对该专业领域英文文献的阅读能力。本课程在双语教学上进行了一系列改革探索, 包括在教材的选择、教学方式的改进以及与授课时间选择、授课与实验相结合、考核方式的改革等方面进行了探索和总结, 通过几年的实践, 发现学员的专业能力与英文应用能力得到了较大地提高, 取得了较好的教学效果。
二、教材的选择
目前我国双语教学教材的建设还处于探索阶段, 在很多方面还存在不足。英语国家的原版教材语言纯正, 可读性和实用性都比较强, 如果使用英文教材, 可使教师和学生接触到“原汁原味”的英语的同时, 方便与国外同行共享教学经验和教学资料。经过认真地分析比较, 本课程选用了由电子工业出版社出版, 美国亚利桑那州立大学教授Joseph C.Palais编著的《光纤通信 (第五版) 》作为教材。该教材的最大特点是其内容的权威性和可读性, 在降低难度的同时, 尽可能地为读者理解光纤通信系统的设计、工作原理以及系统容量等内容提供必要的信息。书中列出了重要的理论结果及数学结论, 省略了冗长的推导过程。同时尽可能用物理概念对这些理论结果加以解释, 用大量的图表说明这些结果的用途。为了使提供的知识更接近于实际, 书中还给出了典型器件的特性参数和数值范围。
另外, 对于光信息专业双语教学而言, 由于知识的专业性较强, 因此教材最好能够有双语对照, 至少在一些关键的章节、概念、定理定律的讲解上有对应的中文解释, 使得在中英文的概念上有直接的对应联系。这种教材或参考书相对较少, 而Joseph C.Palais编著的《光纤通信 (第五版) 》同时有英文影印版和中文版本, 相关的配套资料也比较全面, 有助于教师的讲授与学生的理解。
除了教材之外, 还选用了适当的参考书作为补充。教材侧重的是光通信的基本理论, 实物图片相对较少, 因此需要配备一定的参考书, 用来扩大学生的知识面。我们选用了原荣编著的《光纤通信》等书籍作为教学参考书, 英文教材中讲述不甚详尽的章节, 可以通过参考书中相关部分进行补充, 另外参考书中的大量原理图片及实物照片, 可以使学生对书中讲授的内容, 尤其是具体的产品有一定的感性认识, 再辅助于我们现有的一些仪器设备和课堂讲解, 能大大提高学生对知识的理解和掌握能力。
三、双语教学的授课形式与授课时间选择
目前双语教学的组织形式主要包括: (1) 英文教材、英文课件、中文授课; (2) 英文教材、英文课件、双语授课; (3) 英文教材、英文课件、英文授课三种形式。考虑到大部分学生英语基础情况, 授课中主要采取的是第二种方式。
《光纤通信》需要《光学》、《光纤光学》等课程作为学习的基础。了解到学生在初学这门课程的时候存在入门难, 进入状态慢, 容易知难而退等现状, 我们首先用英语将上一节所学的知识进行简单回顾, 重点突破难点内容, 其中包括专业词汇的复习巩固、重要知识点的阐述, 并组织学生用英语回答问题。对于新课的内容, 较简单的或者和前面章节有重复的部分用英语讲述, 其他内容则先用英文讲述, 再用中文解释一遍, 以加深学生的理解, 尤其是在课堂上如果发现大多数学生眼神中透着困惑或不解, 则应该及时用中文加以解释。
在上课过程中通过多媒体教学中文字、图像、声音、动画等形式对学生形成刺激, 迅速吸引学生的注意力, 唤起学生的学习兴趣, 进而主动参与学习活动。这样把以往单调、信息有限、节奏缓慢、气氛沉闷的教学模式转换为大容量、快节奏、动感的教学形式。
在每次课程授课结束前, 将本节课的主要知识点用英文进行回顾总结, 强调重要的专业词汇和概念。下课前, 教师给出下一次将要授课的范围, 要求学生回去准备与思考, 下次上课时带着要解决的问题再学习, 充分调动了学生用英语思维的积极性。课后作业要求学生全部用英文做答, 以巩固课堂教学效果。
光纤通信的双语教学安排在本科三年级的下学期。我校的大学英语开设在一年级和二年级, 此时学生普遍已有了较好的英语基础。在大三开设双语课程, 可延续英语的学习, 并学以致用, 不仅符合大学英语四年连续学习的指导方针, 且可以使学生的英语学习兴趣转移到自己的专业上来。另外, 学生此时也基本上完成了专业基础课和专业主干课程的学习, 具备了相应的专业基础知识, 正是学生渴望探究科学原理的时候, 此时进行专业课的双语教学也是最佳时机。
四、光纤通信授课与实验相结合
光纤通信课堂理论教学主要介绍光纤通信的基本知识、基础理论、当前的最新技术及相关应用。然而对学生而言, “百闻不如一见”, 如果在课堂上介绍理论课的同时, 再开设一些相关实验, 让同学们在实验室里亲眼目睹并学习使用光纤通信领域中的主要的先进仪器和先进技术, 做一些验证性、设计性和开发性实验, 不但能够使学生加深对理论知识的理解, 还能够锻炼学生的科学实践能力, 提高他们的学习积极性。
光纤通信理论课程讲授完毕后的下一个学期开设了相关实验。为了改善实验条件, 学校购买了光纤通信实验箱和一批先进实验设备, 并对实验内容进行了设计, 编写了新的光纤通信实验教材。实验内容主要包括:
1. 光无源器件及其重要参数测量实验, 包括对耦合器、波分复用器、光衰减器、光隔离器的参数测量以及光功率计、光纤法兰、跳线连接的实际操作。
2. 光通信综合实验, 包括光纤模拟和数字信号传输、光纤电话、视频传输等。
3. 波分复用和光放大器 (ED FA) 实验, 包括对波分复用器和光放大器 (ED FA) 基本原理和性能的了解, 以及波分复用和ED FA相结合的光通信系统原理。
每部分的实验都对应教材中相应章节的内容, 在每次实验的过程中, 首先回顾在课堂教学时的相关知识, 具体到使用的各种器件, 以提问的方式引导学生回顾各种器件的性能、参数和特点, 并强调关键技术和特别需要注意的问题。比如做光通信综合实验时, 对于不同系统的评价标准, 就可以联系到课堂上强调的模拟系统的信噪比 (Signalto N oise R atio, SN R) 与数字系统的误码率 (BitError R ate, BER) 的区分, 以及相关的计算方法。做ED FA和波分复用实验时, 则联系光纤通信的波长窗口、损耗、色散的相关知识, 并上升到系统设计和参数的计算。提问和回答尽量使用英文进行, 课前要求学生复习教材的相关知识, 并预习实验内容, 在实验中, 可以随时查找教材相关知识点, 做到理论与实践相结合。
五、光纤通信的考核
在教学实践中, 我们注重探索多样灵活化的考试、考查方法, 采用期末考试与平时表现相结合等形式, 达到对学生学习态度、平时努力程度及最终效果的考核。考核方式包括课堂提问, 作业考核和最后的考试测验。积极合理地安排课堂问答和课堂讨论, 能够实时掌握学生对课堂讲授的理解程度, 发现问题能够有针对性地及时地进行详细阐述。在课堂上, 鼓励学员使用英文回答问题, 在培养学生学习的主动性和积极思维的习惯的同时, 锻炼学生英文的交流表达能力, 课堂回答问题表现较好、英文表达清晰流利的同学, 可以得到适当的考核分数上的奖励。课后的作业和最后的考核要求全部使用英文完成, 打分时不仅要考虑到回答题目的对错, 同时要兼顾英文的表达和书写。
在期末考试的内容上, 考试把传统的注重计算转移到注重概念、定理和分析综合方面。一方面强调考核基本概念和基本定理, 尤其是涉及到专业词汇、概念、定理的英文表达方式的理解与表述, 另一方面加大综合题的比重, 注重学生的综合分析能力、系统设计能力, 从而比较客观地考查学生的学习情况。这样, 教师在报告学生成绩时, 便能综合考虑各方面因素, 从不同的角度反映学生的水平。
通过综合的考查方式, 我们发现, 学生的上课热情得到了很大提高, 积极回答问题的同学也越来越多, 英文的表达与书写能力也得以增强, 取得了较好的教学效果。
六、总结
通过双语教学, 可使学生初步具备阅读专业英文版教材、外文期刊、资料的能力;对学生尽快接触到国外该学科专业领域的最新研究成果和学术前沿信息有很大帮助;对增强学生的国际竞争能力、与国际同类学科接轨有极大促进作用。但提高双语教学质量是一个长期的、循序渐进的过程, 也是一项艰巨的任务, 本文根据作者的教学实践经验, 对《光纤通信》课程双语教学中的各个方面相关问题进行了探讨, 期待抛砖引玉, 加强与各位同行在这方面的交流。
摘要：光纤通信属于新兴高科技产业, 其特点是发展速度快, 与国际接轨程度高, 应用性强, 《光纤通信》课程采用双语教学, 有助于提高学生的专业素质和交流能力, 本文针对该课程双语教学的相关问题, 结合本校本专业实际, 在教材选择、课堂授课、实验设置、考核方式等方面进行了有益的改革和探索。
关键词：光通信技术,双语,实验,教学改革
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关键词：光纤通信；接入技术；接入网
1.导语
近几年来，我国的光纤通信技术得到迅速的发展，随着新科学技术的不断出现，通信能力得到大幅度的提升，同时让光纤通信技术的应用范围得到扩大。伴随住交换技术和传输技术的不断发展，核心网经已基本实现数字化、光纤化和宽带化。兼而，伴随着业务量的迅速提高和多媒体业务的日益发展，使得现时用户住宅网的市场需要已经不只局限在原来的数据、语音业务和多媒体业务，已成为一种不可阻挡的趋势；现时，语音业务接入网已经越发成为制约信息高速公路网络发展的重要因素。而其结构的最根本需求是为了提供视频和宽带业务，节点与住建设的瓶颈，现在成为了宽带综合业务快速发展的数字网的障碍。
2.关于光纤接入技术的定义
光纤接入技术：是指面向未来的光纤至路边（FTTC）及（urlurTTH）的宽带网络接入技术。光纤接入网（OAN）是现阶段电信网络里面发展最快的（urlurTTH）点、解决电话等窄带业务的有效接入问题外，同时还可以做到解决调整数据业务、多媒体图像等一系列的宽带业务的接入问题。
3.关于光纤接入网的基本组成
光纤接入网（OAN），是指通过光纤作为传输媒质的重点，将接入网的信息传送功能进行实现。通过业务节点与光线路终端（OLT）的相连，用户与光网络单元（ONU）的连接。
光纤接入网包括几个部分。
局端设备光线路终端和远端设备光网络单元，它们均可以通过传输设备进行相连；OLT和远端ONU则是该系统的主要组成部分。它们能实现从整个接入网中完成由业务节点接口（SNI）至用户网络接口（UNI）之间的，关于信令协议的转换。
而其接入设备，自身还具有一定的组网能力，其可以组成多种不同形式的网络拓扑结构。而且接入设备还具有远程集中监控和本地维护等功能，然后通过透明的光传输，而形成一个维护管理网，并通过相应的网管协议，再纳入网管中心进行统一管理。
它能做到将交换机的交换功能跟用户接入进行完全隔开。光线路终端可提供对自身及用户端的维护与监控，它可以有效做到直接与本地交换机一起放置在交换局端，当然，也可以设置在远端。为接入网提供用户侧的接口则是ONU的重要作用。它能够接入多种用户终端，同时具备光电转换功能和相应的监控及维护功能。终结来自OLT的光纤，处理光信号并为事业用户、居民住宅用户和多个小企业，提供业务接口是ONU的主要功能。正常情况下，ONU的用户端是电接口，而网络端是光接口的。因而ONU具备着光/电和电/光的转换功能。它还具备对话音的数/模和模/数之间的转换功能。ONU一般会放在距离用户近的地方，它的位置具有很大的灵活性。而光纤接入网（OAN）从系统分配上则划分为无源光网络（PON，Passive Optica Optical Network）和有源光网络（AON，Active OptIcal Network）两种。
4.关于光纤接入网结构
FTTN、FTTC和FTTH分别是接入环路的三种系统结构，其在网络发展过程里面，每种结构均具有其优势和应用，而其又在经济地向全业务问演进过程中，每种结构都是必不可少的关键一环。FTTN将光纤进一步推向用户网络是给人们带来的重要好处。它有效地建立了一个接太平台，能够提供高速数据、话音及视频业务给各大家庭，但同时又不需要完全重建接入环路及分配网络。我们根据相关需求，可以在光纤的节点处增加一个插件，便可完成所需要提供的业务。基于网络重建或是业务驱动使光纤节点移至路边（FTTC或家庭（FTTH）之前，FTTN将会叠加在并同时利用现有的铜线进行分配宅的距离应当在4000至5000英尺的范围以内。而现时的节点一般的服务距离能达到12000英尺。所以，每一个服务区域便需要安装3至5个FTTN节点。
FTTC或者是FATH光纤均比FTTN多一些优点。当我们采用FTTC对现有网络进行重建时，可以消除由电缆传输过程可能带来的误差。它能使光纤更深入地到用户网络里面，这样可以做到对潜在的网络问题的发生和由于现场操作引起的性能恶化得到有效果减少。现时，FTTC被誉为是最健壮的和“可部署的”的网络，是在将来可以演进至FTTH的网络。它同时还是重建区和新建区里最经济的网络建设方案。
而这种网络结构模式的缺点是需要提供一个铜线供电系统。一个座落在局端的远程供电系统能够做到给50到100个路边的光网络单元供电、而每一个路边节点将采用单独的供电单元用于代价非常高，同时在持久停电时还不能满足长期业务需求。作为提供光纤到家服务的最终网络结构形式，FTTH则去掉了整个铜线系统设施：配线、馈线及引入线。对其所有到的宽带应用，这种结构可以说是最健壮和最为长久的未来解决方案。
而网络的连接末端则是用户住宅设备。在用户家里面，是需要一个网络终接设备，用于将带宽和数据流转变成为可以用于接收的视频信号（NTSC或PAL制）或是数据连接（10兆以太网）。其中，有两种设备是可以采用非对林数字用户线（ADSL和G.Lite调制解调器（用于数据业务和INTERNET接入）或处理宽带的VDSL住宅同关（用于视频和数据业务）。它与局端的HDT一样，住宅网关（RG）设备是家庭里面所有业务的接太平台。它能提供网络连接并将所有业务分配到住宅的各个网元。而RG设备则是所有网络结构（包括FTTNFTTC和FTTH）的网络接口，因而它能做到有效地适应各种配置的平滑过渡。
4.光纤接入技术
光纤接入网可以划分为无源光网络（PON）和有源光网络A（ON）两种。采用ATM技术、以太网技术、SDH技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网（ODN）全部均是由无源器件组成的，那么这种光接入网方式便叫无源光网络。
现阶段，要做到实现信息传输水平的高速化，实现满足大众的需求，不单只要有宽带的主干传输网络，同时用户接入部分更是关键，光纤接入网是现时高速信息能流进千家万户最为关键技术。在光纤宽带接入里面，由于光纤到达的不一样，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等多种不同的应用，统称FTTx。
FTTH（光纤到户）是光纤宽带进行接入的最终模式，它将提供全光的接入，因而，可以充分地利用到光纤的宽带特性，为用户提供到其需要的不受限制的带宽业务，以充分满足宽带接入点的需求。我国自2003年开始，在“863”项目的相关推动之下，开始了FTTH的推广和应用工作。到现时已经有多个城市建立了试商用网和试验网，而也有不少城市制定了FTTH的建设标准和技术标准，因而，这些均为FTTH在我国未来的发展创造了良好的条件。
5.结束语
信息技术的重要支撑平台的光通信技术，将会在未来的信息社会中扮演着重要角色。从现阶段，我国通信的发展形势来说，光纤通信即将成为未来通信的主流。人们将期望真正的全光网络时代，将会在不远的未来正式到来。
参考文献：
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