1、光纖通信的優缺點是什么

優點：1. 通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20THz。2. 抗電磁干擾、傳輸質量佳，電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。3. 光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；4. 材料來源豐富，環境保護好，有利于節約有色金屬銅。5. 無輻射，難于竊聽，因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。6. 光纜適應性強，壽命長。缺點：1. 質地脆，機械強度差。2. 光纖的切斷和接續需要一定的工具、設備和技術。3. 分路、耦合不靈活。4. 光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）5. 有供電困難問題。

光纖通信技術（optical fiber communications）從光通信中脫穎而出，已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術，其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中，光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現。

光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。當今，光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小，而遠優于電纜、微波通信的傳輸，已成為世界通信中主要傳輸方式。

在光纖中傳輸的光信號在被微機系統所接收前，首先要還原成相應的電信號。這種轉換是通過光接收器來實現的。光接收器的作用就是將由光纖傳送過來的光信號轉換成電信號，再把該電信號交由控制系統進行處理。 光接收器是根據光電效應的原理，用光照射半導體的 PN結，半導體的 PN結吸收光能后將產生載流子，因此產生 PN結的光電效應，從而將光信號轉換成電信號。

應用于光纖系統中的半導體接收器主要有半導體光電二極管，光電三極管、光電倍增管和光電池等。光電三極管不僅能把入射光信號變成電信號，而且能把電信號放大，從而能夠與控制系統接口電路很好地匹配，所以光電三極管的應用最為廣泛。

2、光纖通信系統的概述

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中，光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現。

光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。當今，光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小，而遠優于電纜、微波通信的傳輸，已成為世界通信中主要傳輸方式。

1966年英籍華人高錕(Charles Kao)發表論文提出用石英制作玻璃絲(光纖)，其損耗可達20dB/km，可實現大容量的光纖通信。當時，世界上只有少數人相信，如英國的標準電信實驗室(STL)、美國的Corning玻璃公司，Bell實驗室等領導。2009年高錕因發明光纖獲得諾貝爾獎。1970年，Corning公司研制出損失低達20dB/km，長約30 m的石英光纖，據說花費了3000千萬美元。1976年Bell實驗室在華盛頓亞特蘭大建立了一條實驗線路，傳輸速率僅45Mb/s，只能傳輸數百路電話，而用中同軸電纜可傳輸1800路電話。因為當時尚無通信用的激光器，而是用發光二極管(LED)做光纖通信的光源，所以速率很低。1984年左右，通信用的半導體激光器研制成功，光纖通信的速率達到144Mb/s，可傳輸1920路電話。1992年一根光纖傳輸速率達到2.5Gb/s，相當3萬余路電話。1996年，各種波長的激光器研制成功，可實現多波長多通道的光纖通信，即所謂“波分復用”(WDM)技術，也就是在1根光纖內，傳輸多個不同波長的光信號。于是光纖通信的傳輸容量倍增。在2000年，利用WDM技術，一根光纖光纖傳輸速率達到640Gb/s。有人對高錕1976年發明了光纖，而2010年才獲得諾貝爾獎有很大的疑問。事實上，從以上光纖發展史可以看出，盡管光纖的容量很大，沒有高速度的激光器和微電子仍不能發揮光纖超大容量的作用。電子器件的速率才達到吉比特/秒量級，各種波長的高速激光器的出現使光纖傳輸達到太比特/秒量級(1Tb/s=1000 Gb/s)，人們才認識到“光纖的發明引發了通信技術的一場革命!” 常規的光纖通信系統的主要組成部分是光纖、光源和光檢測器。光纖包括單模和多模光纖，光源包括半導體激光器和發光二極管。中、長距離系統采用單模光纖和半導體激光器，新開發的高速系統用分布反饋（DFB）激光器，短距離系統可以采用多模光纖和發光二極管。

常規的光纖通信系統系指發送端對光源進行強度調制，接收端用光電檢測器對收到的光信號進行直接檢測（IM/DD）的系統，又稱強度調制直接栓波光纖通信系統，它是90年代初實際使用主。其基本結構以2.488Gbit/s系統為例，如圖2所示。

圖的左方為發送端電的時分復用器，它把輸入的155Mbit/s的數字信號復合為2.488Gbit/s的信號。該信號直接強度調制一只分布反饋激光器，再將已調光輸出傳送給單模光纖。圖的右方先由光一電檢測器把已調光直接檢測，得出2.488Gbit/S的數字信號，再經時分解復器得出一組155Mbit/s的數字信號。

常規的光纖通信系統的中繼設備如圖3所示。

2.2 應用范圍

光纖通信首先在電話局之間得到應用，構成光纖本地網，接著作為長途通信構成全國性的光纖網，它將成為寬帶通信網的骨架。又發展海底光纜

系統作越洋通信或作短距離越島、沿海岸等通信，著名的有橫跨大西洋和太平洋的各海底光纜通信系統。例如1988年12月開始商用的最早一個橫跨大西洋系統TAT—8，光纜里有3對光纖，2對使用，1對備用。每對信息率為280Mbit/s。全長6 700km，平均中繼站間距為67knu波長1.3μm，采用常規的單模光纖。

各發達國家正在規劃設計和建設光纖用戶網，即光纖到戶（FTTH）或光纖到馬路邊（FTTC）。其它的應用，如各種規模，在各種場合應用的光纖局域網等。 （1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。400Gbit/s系統已經投入商業使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比任何傳輸媒質的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾十、甚至上百公里。

(2)信號干擾小、保密性能好；

(3）抗電磁干擾、傳輸質量佳，電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4）光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；

(5）材料來源豐富，環境保護好，有利于節約有色金屬銅。

(6）無輻射，難于竊聽，因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。

(7)光纜適應性強，壽命長。

(8）質地脆，機械強度差。

(9）光纖的切斷和接續需要一定的工具、設備和技術。

(10）分路、耦合不靈活。

(11）光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）

(12）有供電困難問題。

利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信． 光纖通信的原理是：在發送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號，然后調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息．

隨著信息技術傳輸速度日益更新，光纖技術已得到廣泛的重視和應用。在多微機電梯系統中，光纖的應用充分滿足了大量的數據通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術在電梯上的應用，大大提高了整個控制系統的反應速度，使電梯系統的并聯群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。 微機控制系統輸出的信號為電信號，而光纖系統傳輸的是光信號，因此，為了把微機系統產生的電信號在光纖中傳輸，首先要把電信號轉換為光信號。光源就是這樣一種電光轉換器件。

光源首先將電信號轉換成光信號，再向光纖發送光信號。在光纖系統中，光源具有非常重要的地位。可作為光纖光源的有白熾燈、激光器和半導體光源等。半導體光源是利用半導體的 PN結將電能轉換成光能的，常用的半導體光源有半導體發光二極管（LED）和激光二極管（LD） 。半導體光源因其體積小、重量輕、結構簡單、使用方便、與光纖易于相容等優點，在光纖傳輸系統中得到了廣泛的應用。 光纖是光信號的傳輸通道，是光纖通信的關鍵材料。

光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個多層介質結構的對稱圓柱體。纖芯的主體是二氧化硅，里面摻有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纖芯外面有包層，包層與纖芯有不同的光折射率， 纖芯的光折射率較高， 用以保證光信號主要在纖芯里進行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機械強度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護作用的。

光纖的兩個主要特征是損耗和色散。損耗是光信號在單位長度上的衰減或損耗，用db/km表示，該參數關系到光信號的傳輸距離，損耗越大，傳輸距離越短。多微機電梯控制系統一般傳輸距離較短，因此為降低成本，大多選用塑料光纖。光纖的色散主要關系到脈沖展寬。 在三菱電梯控制系統中， 光纖通信主要用于群控與單梯間的數據傳送及兩臺并聯的單梯之間的數據傳送。三菱電梯所用的光纖裝置主要由光源、光接收器和光纖組成，其中光源和光接收器被封裝在光纖接插件的定插頭內，光纖與動插頭相連。 發送：CPU 通過專用 IC芯片將并行數據串行化，并根據通信格式插入相應位碼（起始、停止、校驗位等） ，由輸出端 TXD將信號送入光纖接插件（即定插頭） ，再由光纖接插件中的光源進行電—光轉換，轉換后的光信號通過光纖動插頭向光纖發送光信號，光信號在光纖中向前傳播。

接收：來自光纖的光信號經光纖接插件的動插頭，向定插頭的接收器發送，接收器將接受到的光信號進行光—電還原，從而得到相應的電信號，該電 信號送入到專用的 IC 芯片的RXD輸入端，經專用 IC芯片將串行數據改為并行數據后，再向 CPU傳送。 光纖通信的應用領域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優點在這里可以充分發揮，逐步取代電纜，得到廣泛應用。還用于長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛星通信，現以逐步使用光纖通信并形成了占全球優勢的比特傳輸方法；用于全球通信網、各國的公共電信網（如中國的國家一級干線、各省二級干線和縣以下的支線）；它還用于高質量彩色的電視傳輸、工業生產現場監視和調度、交通監視控制指揮、城鎮有線電視網、共用天線（CATV）系統，用于光纖局域網和其他如在飛機內、飛船內、艦艇內、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。

光纖傳輸系統主要由：光發送機、光接收機、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源光器件構成。要實現通信，基帶信號還必須經過電端機對信號進行處理后送到光纖傳輸系統完成通信過程。

它適合于光纖模擬通信系統中，而且也適用于光纖數字通信系統和數據通信系統。在光纖模擬通信系統中，電信號處理是指對基帶信號進行放大、預調制等處理，而電信號反處理則是發端處理的逆過程，即解調、放大等處理。在光纖數字通信系統中，電信號處理是指對基帶信號進行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調制（PCM ）和線路碼型編碼處理等，而電信號反處理也是發端的逆過程。對數據光纖通信，電信號處理主要包括對信號進行放大，和數字通信系統不同的是它不需要碼型變換。

3、光纖通信的主要優點是什么？

光纖上網特點如下：

1、傳輸距離遠：光纖連接距離可達70公里；

2、傳輸速度快：光纖接入能夠提供100Mbps、200Mbps等高速帶寬；

3、損耗低：光纖介質的制造純度極高，所以光纖的損耗極低，在通信線中可以減少中繼站的數量，提高了通信質量；

4、抗擾能力強：光纖是非金屬的介質材料，使用光纖作為傳導介質，不受電磁干擾。

4、光纖通信系統有哪些組成部分

光纖通信系統是一種利用光纖傳輸信息的通信技術。主要組成部分：光源、調制器、光纖傳輸介質、光纖連接器、光纖接收器、光纖放大器和光纖衰減器、光纖交換和傳輸設備。

1、光源：光源是光纖通信系統中的起點，它可以產生穩定和強度足夠的光信號。光源通常使用激光器或發光二極管（LED）來產生光信號。

2、調制器：調制器用于將需要傳輸的信息轉換為光信號的調制形式。它可以將數字信號或模擬信號轉換為適合光纖傳輸的光信號。

3、光纖傳輸介質：光纖是光纖通信系統中的核心組成部分。它是一種由光導纖維組成的細長材料，可以傳輸光信號。光纖通常由兩個主要部分組成：芯和包層。光信號通過芯部傳輸，并在包層中進行反射，以防止光信號的波動和損失。

4、光纖連接器：光纖連接器用于連接光纖與其他系統組件，如光源、接收器和網絡設備。它提供物理連接和保護光纖末端，確保良好的信號傳輸。

5、光纖接收器：光纖接收器是光纖通信系統中的接收端。它負責接收光信號并將其轉換為電信號，以便進一步處理和解碼。

6、光纖放大器和光纖衰減器：在光信號傳輸過程中，光信號的強度可能會受到衰減。光纖放大器可以增強光信號的強度，而光纖衰減器可以控制光信號的強度，以適應不同距離和需求。

7、光纖交換和傳輸設備：光纖交換和傳輸設備用于管理和控制光信號的傳輸。它們負責路由和轉發光信號，確保信號的有效傳遞和接收。

這些組成部分共同構成了光纖通信系統，實現了高速、大容量和長距離的信息傳輸。光纖通信技術已廣泛應用于互聯網、電信、數據中心、廣播和電視等領域。這些組成部分協同工作，實現了現代光纖通信技術的高效、穩定和可靠的運行。

光纖通信系統的重要性

1、高速和大容量傳輸：光纖通信系統能夠實現高速和大容量的數據傳輸。與傳統的銅纜相比，光纖具有更高的帶寬和傳輸速度，可以以光速傳輸信號。這使得光纖通信系統成為滿足現代數據需求的重要選擇，如高清視頻、云計算、大數據傳輸等。

2、長距離傳輸：光纖通信系統具有較低的信號衰減和噪音干擾，能夠在較長距離上進行信號傳輸。相比之下，銅線傳輸的距離受限，而光纖通信使得信號能夠在數十甚至上百公里的距離上有效傳輸，且信號質量不受明顯影響。

3、抗干擾和安全性：光纖通信系統對電磁干擾和竊聽具有較高的抵抗能力。由于光信號是通過光纖傳輸的，不會受到電磁場的影響，因此光纖通信更安全、無法被竊聽。這使得光纖通信系統在關注數據安全和隱私保護的應用場景中具有重要作用，如金融機構、政府機構等。

4、低能耗和環保：與傳統的電纜傳輸相比，光纖通信系統具有較低的能耗。光纖傳輸不需要額外的電力供應，通過光信號的傳輸也減少了能耗，因此對能源的利用更加高效。此外，光纖材料是可再生的，減少了對自然資源的消耗，有利于減少對環境的影響。

5、可靠性和可擴展性：光纖通信系統具有良好的可靠性和可擴展性。光纖的物理特性使其不易受到外界干擾和損壞，因此具有較高的可靠性。同時，光纖通信系統也可以通過添加更多的光纖或光纖設備來擴展網絡容量和覆蓋范圍，以滿足不斷增長的通信需求。

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