時間：2024-01-08 11:24:59
序論：在您撰寫光纖通信系統(tǒng)的基本組成時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：光纖，語音，傳輸，光電檢測
1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成
最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，先后用過的光波有0.85、1.31和1.55三個低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：
圖1-1光纖通信系統(tǒng)
1.1光發(fā)射端機(jī)
光發(fā)射機(jī)是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機(jī)的原理圖如下圖1-2所示：
圖1-2光發(fā)射機(jī)原理框圖
光源是光發(fā)射機(jī)的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價格便宜。在實驗室中經(jīng)常用到。
1.2光纖或光纜
光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機(jī)光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后耦合到接收端機(jī)的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá)200～1000μm，其接續(xù)時可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。
1.3中繼器
含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達(dá)到一定程度的光信號及時進(jìn)行放大和恢復(fù)。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(jìn)行整形。
1.4光纖連接器、耦合器等無源器件
由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端機(jī)
光收信機(jī)是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓?，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機(jī)原理圖如下圖1-3所示：
圖1-3光接收機(jī)電路原理方框圖
2、光纖語音電路設(shè)計
光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個單獨的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號。
2.1、發(fā)射器電路板
此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進(jìn)行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進(jìn)行發(fā)送信號。在實驗室里設(shè)計操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：
圖1-4光纖語音發(fā)射電路
2.2、光電接收器電路板:
在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：
圖1-5光纖語音接收電路
3、結(jié) 語
本文詳細(xì)的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。每個電路板需要一個9V電池，元件簡單，易于實現(xiàn)，在實驗室就能操作完成。
參考文獻(xiàn)
[1] 顧畹儀，李國瑞.光纖通信系統(tǒng)[ M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.
[2]周增基，周洋溢，胡遼林，任光亮，周綺麗.光纖通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.12.
[3]田國棟.光纖通信技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.9.
[4]杜慶波，曾慶珠，李潔，王文軒.光纖通信技術(shù)與設(shè)備[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2.
[5] 楊家德.光電技術(shù)使用電路精選[J]..四川：成都科技大學(xué)出版社，1996.
[6] ic37.com/
[關(guān)鍵詞]光纖通信；廣播電視；通信系統(tǒng)
早在二十世紀(jì)中后期，我國的光纖通信技術(shù)就已經(jīng)有了一定的發(fā)展。光纖通信技術(shù)由于在許多方面優(yōu)于其他光纜通信，已經(jīng)成為國內(nèi)通信不可缺少的一個組成部分。當(dāng)前，光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為我國通信領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，與國外的差距也正逐漸縮小近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了飛速發(fā)展，光纖通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展亦不例外。隨著人們對光纖通信的逐步認(rèn)識，我國很多領(lǐng)域都對光纖通信產(chǎn)生了濃厚興趣并在各自的領(lǐng)域中加以應(yīng)用，取得了顯著的成績。但這并不等于說我國的光纖通信技術(shù)不需要再提高了，相反的是我們更應(yīng)保持清醒的頭腦，認(rèn)真分析光纖通信的特點，在實際工作中使光纖通信業(yè)得到大的發(fā)展。光纖通信技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用，隨著光纜運用的拓寬，它在我國通訊領(lǐng)域已有20多年的運用歷史，在這20年期間光纖光纜和光通訊技術(shù)都得到了大力的發(fā)展。光纖通信與其它通訊方式相比，具有較大傳輸容量和傳輸速率，另外體積小、損耗低、重量輕、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)等這些都是使得光纖通信迅速發(fā)展的原因。
隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平也有了極大的提高，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。光纖通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，但是其應(yīng)用的過程中也存在生存性和經(jīng)濟(jì)性的問題，從這兩個角度出發(fā)來研究光纖通信網(wǎng)絡(luò)，能夠更好的了解通信技術(shù)發(fā)展以及光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景。隨著一些高質(zhì)量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷興起，對于通信系統(tǒng)容量的要求在不斷提高，為了應(yīng)對傳輸帶寬增加的要求，高速相干光纖傳輸系統(tǒng)成為解決問題的重點。高速相干光纖通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)子系統(tǒng)技術(shù)研究，具有高效實用性的適用于高速相干光纖通信的調(diào)制解調(diào)方案為目的，主要對相位調(diào)制自相干解調(diào)進(jìn)行了理論研究及仿真，各種應(yīng)用于相干光纖通信的調(diào)制技術(shù)，頻率調(diào)制尚不適合目前的相干光纖通信系統(tǒng)；通過比較各種相位調(diào)制、相位與幅度聯(lián)合調(diào)制的具體結(jié)構(gòu)方案，說明目前適合相干光纖通信的調(diào)制結(jié)構(gòu)方案及未來技術(shù)路線；通過比較實現(xiàn)相干光纖通信的各種相干解調(diào)技術(shù)，說明自相干解調(diào)接收機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單，對激光器線寬要求低而具有突出優(yōu)勢。相位調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)，自相干解調(diào)接收機(jī)噪聲、信噪比及系統(tǒng)誤碼率等。計算了在理想情況下，BPSK調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)及DQPSK調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)的性能，當(dāng)系統(tǒng)通信速率為10Gbit/s時，BPSK接收功率為-43.4dBm時，系統(tǒng)誤碼率為10-9；DQPSK接收功率為-37.8dBm時，系統(tǒng)誤碼率為10-9。分析了馬赫澤德干涉儀延時誤差對自相干解調(diào)系統(tǒng)的影響，對于BPSK調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)通信速率為10Gbit/s時，若系統(tǒng)誤碼率優(yōu)于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過1%；對于DQPSK調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)，若系統(tǒng)誤碼率優(yōu)于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過0.8%。分析了激光器線寬對系統(tǒng)的影響，對于BPSK系統(tǒng)，當(dāng)通信速率為10Gbit/s時，系統(tǒng)誤碼率若要優(yōu)于10-9，激光器線寬必須小于10MHz；對于DQPSK系統(tǒng)，當(dāng)通信速率為10Gbit/s時，系統(tǒng)誤碼率若要優(yōu)于10-9，激光器線寬必須小于3MHz。分析了功率分配誤差對系統(tǒng)的影響，證明了采用3dB耦合器時系統(tǒng)信噪比最高。對于BPSK調(diào)制自相干解調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)功率分配誤差小于30%時，對接收機(jī)靈敏度影響小于3dB。
通過仿真軟件建立了BPSK調(diào)制自相干解調(diào)的仿真模型，通過仿真計算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)通信速率較低時，系統(tǒng)仿真性能和理論計算值符合良好；當(dāng)通信速率較高時，系統(tǒng)仿真值與理論計算值偏差在1.9dB。仿真驗證了馬赫澤德干涉儀相位誤差、激光器線寬對系統(tǒng)性能的影響，理論值和仿真光纖通信自問世以來，給整個通信領(lǐng)域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術(shù)。光纖通信的特性和現(xiàn)階段國內(nèi)外應(yīng)用光纖通信的基本情況，比較詳細(xì)地總結(jié)了目前光纖通信主要技術(shù)――光波分復(fù)用技術(shù)、光弧子通信技術(shù)和光纖接入技術(shù)的基本原理、優(yōu)勢、發(fā)展?fàn)顩r和國內(nèi)外近期所能達(dá)到的技術(shù)水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，最終會提供更多更好的信息服務(wù)。光纖通信自問世以來，給整個通信領(lǐng)域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術(shù)。光纖通信的特性和現(xiàn)階段國內(nèi)外應(yīng)用光纖通信的基本情況，比較詳細(xì)地總結(jié)了目前光纖通信主要技術(shù)――光波分復(fù)用技術(shù)、光弧子通信技術(shù)和光纖接入技術(shù)的基本原理、優(yōu)勢、發(fā)展?fàn)顩r和國內(nèi)外近期所能達(dá)到的技術(shù)水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，最終會提供更多更好的信息服務(wù)。
結(jié)語
光纖技術(shù)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中處于舉足輕重的作用，它的出現(xiàn)和發(fā)展給全球通信業(yè)帶來了前所未有的變革。光纖通信技術(shù)的發(fā)展有力地推動了我國通信的發(fā)展，對當(dāng)今通信行業(yè)的發(fā)展有著非常顯著的作用。隨著科技發(fā)展，光纖技術(shù)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域的作用也日益凸顯。同時對今后的發(fā)展方向進(jìn)行了分析和研究。
參考文獻(xiàn)
[1]李威，楊道馳，張震.關(guān)于現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)探究[J]. 科技資訊，2009（17）
[2]李俊.光纖通信的基本組成[J].科技信息，2008（27）
[3]徐儉.淺談電視信號光纖傳輸系統(tǒng)應(yīng)用與維護(hù)[J].有線電視技術(shù)，2008（06）
[4]袁長建.光纖通信技術(shù)在直播室音頻機(jī)柜聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].視聽界（廣播電視技術(shù)），2007（04）
關(guān)鍵詞：光纖系統(tǒng)，光端機(jī)，現(xiàn)狀，前景
中圖分類號：TQ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914x（2014）08-01-01
隨著我國改革開放力度的加大和我國科技的不斷發(fā)展，我國的各個領(lǐng)域的技術(shù)都得到了某種程度的發(fā)展。而光纖技術(shù)是我國近幾年來快速發(fā)展起來的一種新的光學(xué)技術(shù)，它是光和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在我國光纖作為一種信息傳輸介質(zhì)得到了廣泛地應(yīng)用，并且應(yīng)用的領(lǐng)域逐漸地擴(kuò)大，這種技術(shù)也普遍地應(yīng)用到物理學(xué)中，它具有很多其它技術(shù)不具備的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在它不受電磁輻射的影響、適用的范圍廣、它的應(yīng)用可以避免產(chǎn)生火花，在油庫和易燃環(huán)境中更能體現(xiàn)出這種技術(shù)的優(yōu)越性，光纖不僅是一種敏感的元件也是一種優(yōu)良的傳輸線，所以它可以用在電子傳感器不適用的地方。光纖傳感器的突出優(yōu)點是安全防爆，同時還具有一些比較有特點的優(yōu)點，比如說傳感器本身體積小、重量輕；由光纖傳感器組成的傳感系統(tǒng)便于與計算機(jī)連接這，可以滿足多功能、智能化的要求；這種技術(shù)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和控制等。種技術(shù)的應(yīng)用給我國的很多領(lǐng)域帶來了很多的成功。
另外，光端機(jī)是光纖通信系統(tǒng)中基本組成部分，它包括了光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)。由于光端機(jī)負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換以及光發(fā)射和光接收，所以光端機(jī)的質(zhì)量直接影響了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸效果，繼而影響了整個通信系統(tǒng)的效率。隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，對通信系統(tǒng)中的光端機(jī)的研究與應(yīng)用就顯得尤為重要了。
1光纖系統(tǒng)的概述
1.1光纖系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)
光纖通信系統(tǒng)主要是以光為載波，再利用純度極高的玻璃拉制成極細(xì)的光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介，通過光電的轉(zhuǎn)換來達(dá)到通信的目的。光纖通信技術(shù)是信息化的核心支柱之一。在經(jīng)濟(jì)和社會快速發(fā)展的今天，信息的容量與日俱增，為了改善信息傳輸效率，光纖通信技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到了社會很多通信相關(guān)領(lǐng)域，成為了促進(jìn)社會發(fā)展的一種關(guān)鍵技術(shù)。
最基本的光纖通信系統(tǒng)是由光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、耦合器等部分組成，其中光發(fā)信機(jī)是實現(xiàn)電和光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)，它的主要功能是將來自于電端機(jī)的信號調(diào)制成已調(diào)光波，繼而被光纖傳輸出去；光收信機(jī)也是實現(xiàn)光和電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)，它由光檢測器和光放大器組成，功能是將光纖傳輸出來的信號轉(zhuǎn)變成電信號，最后輸送到接受信號的電端汲去；中繼器主要由光檢測器、光源、判決再生電路組成，它的功能主要是補(bǔ)償光信號和對失真的脈沖進(jìn)行整形；另外，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。
為了確保系統(tǒng)運行的暢通，大部分系統(tǒng)通常都會設(shè)置備用系統(tǒng)，這就相當(dāng)于對磁盤做了備份。正常情況下只有主系統(tǒng)工作，但是如果主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就可以立即切換到備用系統(tǒng)，這樣做的目的是為了保障通信的暢通和正確無誤。輔助設(shè)備是對系統(tǒng)的完善，它包括監(jiān)控管理系統(tǒng)、公務(wù)通信系統(tǒng)、自動倒換系統(tǒng)、告警處理系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)等。其中，監(jiān)控管理系統(tǒng)可對組成光纖傳輸系統(tǒng)的各種設(shè)備自動進(jìn)行性能和工作狀態(tài)的監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時會自動告警并予以處理，對保護(hù)倒換系統(tǒng)實行自動控制。對于設(shè)有多個中繼站的長途通信線路及裝有通達(dá)多方向、多系統(tǒng)的線路維護(hù)中心局來說，集中監(jiān)控是必須采用的維護(hù)手段。
1.2光纖系統(tǒng)中的光端機(jī)
光端機(jī)是光信號傳輸?shù)慕K端設(shè)備，它是光纖通信系統(tǒng)中基本組成部分，包括了光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)。由于光端機(jī)負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換以及光發(fā)射和光接收，所以光端機(jī)的質(zhì)量直接影響了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸效果，繼而影響了整個通信系統(tǒng)的效率。由于我國科技的不斷發(fā)展和光纖成本的降低，光端機(jī)被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。光端機(jī)是一個延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通信設(shè)備，它主要是通過信號調(diào)制、光電轉(zhuǎn)化等技術(shù)，利用光傳輸特性來達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。光端機(jī)一般成對使用，分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，光發(fā)射機(jī)完成電和光轉(zhuǎn)換，并把光信號發(fā)射出去用于光纖傳輸，光接收機(jī)主要是把從光纖接收的光信號再還原為電信號，完成光和電的轉(zhuǎn)換，光端機(jī)作用就是用于遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。
2光纖系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀
近年來，我國的光纖通信技術(shù)得到了快速的發(fā)展，很多新技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，這使得通信能力大幅度提高，也使得光纖通信的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，而且光纖本身也得到了廣泛的發(fā)展。其中普通單模光纖是最常用的一種，隨著光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，光的中繼距離和單一波長信道容量不斷增大，光纖的性能還可能得到進(jìn)一步的優(yōu)化；我國在很多主要的干線上采用了光纜，很多多模光纖已經(jīng)被淘汰，全部采用單模光纖，有的曾經(jīng)采用過的光纖已經(jīng)完全淘汰；很多已采用的光纜具有距離短、分支多、分插頻繁等特點，為了增加網(wǎng)的容量往往是增加光纖芯的數(shù)量來實現(xiàn)的。特別是在市內(nèi)的管道中，由于管道的體積有限，所以增加光纖芯的數(shù)量的同時減小光纜的直徑和重量是非常重要的；室內(nèi)的光纜往往是用來傳輸語音、數(shù)據(jù)、視頻信號的，在室內(nèi)電纜安裝過程中要考慮的是電纜的易損性。
3光纖系統(tǒng)及對光端機(jī)的發(fā)展前景
隨著我國科技的不斷發(fā)展，光纖技術(shù)是我國近幾年來快速發(fā)展起來的一種新的光學(xué)技術(shù)，它是光和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要的支撐平臺，它在未來的社會發(fā)展中必將起到舉足輕重的作用。雖然這個技術(shù)的發(fā)展不會是一帆風(fēng)順的，但今后的通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用仍然走上坡路。另外，從當(dāng)代的通信發(fā)展趨勢看，光纖通信將成為未來通信發(fā)展的主流，真正的全光網(wǎng)絡(luò)時代將很快到來。
結(jié)語
隨著我國改革開放力度的加大和我國科技的不斷發(fā)展，我國的各個領(lǐng)域的技術(shù)都得到了某種程度的發(fā)展。而光纖技術(shù)是我國近幾年來快速發(fā)展起來的一種新的光學(xué)技術(shù)，它是光和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在我國光纖作為一種信息傳輸介質(zhì)得到了廣泛地應(yīng)用，并且應(yīng)用的領(lǐng)域逐漸地擴(kuò)大，同時取得了很多成功。另外，光端機(jī)是光纖通信系統(tǒng)中基本組成部分，光端機(jī)的質(zhì)量直接影響了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸效果，繼而影響了整個通信系統(tǒng)的效率，對通信系統(tǒng)中的光端機(jī)的研究與應(yīng)用就顯得尤為重要了。隨著科技的不斷發(fā)展，我國一定會取得這個領(lǐng)域的更大的突破。
參考文獻(xiàn)
[1]霍云.新時期光接收機(jī)的發(fā)展方向[J].有線電視技術(shù)，2009
關(guān)鍵詞：鐵路區(qū)段；光纖通信；鐵路通信；鐵路現(xiàn)代化現(xiàn)設(shè)
中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）31-0086-04
鐵路通信是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，是鐵路信息化的基礎(chǔ)，是鐵路實現(xiàn)集中統(tǒng)一指揮的重要手段，是保證行車安全、提高運輸效率和改進(jìn)管理水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施。鐵路通信通過對信息的采集、處理、傳遞和控制，與鐵路其他部門協(xié)同工作，保證列車的正常運行以及各項運輸作業(yè)和管理工作的順利進(jìn)行。一旦通信不通，鐵路運輸將陷于癱瘓，整個國民經(jīng)濟(jì)將遭受嚴(yán)重?fù)p失。
一、鐵路區(qū)段光纖通信系統(tǒng)的基本組成與分類
（一）光纖通信系統(tǒng)的基本組成
所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達(dá)到通信的目的。要使光波成為攜帶信息的載體，必須在發(fā)射端對齊進(jìn)行調(diào)制，而在接收端把信息從光波中檢測出來（解調(diào)）。依目前技術(shù)水平，大部分采用強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測方式（IM=DO）。光纖通信的3個傳輸窗口是：0.85μm（短波長窗口）、1.31μm和1.55μm（長波長窗口）。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖如圖1所示：
從圖中可以看出，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)基本上由光發(fā)射機(jī)、光纖和光接收機(jī)組成。
光發(fā)射機(jī)的主要作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號耦合進(jìn)光纖。光發(fā)射機(jī)中的重要器件是能夠完成電-光轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光源，目前主要采用半導(dǎo)體激光器（LD）或半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）。在發(fā)射端，電端機(jī)把模擬信息（如語音）進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號復(fù)用后再去調(diào)制發(fā)射機(jī)中的光源器件，一般是半導(dǎo)體激光器，則光源器件就會發(fā)出攜帶信息的光波。如當(dāng)數(shù)字信號為“1”時，光源器件發(fā)射一個“傳號”光脈沖；當(dāng)數(shù)字信號為“0”是?，光源器件發(fā)射一個“空號”（不發(fā)光）。光發(fā)射機(jī)的作用就是進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，把數(shù)字化的電脈沖信號碼流（如PCM語音信號）轉(zhuǎn)換成光脈沖信號碼流，并輸入到光纖中進(jìn)行傳輸。
在光纖通信系統(tǒng)的線路上，目前主要采用由單模光纖制成的不同結(jié)構(gòu)形式的光纜，這是由于它具有較好的傳輸特性。
為了保證通信質(zhì)量，在收發(fā)端機(jī)之間適當(dāng)距離上必須設(shè)有光中繼器。光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光―電―光轉(zhuǎn)換形式的中繼器，另一種是光信號上直接放大的光放大器。
光接收機(jī)的主要作用是將光纖送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過對電信號的處理以后，使其恢復(fù)為原來的脈碼調(diào)制信號送入電接收機(jī)。光接收機(jī)中的重要部件是能夠完成光/電轉(zhuǎn)換任務(wù)的光電檢測器，目前主要采用光電二極管（PIN）和雪崩光電二級管（APD）。
在接收端，光接收機(jī)把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機(jī)，而電端機(jī)解復(fù)用后再進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來的模擬信息。光接收機(jī)的作用就是進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換，把數(shù)字電信號（通信信息）經(jīng)過放大、均衡后再生出波形整齊的電脈沖信號。就這樣完成了一次通信的全過程。
（二）鐵路區(qū)段光纖通信系統(tǒng)的分類
光纖通信系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)所使用的傳輸信號形式、傳輸光的波長和光纖的類型進(jìn)行不同的分類。
1．模擬光纖通信系統(tǒng)。在光纖通信系統(tǒng)中，輸入電信號不采用脈沖編碼信號的通信系統(tǒng)即為模擬光纖通信系統(tǒng)。在長距離傳輸時，采用中間曾音站將使噪聲積累，故只能應(yīng)用在短距離傳輸線路上。在公用通信網(wǎng)中的用戶部分，可用這種方式傳輸寬帶視頻信號。
模擬光纖通信主要的優(yōu)點是不需要數(shù)字通信系統(tǒng)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換，故比較經(jīng)濟(jì)。而且一個電視信號如采用數(shù)字通信方式，可不用頻帶壓縮，140Mbit/s的系統(tǒng)只能通一路電視。在目前的技術(shù)情況下，為了在用戶網(wǎng)傳送多路寬帶業(yè)務(wù)，采用頻率調(diào)制的頻分多路復(fù)用的模擬光纖通信方式。
2．?dāng)?shù)字光纖通信系統(tǒng)。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)是光纖通信的主要通信方式。數(shù)字通信的優(yōu)點是：抗干擾能力強(qiáng)，使用再生技術(shù)時噪聲積累少，易于集成以減少設(shè)備的體積和功耗，轉(zhuǎn)接交換方便，利于與計算機(jī)結(jié)合等。數(shù)字通信的缺點是：所占的頻率寬，而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多，彌補(bǔ)了數(shù)字通信所占頻帶寬的缺點。光纖通信在接收和發(fā)送時，在光電轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的散粒效益噪聲和非線性失真較大。但若采用數(shù)字通信，中繼器采用判決再生技術(shù)，噪聲積累少。因此，光纖通信采用數(shù)字傳輸成了最有利的技術(shù)。目前在人類社會進(jìn)入信息社會的時代，各國在公用通信網(wǎng)中的長途干線和市內(nèi)布局間中繼線路，均紛紛采用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)作為主要傳輸方式，以便實現(xiàn)傳輸網(wǎng)的數(shù)字化。
二、區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)
鐵路局調(diào)度有兩種類型：意識以局調(diào)度指揮中心對全局相關(guān)站段的調(diào)度指揮，其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有的用專線組成星型調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，有的用鐵路自動電話撥號呼叫進(jìn)行聯(lián)絡(luò)；二是鐵路局調(diào)度員僅對鐵路上某一區(qū)段的各車站（段、所、點）進(jìn)行調(diào)度指揮，按其調(diào)度范圍我們?nèi)苑Q為區(qū)段調(diào)度通信。
（一）區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)的特點
鐵路區(qū)段調(diào)度通信業(yè)務(wù)性質(zhì)、地理位置以及安全可靠性的特殊要求等多方面因素來組建的，概括起來有兩大特點：
1．?dāng)?shù)字共線型的通信網(wǎng)絡(luò)。區(qū)段調(diào)度的通信方式：調(diào)度所調(diào)度員車站值班員為指令型；車站值班員調(diào)度所調(diào)度員為請示匯報型。
根據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)性質(zhì)為一點對多點的調(diào)度指揮，地理位置又呈鏈狀結(jié)構(gòu)，為有效利用傳輸通道，仍沿用模擬通信時的共線方式。
2．以2M自愈環(huán)組成區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。區(qū)段調(diào)度業(yè)務(wù)包括了列車調(diào)度、貨運調(diào)度、電力調(diào)度，每一類調(diào)度分別只占用一個時隙，一個2M傳輸通道的通信容量，完全可以容納多個區(qū)段的各類調(diào)度業(yè)務(wù)。組網(wǎng)時，一個2M數(shù)字通道從始端站至末端站按上下行逐站串接，末端站又從另一層傳輸網(wǎng)中的一個2M返回至主系統(tǒng)，從而構(gòu)成一個2M數(shù)字環(huán)。
（二）區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)的組成
區(qū)段調(diào)度通信組網(wǎng)時，必須根據(jù)數(shù)字傳輸通道和鐵路運輸區(qū)段的實際情況，綜合考慮如何組成2M自愈環(huán)。
首先確定一個自愈環(huán)內(nèi)串接多少個分系統(tǒng)（車站）。在保持同步和呼叫響應(yīng)時間不大于50ms的要求下，根據(jù)制造商提供的資料可以穩(wěn)定串接50～64個分系統(tǒng)。50個車站之間的線路長度不會小于500km，至少有4個行車調(diào)度區(qū)段，這對安全可靠性來說是不可取的。在實際運用中，運輸繁忙的主干線路上以一個行車調(diào)度區(qū)段為一個2M自愈環(huán)，其他線路上以兩個行車調(diào)度區(qū)段合用一個2M自愈環(huán)。
（三）時隙分配及網(wǎng)絡(luò)的綜合運用
區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)采用PCM30/32傳輸，TSO為同步時隙，TS16為標(biāo)志信號時隙，TS1-TS15及TS17-TS31 為30個話路時隙。區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)組成采用2M逐站串接方式，其內(nèi)部信令控制線需占用3～4個時隙，一般安排在TS28-TS31，因此可用時隙還有26個。
區(qū)段內(nèi)調(diào)度通信業(yè)務(wù)包括，列車調(diào)度、貨運調(diào)度、電力調(diào)度、無線列車調(diào)度，占用4個共線時隙。即使由兩個調(diào)度區(qū)段組成的2M自愈環(huán)，也只需6～8個共線時隙。另外站間行車電話需占用2～3個站間時隙（將時隙分段使用）。因此，如果僅開放區(qū)段調(diào)度電話業(yè)務(wù)，只需8～11個時隙，還有2/3的通信容量空閑。而鐵路數(shù)字專用通信系統(tǒng)完全是針對鐵路區(qū)段通信的特點和需要而開發(fā)的產(chǎn)品，接口豐富、使用靈活，可以提供數(shù)字共線的通信業(yè)務(wù)，因此完全可以利用區(qū)段調(diào)度網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的空閑時隙開放中間戰(zhàn)局調(diào)分機(jī)、區(qū)間應(yīng)急通信自動電話、區(qū)段公務(wù)專用電話等區(qū)段語音業(yè)務(wù)，以及紅外線軸溫檢測傳輸通道、電力遠(yuǎn)動、信號檢測等區(qū)段數(shù)據(jù)通信。這樣做不僅可以節(jié)省投資、降低運營成本，還可真正實現(xiàn)鐵路區(qū)段專用通信數(shù)字化、綜合化。
三、區(qū)段光纖調(diào)度通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和功能
區(qū)段調(diào)度通信系統(tǒng)可以全面實現(xiàn)鐵路各項專用通信業(yè)務(wù)，包括區(qū)段調(diào)度通信、站場通信、站間通信、區(qū)間通信、專用通信等；同時利用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)一系列擴(kuò)展業(yè)務(wù)，包括為其他業(yè)務(wù)提供通道、自動電話放號等。
（一）區(qū)段調(diào)度通信
區(qū)段數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)鐵路局所有方向、所有區(qū)段的區(qū)段調(diào)度通信業(yè)務(wù)，并可以實現(xiàn)與局調(diào)、干線調(diào)度的多級聯(lián)網(wǎng)。調(diào)度通信方式為以調(diào)度員為中心的一點對多點的通信系統(tǒng)。區(qū)段調(diào)度員可按個別呼叫、組呼或全呼等方式呼叫調(diào)度下去范圍內(nèi)相關(guān)的所屬用戶并通話，并接收所屬用戶的呼叫并通話。通話方式為全雙工方式，也可根據(jù)需要設(shè)置為單工定位受話方式。
調(diào)度業(yè)務(wù)的通道組網(wǎng)方式有以下幾種：星型、共線型、綜合性、混合型，組網(wǎng)方式的選擇主要視區(qū)段數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的2M通道組網(wǎng)方式和是否存在模擬分機(jī)而定。如在最常用的2M環(huán)型組網(wǎng)方式下，可以用數(shù)字共線的方式；如果該調(diào)度區(qū)段的某些分機(jī)仍為模擬分機(jī)，則需要混合型組網(wǎng)方式。
調(diào)度員一般使用鍵控式操作臺，通過2B+D接口接入主系統(tǒng)；調(diào)度分機(jī)一般采用鍵控式操作臺或共電話機(jī)，通過2B+D接口或共電接口就進(jìn)接入相應(yīng)的分系統(tǒng)。調(diào)度通信的實現(xiàn)需要區(qū)段數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的主系統(tǒng)和相關(guān)分系統(tǒng)協(xié)作完成。以2M環(huán)型組網(wǎng)為例，調(diào)度員和調(diào)度分機(jī)的語音通道為數(shù)字共線通道，呼叫信令則在專用通信時隙內(nèi)傳送。專用通信時隙為典型的總線型結(jié)構(gòu)，以主系統(tǒng)為主導(dǎo)，其他分系統(tǒng)處于從屬地位，主系統(tǒng)對各分系統(tǒng)采用分時輪詢的訪問方式。
（二）站場通信
站場通信包括車站集中電話、駝峰調(diào)車電話、平面調(diào)車電話、貨運電話、列檢電話、車號電話和商檢電話等。站場通信時鐵路專用通信的重要組成部分，它上與調(diào)度電話、專用電話聯(lián)系，下與鐵路車站站場內(nèi)不同用戶保持聯(lián)系。
每個車站分系統(tǒng)都是一個獨立的調(diào)度交換機(jī)，車站分系統(tǒng)可實現(xiàn)以一個或多個車站操作臺為中心，接入各種站場電話，并保留原有通信方式的站場通信系統(tǒng)，以取代原有集中機(jī)等既有站場通信設(shè)備。
值班員使用鍵控式操作臺，通過2B+D接口接到車站分系統(tǒng)；站場內(nèi)的用戶可以通過共電接口、共分接口、磁石接口等接入到車站分系統(tǒng)；站場廣播系統(tǒng)通過共分接口接入到車站分系統(tǒng)；調(diào)度電話、專用電話除了可以從車站分系統(tǒng)的數(shù)字接口接入，還可以再沒有數(shù)字通道時從選號接口、共分接口接入，通過車站分系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)字無阻塞時隙交換網(wǎng)絡(luò)、多方會議電路方便靈活地組成了站場通信，值班員可以通過操作臺上的按鍵任務(wù)實現(xiàn)單呼、組呼、會議呼。
（三）站間通信
車站值班員一般使用鍵控式操作臺作為值班臺，站間呼叫一般為單鍵操作，即一鍵直通。如果不考慮跨站站間通信業(yè)務(wù)，站間通信一般占用2M環(huán)中兩個64kbit/s。通道時隙，其中一個時隙為主用站間時隙，另一個作為備用站間時隙。主用時隙處于分段復(fù)用狀態(tài)，即任一車站與其上、下行車站的站間通話均使用該時隙，也就是說通過車站分系統(tǒng)的交叉連接功能實現(xiàn)了時隙的分段復(fù)用。當(dāng)2M環(huán)的通道出現(xiàn)一處斷點時，該斷點兩側(cè)兩個車站將無法利用主用站間時隙進(jìn)行站間通話，這時系統(tǒng)將自動啟用備用站間時隙作為這兩個站的站間通話通道。
站間通信的呼叫信令一般有兩種處理方式，其一是兩個分系統(tǒng)通過主系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)呼叫信息；其二是兩分系統(tǒng)間建立直達(dá)信令通道，直接處理站間呼叫信令。兩種處理方式中，前者站間呼叫依賴主系統(tǒng)，而后者站間呼叫與主系統(tǒng)無關(guān)。
區(qū)段數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)可利用既有的站間模擬通道作為站間數(shù)字通道的備份，當(dāng)某分系統(tǒng)無法通過數(shù)字通道與鄰站通信時，系統(tǒng)會自動將站間通信切換到模擬備用通道上進(jìn)行。車站分系統(tǒng)一般采用磁石接口接入站間模擬通道。
在實際應(yīng)用中，站間通信在某些情況下被允許跨站使用，此時，只需再給一個時隙做這種站間通信用，同樣這個時隙也可以被分段使用。
（四）系統(tǒng)功能
1．DXC功能。區(qū)段數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的主系統(tǒng)和分系統(tǒng)均具有全時隙交叉功能，故單個系統(tǒng)和整個系統(tǒng)均具有完備的DXC功能。利用這一功能可以很方便地為其他業(yè)務(wù)或應(yīng)用提供點對點的通道，如站內(nèi)、鄰站間或任意兩個站間的通道。同時，由于區(qū)段數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)的主系統(tǒng)和分系統(tǒng)有豐富的會議資源，還可以為其他業(yè)務(wù)提供數(shù)字共線通道。系統(tǒng)支持各種復(fù)雜連接的調(diào)度業(yè)務(wù)、專用業(yè)務(wù)、各種復(fù)雜的數(shù)字共線業(yè)務(wù)以及點對點、點對多點、廣播型的半固定接續(xù)等。
2．集中維護(hù)管理功能。區(qū)段光纖調(diào)度通信系統(tǒng)的集中維護(hù)管理系統(tǒng)參照電信管理網(wǎng)（TMN）標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了配置管理、性能管理、故障管理、安全管理四大功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃俊武．現(xiàn)代鐵路通信的作用、發(fā)展水平及我國的差距[J].哈鐵科技通訊，1996，（12）．
[2] 馬強(qiáng)，韓加祥，成明．光纖通信技術(shù)的發(fā)展與展望[J]．科學(xué)咨詢（決策管理），2010，（1）．
[3] 王．鐵路通信技術(shù)[M]．北京：中國鐵道出版社，2010．
[4] 陳非．FH98數(shù)調(diào)系統(tǒng)在鐵路公安調(diào)度通信中的應(yīng)用[J]．鄭鐵科技通訊，2008，（12）．
【關(guān)鍵詞】光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，通信技術(shù)在近幾年得到了迅猛發(fā)展。光纖通信的應(yīng)用給了人們很大的便利，備受人們的廣泛關(guān)注。然而，人們并沒有局限于當(dāng)前的光纖通信技術(shù)水平，而是不斷開拓進(jìn)取，積極創(chuàng)新，開發(fā)與利用新的光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
一、光纖通信的特點
1.通信容量大。
2.中繼距離長。
3.保密性能好。
4.抗電磁干擾能力強(qiáng)。
5.體積小、重量輕、便于施工維護(hù)。
二、光纖通信的應(yīng)用
光纖一方面可以傳輸數(shù)字信號，另一方面可以傳輸模擬信號。因此，光纖應(yīng)用非常廣，目前在廣播通信網(wǎng)以及計算機(jī)網(wǎng)都得到了很好的應(yīng)用。光纖通信的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是通信網(wǎng)，比如全球通信網(wǎng)、公共電信網(wǎng)、電力、鐵道等各種專用的通信網(wǎng)、石油與化工等領(lǐng)域的特殊通信手段等。二是計算機(jī)局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)。比如光纖以太網(wǎng)以及路由器間光纖傳輸鏈路等。三是電視干線與分配網(wǎng)，工廠與銀行等電視系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)取Ｋ氖蔷C合業(yè)務(wù)的有源接入網(wǎng)與無源接入網(wǎng)。綜合業(yè)務(wù)是指可以實現(xiàn)電話與視頻，還有多媒體技術(shù)業(yè)務(wù)等綜合接入的核心網(wǎng)絡(luò)，以提供多種的社區(qū)服務(wù)。
三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成
要讓光波可以成為攜帶各種信息的有效載體，就應(yīng)該對其給予調(diào)制，可以在接收端再將信息于光波中正確檢測出來。但是，當(dāng)前檢測技術(shù)水平是有所限制的，對光波給予頻率調(diào)制以及相位調(diào)制僅僅在實驗室中進(jìn)行，還沒有達(dá)到實用化的水平，所以目前多數(shù)運用強(qiáng)度調(diào)制跟直接檢波的方式。
光纖通信系統(tǒng)（數(shù)字）一般來說，由光發(fā)送機(jī)、光纖以及光接收機(jī)等部分組成。
光發(fā)送機(jī)之功能就是將輸入電信號順利轉(zhuǎn)換成光信號，并運用耦合技術(shù)將光信號盡量全部注入光纖的線路中。光發(fā)送機(jī)主要是由光源與驅(qū)動器，以及調(diào)制器等部分組成的，其中光源屬于光發(fā)射機(jī)之核心部分。光纖線路之功能就是將從光發(fā)送機(jī)發(fā)出的光信號，以比較小的失真與衰減成功傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)當(dāng)中。光纖線路主要由光纖與光纖接頭以及光纖連接器等部分組成。光接收機(jī)之功能就是將從光纖線路輸出、產(chǎn)生失真與衰減的微弱的光信號順利轉(zhuǎn)換成為電信號，并且經(jīng)過放大以及其他處理以后恢復(fù)成原來發(fā)射前的電信號。光接收機(jī)主要由光檢測器以及放大器等部分組成。其中，光檢測器屬于光接收機(jī)之核心部分。
四、光纖通信系統(tǒng)新技術(shù)探索
1.全光網(wǎng)的光復(fù)用。波分復(fù)用、光時分復(fù)用與光碼分復(fù)用是當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)的光復(fù)用技術(shù)的主要種類。波分復(fù)用比較簡單，也比較實用，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中可以說發(fā)揮了非常大、積極的作用。
2.光通信用微波副載波復(fù)用。光通信用微波副載波復(fù)用系統(tǒng)（SCM），它是把微波設(shè)備跟光纖傳輸技術(shù)進(jìn)行復(fù)用的一種新的通信方式。事實上，它是將基帶信號先調(diào)制于一個頻率為幾吉赫（微波頻率）的副載波，接著使用數(shù)個不同的頻率的副載波進(jìn)行合起來，對一個光源給予光強(qiáng)度的調(diào)制。此種微波頻率一般叫做副載波頻率，這個光波就叫做光載波，那么整個復(fù)用方式則叫做微波副載波的復(fù)用。此種復(fù)用系統(tǒng)有許多優(yōu)點：一是微波信號并不是空間傳送，它是在光纖當(dāng)中進(jìn)行傳輸，這樣可以有效避免微波信號受到其他微波的信號餓干擾。二是一個光源能夠同時承載數(shù)個微波副載波，每一個副載波能夠分別傳送出各種類型不一樣的的業(yè)務(wù)信號，所以是容易實現(xiàn)模擬信號以及數(shù)字信號之混合性傳輸，并且信號之間容易分離。三是傳輸容量比較大、抗干擾能力強(qiáng)、所傳送信號的質(zhì)量比較高等。
總之，光纖已經(jīng)成為當(dāng)前全球信息寬帶傳輸?shù)囊环N非常重要的媒質(zhì)，相信光纖通信系統(tǒng)必會成為將來全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要支柱。
參考文獻(xiàn)
[1]邱昆.光纖通信系統(tǒng)[M].電子科技大學(xué)出版社，2005.
關(guān)鍵詞：波分復(fù)用；解復(fù)用
中圖分類號：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 18-0000-02
Optical Wavelength Division Multiplexing System
Li Yan
(China TieTong Changchun Branch,JiLin 130061,China)
Abstract:This paper introduces the basic concepts of optical wavelength division multiplexing system,system construction,working principle and key technologies.
Keywords:Wavelength division multiplexing;Demultiplexing
隨著通訊技術(shù)的日新月異，網(wǎng)絡(luò)容量受到嚴(yán)重考驗。傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方法采用空分復(fù)用（SDM）或時分復(fù)用（TDM）兩種方式。這種采用單一波長的光信號的傳輸方式是對光纖容量的一種極大浪費。波分復(fù)用技術(shù)就是在這樣的背景下應(yīng)運而生的。
一、光波分復(fù)用的基本概念
通常人們把光信道間隔較大的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM）。光波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接受端又將組合波長大的光信號分開（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端，因此將此項技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用，簡稱光波分復(fù)用技術(shù)。圖1示出了波分復(fù)用系統(tǒng)的基本組成。
圖1.波分復(fù)用系統(tǒng)的基本組成
二、光波分復(fù)用的主要特點和構(gòu)成
WDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍，充分的利用了光纖的巨大帶寬資源；由于WDM技術(shù)使用的各波長信道相互獨立，因而可以同時傳輸多種不同類型的信號；WDM技術(shù)有高度的組網(wǎng)靈活性，如長途干線網(wǎng)、多路多址局域網(wǎng)等，可以利用WDM技術(shù)選擇路由，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù)。WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有兩種形式，即雙纖單向和單纖雙向。
（一）雙纖單向傳輸
單向WDM是指一根光纖只完成一個方向光信號的傳輸，反方向的光信號由另一光纖完成。即在發(fā)送端將載有各種信息的、具有不同波長的已調(diào)光信號λ1，λ2，……，λn通過光復(fù)用器組合在一起，并在同一根光纖中沿著同一方向傳輸，由于各個光信號是調(diào)制在不同的光波長上的，因此彼此不會相互干擾。在接收端通過光解復(fù)用器將不同波長的光信號分開，完成多路光信號的傳輸任務(wù)。因此，同一波長可以在兩個方向上重復(fù)利用。
（二）單纖雙向傳輸
單纖雙向指光通路同時在一根光纖上向兩個不同的方向傳輸，所用波長相互分開，因此這種傳輸允許單根光纖攜帶全雙工通路。與單纖單向WDM相比單纖雙向WDM系統(tǒng)可以減少光纖和線路放大器的數(shù)量。
三、WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
（一）光源技術(shù)
光源是光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，它產(chǎn)生光通信系統(tǒng)所需要的光載波，其特性的好壞將直接影響光纖通信系統(tǒng)的性能。
光纖通信系統(tǒng)對光源有以下要求：（1）合適的發(fā)光波長。光源的發(fā)光波長必須在光纖的低損耗區(qū)。（2）足夠的輸出功率。光源的輸出功率必須足夠大，光源輸出功率的大小將直接影響光纖通信系統(tǒng)的中繼距離。（3）可靠性高，壽命長。只有光源的工作壽命長，通信才可靠。（4）輸出效率高。輸出光功率與所消耗的直流電功率的比值叫做輸出效率，要求輸出效率盡量高。（5）光譜寬度窄。光譜寬度是光源的發(fā)光波長范圍，光源的光譜寬度直接影響系統(tǒng)的傳輸帶寬，它與光纖的色散效應(yīng)相結(jié)合就產(chǎn)生了噪聲，從而影響系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離。（6）聚光性好。（7）調(diào)制方便。調(diào)制即是把話音等信息附載在光波上。（8）價格低廉。
下面重點介紹一下光源技術(shù)中的激光器：激光器的種類很多，但其制造原理基本相同，大多由激勵系統(tǒng)、激光物資和光學(xué)諧振腔三部分組成：激勵系統(tǒng)就是產(chǎn)生光能、電能或化學(xué)能的裝置；激光物資是能夠產(chǎn)生激光的物質(zhì)；光學(xué)諧振控的作用來加強(qiáng)輸出激光的亮度，調(diào)節(jié)和選定激光的波長和方向等。
在光纖通信系統(tǒng)中，所用的光源有三種：一類是有半導(dǎo)體材料制造的，分為半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管和另一類光纖激光器等非半導(dǎo)體激光器。
激光器產(chǎn)生激光有三個主要元素：（1）激活介質(zhì)能經(jīng)受發(fā)射雨使射入光強(qiáng)放大。（2）能使激活介質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的泵浦裝置。（3）放置激活介質(zhì)的諧振腔，它增加放大并實施發(fā)射頻率的選擇。
（二）光放大技術(shù)
光放大器在波分復(fù)用系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)多波長的同時放大，延長通信距離。在WDM系統(tǒng)中，波分解復(fù)用器和波分復(fù)用器插入衰耗比較大，使得波分復(fù)用系統(tǒng)的中繼距離接近零，光放大器用于光功率放大器和光前置放大器就可以補(bǔ)償這些器件的插入衰耗。另外WDM系統(tǒng)由于電再生中繼距離的不斷延長，使得越來越多的色散補(bǔ)償光纖被引入到長途波分復(fù)用系統(tǒng)中來，光放大器也常常被用來補(bǔ)償色散，補(bǔ)償光纖的衰耗。
光纖放大器主要有三種不同的用途：一是在發(fā)射機(jī)側(cè)用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的功率，稱為功率放大；二是在接收機(jī)之前作光預(yù)放大器以極大地提高光接收機(jī)的靈敏度，稱為前置放大；三是在光纖傳輸線路中作中繼放大器以補(bǔ)償光纖傳輸損耗，延長傳輸距離，稱為中繼放大或線路放大。
光纖放大器不但可對光信號進(jìn)行直接放大，同時還具有實時、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵器件；由于這項技術(shù)不僅解決了衰減對光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制，更重要的是它開創(chuàng)了1550nm頻段的波分復(fù)用，是光纖通信發(fā)展史上的一個里程碑。
（三）光濾波技術(shù)
實現(xiàn)WDM復(fù)用/解復(fù)用濾波器的技術(shù)是WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，所有現(xiàn)存的濾波器的基本工作原理都可以歸結(jié)到干涉濾波或衍射濾波。其中完成復(fù)用的濾波器是將不同光源波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出，稱為合波器；反之，經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出，稱分波器，有時同一器件既可作分波器，又可以作合波器。隨著波分復(fù)用數(shù)不斷增加和波長通道間隔不斷減小，對WDM復(fù)用、解復(fù)用要求也越來越高。它要求插入損耗低，隔離度大，帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗變化陡峭，中心波長穩(wěn)定性高等。濾波器在WDM系統(tǒng)中的主要應(yīng)用第一就是構(gòu)成各種解復(fù)用器，把復(fù)用在一起的光區(qū)分開。
四、總結(jié)
關(guān)鍵詞: 《光纖通信》課程實驗《視頻光纖傳輸》互動式教學(xué)多媒體教學(xué)
光纖通信是通信技術(shù)新的重要發(fā)展方向,與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比具有信息容量大、抗電磁干擾、保密性好等明顯的優(yōu)勢。上世紀(jì)90年代中后期以后,我國的光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展,目前其已經(jīng)成為社會信息基礎(chǔ)設(shè)施中不可缺少的一部分,廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
光纖通信這一高新技術(shù)的發(fā)展,不僅需要通信領(lǐng)域的專業(yè)人士,而且需要大批光學(xué)和光電子領(lǐng)域的技術(shù)人員共同奮斗,因此,近年來我國許多高校的通信相關(guān)專業(yè)都陸續(xù)開設(shè)了光纖通信課程[1,2]。我校的光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為適應(yīng)市場需求,結(jié)合本專業(yè)的特色,將《光纖通信》設(shè)立為專業(yè)必修課程,課程涵蓋理論與實驗兩大部分。《光纖通信》是一門技術(shù)性較強(qiáng)的課程,開設(shè)實驗的目的是讓學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)光纖通信系統(tǒng)的基本原理、基本概念、基本技術(shù)和基本分析設(shè)計方法的基礎(chǔ)上親自動手,掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成和設(shè)計原理。實用化的光纖通信設(shè)備造價高昂,一般高校無法實現(xiàn)其基本配置,多數(shù)高校采用實驗室適用的光纖通信實驗箱作為主要實驗設(shè)備。我校選用了眾友科技有限公司設(shè)計研發(fā)的ZY12OFCom23BH1型光纖通信實驗箱,該實驗箱融合了當(dāng)今的光通信技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)和新器件,為學(xué)生理解光纖通信系統(tǒng)提供了較好的實驗平臺。
盡管采用光纖通信實驗箱是目前解決開設(shè)《光纖通信》課程實驗的最優(yōu)方案,但是筆者經(jīng)過多年的實踐教學(xué)發(fā)現(xiàn),以實驗箱作為主要實驗設(shè)備存在封裝性強(qiáng),不利于學(xué)生深入理解光纖通信系統(tǒng)組成與設(shè)計的弊病,有時學(xué)生在實驗完成后還不清楚系統(tǒng)的基本原理。為此,筆者在實驗中采用多媒體教學(xué)手段,以互動式教學(xué)形式為主,進(jìn)行了教學(xué)試驗。筆者以《視頻光纖傳輸》實驗為例,講述了具體教學(xué)過程,希望為國內(nèi)同行提供一種新的《光纖通信》課程實驗教學(xué)模式,以彌補(bǔ)目前實驗箱的教學(xué)缺憾,提高教學(xué)效果。
作為課程初期的一個基礎(chǔ)實驗,《視頻光纖傳輸》的主要實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生了解光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用,并通過合理選取核心器件搭建能夠傳輸視頻的光纖系統(tǒng)。筆者將整個課程分為兩個階段,即基礎(chǔ)實驗階段和提高實驗階段。其中,基礎(chǔ)實驗階段為實驗講義中的基本內(nèi)容,而提高實驗階段則需要發(fā)揮學(xué)生主觀能動性設(shè)計實驗步驟。
1.基礎(chǔ)實驗階段
課程首先展示學(xué)生熟悉的兩個應(yīng)用領(lǐng)域――電話和MSN聊天(見圖1)。筆者通過明確這兩個應(yīng)用是在光纖通信系統(tǒng)中完成的,激發(fā)學(xué)生搭建系統(tǒng)的興趣,進(jìn)而提出本實驗的目的和任務(wù)。
明確任務(wù)后,引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識選擇系統(tǒng)核心器件,圖2所示即為通過電子課件展示出的需要搭建的系統(tǒng)原理圖。對于發(fā)送端的器件選擇包括信源、調(diào)制器和載波源。
第一步,筆者提問:請大家考慮信源該如何選擇呢?信源的功能是把原始信號轉(zhuǎn)換成電信號,今天我們的任務(wù)是傳輸視頻,信源的作用就是采集視頻流,大家想,我們應(yīng)該選用什么設(shè)備作為信源呢?學(xué)生說出CCD、數(shù)碼相機(jī)、攝像頭等設(shè)備,于是筆者在實驗配件箱中選擇了小攝像頭。第二步,筆者提問:調(diào)制器有兩種――模擬調(diào)制器和數(shù)字調(diào)制器。大家知不知道小攝像頭采集到的視頻流,不經(jīng)過任何處理,是模擬信號還是數(shù)字信號呢?學(xué)生根據(jù)已有知識回答:是模擬信號,于是筆者確定了選用模擬調(diào)制器。第三步,筆者提問:光纖通信系統(tǒng)中常用的載波源有哪些呢,在本實驗中應(yīng)該選擇哪種呢?盡管學(xué)生知道LD和LED是系統(tǒng)常用載波源,但是出于性能的考慮,認(rèn)為應(yīng)該選擇LD。這時筆者引導(dǎo):LD的各項指標(biāo)確實優(yōu)于LED,但最好的是否是最適合的呢?想想我們這個實驗需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大小,需要傳輸?shù)木嚯x,等等。這時,學(xué)生理解了在該實驗任務(wù)下選擇LED是更恰當(dāng)?shù)?。由此完成了發(fā)送端的器件選擇。在接收端筆者也進(jìn)行了同樣的互動式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的選擇。完成器件選擇任務(wù)后,筆者在課件上展示本實驗要用到的傳輸模塊(見圖3),開始實驗。
2.提高實驗階段
為了考查學(xué)生對系統(tǒng)搭建的掌握情況,筆者又提出了進(jìn)一步的實驗要求:利用現(xiàn)有的設(shè)備,讓圖像傳輸在更遠(yuǎn)距離實現(xiàn)。這個實驗任務(wù)在實驗講義中沒有,學(xué)生只有真正理解了前述實驗原理,才能完成這一任務(wù)。
在基礎(chǔ)實驗階段,視頻傳輸由于是在同一臺實驗箱上完成的,因此傳輸距離有限。根據(jù)筆者提出的要求,學(xué)生經(jīng)過分組討論后,得出了結(jié)論:將兩臺實驗箱聯(lián)用。學(xué)生一致認(rèn)為可行,于是進(jìn)行了實驗驗證。由于有了基礎(chǔ)實驗階段的搭建經(jīng)驗,學(xué)生多數(shù)可以順利搭建系統(tǒng),完成視頻傳輸實驗。
在這個實驗環(huán)節(jié)中,從實驗設(shè)計到系統(tǒng)搭建都是學(xué)生獨立完成的,學(xué)生一方面加強(qiáng)了對視頻傳輸系統(tǒng)的理解,另一方面激發(fā)了探索欲,進(jìn)而增強(qiáng)了掌握本門課程的信心。
通過對比試驗,筆者發(fā)現(xiàn)本方法與直接給出實驗步驟的傳統(tǒng)教學(xué)方法相比有以下幾點優(yōu)勢:(1)學(xué)生實驗積極性明顯提高;(2)學(xué)生在理論課堂上學(xué)習(xí)的基本理論得到了鞏固和應(yīng)用;(3)學(xué)生對如何選擇器件、搭建光纖視頻傳輸系統(tǒng)有更深入的理解。
總之,互動式教學(xué)在《光纖通信》課程實驗中發(fā)揮了很好的作用,極大地彌補(bǔ)了實驗環(huán)節(jié)呆板,學(xué)生只關(guān)注結(jié)果而不重視過程、對系統(tǒng)原理無法深入了解等問題。再配合多媒體教學(xué)手段,學(xué)生能清晰明了地完成實驗任務(wù),達(dá)到實驗?zāi)康摹?/p>
參考文獻(xiàn):
[1]劉增基,周洋溢,胡遼林,周綺麗.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2005.
[2]陳才和.光纖通信[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
