【光纖通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)9600字（論文）】

光纖通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目錄目錄……………………..V第一章緒論 11.1研究背景 11.2發(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3主要研究?jī)?nèi)容 3第二章光纖及光路傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 42.1光纖通信的基本原理 42.2透鏡設(shè)計(jì)依據(jù) 52.4本章小結(jié) 6第三章光纖及光路傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果 63.1光纖及光路傳輸系統(tǒng)的光學(xué)模型 63.2光纖及光路傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù) 73.3光纖及光路傳輸系統(tǒng)的SPT圖（點(diǎn)列圖） 83.4光纖及光路傳輸系統(tǒng)的FFTMTF圖（調(diào)制傳遞函數(shù)） 83.5光纖及光路傳輸系統(tǒng)的技術(shù)評(píng)價(jià) 93.5.1該系統(tǒng)的連續(xù)性 93.5.2該系統(tǒng)的衰減 93.6光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax的介紹 103.7本章小結(jié) 10第四章總結(jié)與展望 114.1本文的主要內(nèi)容和結(jié)論 114.2光纖通信的未來(lái) 114.2.1光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 114.2.2光纖通信技術(shù)的缺點(diǎn) 124.2.3光纖通信技術(shù)的應(yīng)用 12參考文獻(xiàn) 15第一章緒論1.1研究背景光纖通信外文名字稱為：Opticalfibercommunications。利用光導(dǎo)纖維和光波分別為傳播媒介和信息載體，使用光電轉(zhuǎn)換將信息從一處傳值另一處的通訊方法，被稱之為“有線”光通信。光纖通信被人類廣泛的應(yīng)用主要是由于一下的顯著特點(diǎn)：（1）光纖通訊具有特比第的傳輸損耗，但也擁有很寬的傳輸頻率帶寬同時(shí)也具有非常大的通訊容積；（2）以二氧化硅為制作原料，成本低廉有利于資源的合理利用；（3）具有很強(qiáng)的抗干擾能力，而且可能不受雷電和太陽(yáng)活動(dòng)的滋擾；（4）線徑細(xì)、重量輕、可繞性好等。由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我們已經(jīng)步入了信息化的時(shí)代。伴隨著信息量的增加，一場(chǎng)充滿銷煙的信息爭(zhēng)奪戰(zhàn)打響了。大多數(shù)信息是通過(guò)無(wú)線電波傳播的，例如:傳真、語(yǔ)音、ADSL等等。然而，利用電波傳輸信息存在著一些缺點(diǎn):一方面，為了彌補(bǔ)電路中電阻的能量損耗，每過(guò)一段時(shí)間距離，物理鏈路方面，就要增加一個(gè)信號(hào)恢復(fù)裝置。通過(guò)調(diào)整電路中的信號(hào)，如“糾錯(cuò)”、“放大”等，將失真的“信息信號(hào)”恢復(fù)到原來(lái)的“信息信號(hào)”輸出。另一方面，由于光纖中有非常細(xì)的內(nèi)芯，信號(hào)的傳導(dǎo)過(guò)程只會(huì)占用相對(duì)較小的空間，光纖通訊系統(tǒng)的頻帶寬度較大，使其具有更大的傳輸容量。目前光纖通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和資源的優(yōu)化配置之中，光纖通信技術(shù)作為一種非常重要的通信技術(shù)，是信息時(shí)代發(fā)展的重要推動(dòng)力之一。石英光纖目前以廣泛應(yīng)用于有線電視和通信系統(tǒng)中，在日常生活中，光纖寬帶已經(jīng)走進(jìn)了人們的日常生活之中。此外，還存在著氯化物光纖、塑包光纖、色散使移光纖、多模光纖等20種以上的光纖。近年來(lái)對(duì)這類產(chǎn)品的研發(fā)在國(guó)外取得飛速發(fā)展。鑒于其不斷豐富使用功能，本文就是設(shè)計(jì)一種實(shí)用的光纖及光路傳輸系統(tǒng)。1.2發(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在1870年的某日，英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾來(lái)到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的演講廳，講述光的全反射原理。他向聽(tīng)眾們展示了一個(gè)極其簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn):在一個(gè)裝滿水的桶里鉆上一個(gè)洞，然后用一盞燈照亮桶里的水。其結(jié)果讓觀眾大吃一驚，人們可以看到發(fā)光的水從桶里的小孔流出，水是彎曲的，光也是彎曲的，光線竟然被彎曲的水所吸收了。在很久以前，人類就發(fā)現(xiàn)光能沿著酒桶里的酒流傳播，還發(fā)現(xiàn)光能沿著彎曲的玻璃棒傳播。這是為什么呢？難道光線不再直進(jìn)了嗎？后來(lái)，該事件受到了丁達(dá)爾的關(guān)注，在他的精心鉆研后，他發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象是水等介質(zhì)的作用，因?yàn)樗鼈兊拿芏缺戎車奈镔|(zhì)(如空氣)大，也就是光從水中射入空氣，在入射角大于某角度的情況下，被折射的光就會(huì)消失，所有的光都被反射回水中。表面上，光似乎在水流中彎曲著傳播。后來(lái)，人們發(fā)明了一種高透明度的玻璃纖維，它像蜘蛛絲一樣又厚又薄。當(dāng)光以適當(dāng)?shù)慕嵌冗M(jìn)入玻璃纖維時(shí)，光會(huì)沿著彎曲的玻璃纖維移動(dòng)，因?yàn)檫@種光纖可以用來(lái)傳輸光，所以被稱為光纖。在1880年的時(shí)候，AlexandraGrahamBell發(fā)明了光束通話傳輸系統(tǒng)。直到1960年，世界上第一次出現(xiàn)了電射及光纖，同年又取得了里程碑式的科技進(jìn)展-玻璃纖維的傳輸損耗大于1000dB/km，此外，還有光圈波導(dǎo)、氣體透鏡波導(dǎo)、空心金屬波導(dǎo)管等材料。1966年7月，高琨博士發(fā)表了一篇名為《光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，用理論論證可以使用光纖作為傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)通信,并大膽猜測(cè)未來(lái)會(huì)生產(chǎn)出超低消耗光纖通信。到1970年，康寧公司的Morrell、kaplong和keck三位研究人員通過(guò)改進(jìn)型化學(xué)相沉積法(MCVD)成功研制出傳輸損耗僅為20dB/km的低損耗石英光纖，進(jìn)一步促進(jìn)了光纖領(lǐng)域的發(fā)展。與此同時(shí)，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室也成功研制出全球第一臺(tái)室溫下連續(xù)波工作的砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器，給光纖通信帶來(lái)了優(yōu)質(zhì)的傳播光源。1972年，世界光纖研究領(lǐng)域發(fā)布了最新的研究成果——傳輸損耗降低到4dB/km。1973年，中國(guó)郵電部武漢郵電研究所也進(jìn)行了研究光纖通信的任務(wù)。1974年，美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了CVD法(氣相沉積法)，使光纖的傳輸損耗達(dá)到1.1db/km以下。1976年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)測(cè)試線路在亞特蘭大貝爾實(shí)驗(yàn)室的地下管道中被開(kāi)通了，采用144根光纜傳輸信號(hào)，傳輸速率為44.736M/BPs，中繼距離為10公里。使用的光纖是多模光纖和光源使用led光源,這傳送紅外線波長(zhǎng)為0.85μm.1976年,世界科學(xué)研究宣布,光纖的傳輸損耗減少到0.5db/公里之內(nèi)。在1977年，貝爾研究所和日本電報(bào)電話公司開(kāi)發(fā)了一種壽命為100萬(wàn)小時(shí)(大約10年的實(shí)踐)的半導(dǎo)體激光器。1977年，世界上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥投入商業(yè)使用，傳輸速率達(dá)到45Mb/s。同年，也第一次實(shí)現(xiàn)了電話光纖網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際安裝。1978年，福特在法國(guó)成功安裝了第一根光纖電纜。1979年，中國(guó)科學(xué)家趙子森研制出中國(guó)自主研制的第一根實(shí)用光纖，從此他被人們稱為“中國(guó)光纖之父”。同年光纖傳輸損耗降至0.2db/km。1980年，多模光纖通信系統(tǒng)的商用傳輸速率高達(dá)140MB/s，并開(kāi)始了單模光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。1982年，中國(guó)郵電部重點(diǎn)科研項(xiàng)目“82工程”在武漢啟動(dòng)。1990年,單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入商業(yè)化階段,傳輸速度已經(jīng)達(dá)到565mb/s,同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行光纖零色散移位以及波分多路復(fù)用和相干通信的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),先后制定了同步數(shù)字體系(SDH)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同年，傳輸損耗降至0.14db/km，接近石英光纖0.1db/km的理論極限值，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和用于短距離傳輸?shù)墓饫w也問(wèn)世了。在1992年，貝爾實(shí)驗(yàn)室和日本合作伙伴成功地測(cè)試了一種光學(xué)放大器，它可以準(zhǔn)確地傳輸9000公里。SDH產(chǎn)品在1993年開(kāi)始商業(yè)化，傳輸速率低于622Mb/s,1995年2.5gb/s的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)化階段。1996年，SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用階段，傳輸速率達(dá)到10Gb/s,1997年，利用WDM技術(shù)進(jìn)行20GB/s和40Gb/s的SDH產(chǎn)品測(cè)試取得重大突破。1999年，中國(guó)生產(chǎn)的8×2.5gb/s波分復(fù)用系統(tǒng)在青島至大連方向首次開(kāi)通，沈陽(yáng)至大連的32×2.5gb/s波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)也成功開(kāi)通。2000年，不僅要實(shí)現(xiàn)“屋邊光纖”，還要實(shí)現(xiàn)“桌邊光纖”。2005年，上海至杭州開(kāi)通了有著3.2tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)。同年，中國(guó)提出“光纖到戶”。2012年，中國(guó)光纖生產(chǎn)能力達(dá)到1.2億芯公里，2013年有望達(dá)到1.8億芯公里，中國(guó)的光纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。1.3主要研究?jī)?nèi)容光纖及光路傳輸系統(tǒng)都是基于光的全反射原理。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用ZEMAX軟件進(jìn)行仿真模擬，該系統(tǒng)包括1個(gè)光闌、8個(gè)光學(xué)面、入瞳直徑為0.0004082483、出瞳直徑為0.0003575443。1運(yùn)用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出的光纖及光路傳輸系統(tǒng)采用1.0641um的參考光線，兩個(gè)曲率半徑分別為-54.576和54.576的平凸鏡，基礎(chǔ)環(huán)境的溫度為20.00℃，壓力為1.00Kpa以滿足設(shè)計(jì)要求。2對(duì)光纖及光路傳輸系統(tǒng)的三位布局圖、系統(tǒng)參數(shù)、工作原理、調(diào)制傳遞函數(shù)（FFT）及點(diǎn)列圖（SPT）進(jìn)行說(shuō)明分析，并對(duì)光纖及光路傳輸應(yīng)用、性質(zhì)及檢測(cè)方法進(jìn)行系統(tǒng)闡述。4總結(jié)了該設(shè)計(jì)的研究工作，提出了光纖及光路傳輸系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)和不足之處以及未來(lái)展望。第二章光纖及光路傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理2.1光纖通信的基本原理光纖通信技術(shù)是基于光的全反射原理。光纖是光傳播的媒介，光纖的組成部分分別是兩根單芯玻璃纖維、靠近芯部的包層、涂覆層和套塑保護(hù)層。纖芯和包層是由光學(xué)性質(zhì)不同的兩種介質(zhì)組合而成的，內(nèi)部介質(zhì)對(duì)光的折射率比周圍介質(zhì)的折射率要高一些。因此，當(dāng)光從高折射率的一側(cè)射入低折射率的一側(cè)時(shí)，只要入射角大于臨界值，就會(huì)發(fā)生全反射，能量就不會(huì)被損失。在這個(gè)時(shí)候，外層覆蓋層就像一個(gè)不透明的物質(zhì)，阻止了光從表面溢出。光信號(hào)通過(guò)LED或ILD沿光纖傳輸，另一端采用pin或APD光電二極管作為檢測(cè)器接收光信號(hào)。為了保證信號(hào)的順利傳輸，在光傳輸端之前需要增加光放大器，以提高光纖的光功率，接收端光電探測(cè)器后，放大微信號(hào)，提高接收能力。本設(shè)計(jì)采用1.0641um的光作為該系統(tǒng)的傳播光線。眾所周知，光的傳播速度較快，但在不同環(huán)境中由于受到介質(zhì)影響，其傳播速度會(huì)呈現(xiàn)出較大差異，這同時(shí)會(huì)導(dǎo)致光在不同物質(zhì)中進(jìn)行折射時(shí)，相交物質(zhì)的接觸面上會(huì)呈現(xiàn)出折射和反射現(xiàn)象，且光折射的角度也會(huì)因光入射角度而發(fā)生改變，一旦達(dá)到相應(yīng)界限點(diǎn)時(shí)，光折射現(xiàn)象就會(huì)逐漸弱化并消失，在此種環(huán)境下實(shí)際上是入射光全部轉(zhuǎn)化為反射光，在按照預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行折返時(shí)，就形成了光的全反射現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，光纖技術(shù)的應(yīng)用，合理的提升了信息傳輸效率，與光的折射現(xiàn)象類似的是光纖通訊基本原理。隨著光傳播能效的不斷滲透，數(shù)字信號(hào)的處理能力也隨之有所提高，雖然在應(yīng)用階段其能效作用顯著，但將光纖作為傳輸介質(zhì)卻需要投入大量資金。這是因?yàn)楣饫w鋪設(shè)施工階段，應(yīng)確保其平整度達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣其傳輸能效才不會(huì)受到不良影?，F(xiàn)代社會(huì)建筑規(guī)模普遍較大，在其中進(jìn)行光纖鋪設(shè)往往會(huì)耗費(fèi)較多人力、物力，這就在一定程度上增加了施工成本，因此，為推動(dòng)光纖通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)以解決成本難題為切入點(diǎn)。實(shí)際上，光纖通訊技術(shù)是以光學(xué)纖維為信號(hào)傳輸媒介，具有信息傳輸優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)代通訊技術(shù)。以信號(hào)發(fā)出的終端為主體，將信號(hào)轉(zhuǎn)化成可傳輸?shù)碾娦盘?hào)，再加之處置及管控，從信源上發(fā)出的信號(hào)就能借助媒介傳遞到接收信號(hào)的終端，而后通過(guò)光電二極管將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)形態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。后期也需要對(duì)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在這一過(guò)程中需要確保轉(zhuǎn)換后的信息與原始端發(fā)出的信息保持一致，一旦存在偏差，信號(hào)傳輸質(zhì)量就會(huì)相對(duì)下降。光纖技術(shù)在應(yīng)用階段，已經(jīng)產(chǎn)出一定經(jīng)驗(yàn)，這就為技術(shù)的革新發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。目前，第二代光纖技術(shù)的性能等也更加完善，這不僅使其通訊距離有所增加，通訊容量也大幅度提升，在遠(yuǎn)距離的長(zhǎng)途也能基本實(shí)現(xiàn)干線通訊?，F(xiàn)階段，全光化與光集成化技術(shù)正處于探究階段，首先前者能夠在中繼器中省去中間環(huán)節(jié)，直接發(fā)揮放大作用，這就簡(jiǎn)化了中間流程。而后者則是以減小體積為主要優(yōu)勢(shì)，從根本上減少資金投入量，進(jìn)一步降低能源消耗，光纖的可靠性也將有所增強(qiáng)。2.2透鏡設(shè)計(jì)依據(jù)對(duì)透鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)光路可逆性按照反向光路進(jìn)行計(jì)算，這樣可使物面位于無(wú)限遠(yuǎn)處，透鏡對(duì)于無(wú)限遠(yuǎn)的光纖進(jìn)行匯聚，原系統(tǒng)的出瞳位置變?yōu)橄乱粋€(gè)透鏡的入瞳位置。對(duì)透鏡進(jìn)行優(yōu)化校正時(shí)，我們可以遵循幾個(gè)依據(jù)：某些鏡片曲率半徑對(duì)像差貢獻(xiàn)量較大，可以通過(guò)對(duì)此面的曲率半徑進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，以確定該曲面對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的影響。沒(méi)有像差的透鏡只是理想化，是不可能設(shè)計(jì)出來(lái)的，最后的像差會(huì)有一個(gè)合理范圍。對(duì)于同一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)軸上的點(diǎn)與軸外的點(diǎn)的像差不能出現(xiàn)明顯的差別，應(yīng)該盡量讓全視場(chǎng)中的像質(zhì)分布的勻稱一些，即使有一些西永并不需要考慮到全視場(chǎng)，但是也要滿足系統(tǒng)的視場(chǎng)所要達(dá)到的要求。為了使該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的傳輸更加優(yōu)秀，我們也可以忽略全視場(chǎng)處的像差。利用透鏡位于系統(tǒng)中的位置像差性質(zhì)。例如，為了改變目鏡的球差和慧差，我們可以通過(guò)改變靠近光纜位置的透鏡來(lái)達(dá)成任務(wù)。要改變透鏡的香像散、畸變和垂軸色差，可以通過(guò)改變?cè)砉怅@位置附近的透鏡達(dá)到要求。另外，可以通過(guò)場(chǎng)鏡來(lái)改變場(chǎng)曲。2.4本章小結(jié)第二章對(duì)光纖通信的基本原理做了詳盡的介紹-光的全反射原理。對(duì)現(xiàn)在光纖通信的工作原理也做了介紹。對(duì)光纖及光路傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論的推導(dǎo)，對(duì)該設(shè)計(jì)的透鏡選擇進(jìn)行了闡述，并交代了該設(shè)計(jì)是基于ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件。第三章光纖及光路傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果3.1光纖及光路傳輸系統(tǒng)的光學(xué)模型圖3.1為光纖及光路傳輸系統(tǒng)的三位布局圖，此圖可以直觀的展現(xiàn)給讀者該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的光路，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的透鏡排布以及該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的大致外觀。圖3.1光纖及光路傳輸系統(tǒng)的三位布局圖表3.1是光纖及光路傳輸系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)，該設(shè)計(jì)總共有8個(gè)面，圓錐系數(shù)權(quán)威0，并且有兩個(gè)曲面，其曲率半徑分別為54.576與-54.576。有兩個(gè)面的厚度為69.714，兩個(gè)面的厚度為6.000，一個(gè)面的厚度為40.000。表3.1透鏡數(shù)據(jù)表面：類型 標(biāo)注 曲率半徑 厚度（mm） 半直徑 圓錐系數(shù)OBJ 標(biāo)準(zhǔn)面 無(wú)限 - 0 0STO 標(biāo)準(zhǔn)面 無(wú)限 0.000 2.041E-004 02 非序列組件 無(wú)限 - 0.300 03 標(biāo)準(zhǔn)面 無(wú)限 69.714 15.000 04* GRADIUM 無(wú)限 6.000 15.000 05* 標(biāo)準(zhǔn)面 GPX-30-70-2 -54.576 40.000 15.000 06* GRADIUM GPX-30-70-2 54.576 6.000 15.000 07* 標(biāo)準(zhǔn)面 無(wú)限 69.724 15.000 0IMA 標(biāo)準(zhǔn)面 無(wú)限 - 0.365 03.2光纖及光路傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)表3.2為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)總共有1個(gè)光闌，8個(gè)面，總長(zhǎng)為191.4381，有效焦距為50.45548，光闌半徑為0.0002041241，入瞳直徑為0.0004082483，出瞳直徑為0.0003575443，出瞳位置為-6.115251，像方空間為0.204742，物方空間為0.2。表3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)面 光闌 系統(tǒng)孔徑 有效焦距 后焦距 總長(zhǎng) 近軸處理F/#8 1 物方空間NA=0.2 50.45548 19.45401 191.4381 2.390365像方空間F/# 物方空間F/# 光闌半徑 入瞳直徑 入瞳位置 出瞳直徑 出瞳位置0.204742 0.2 0.0002041241 0.0004082483 0 0.0003575443 -6.1152513.3光纖及光路傳輸系統(tǒng)的SPT圖（點(diǎn)列圖）點(diǎn)列圖(SPT)反應(yīng)的是任意物點(diǎn)發(fā)射出充滿入瞳的光錐，在像面上產(chǎn)生的交點(diǎn)彌散情況；經(jīng)常把主光線和像面的交點(diǎn)作為原點(diǎn)，開(kāi)展量化計(jì)算SPT圖的彌散情況，ZEMAX在此之上，并且陳列了用虛擬的“質(zhì)心”、“平均”作為原點(diǎn)的量化點(diǎn)列圖。該系統(tǒng)的點(diǎn)列圖的彌散斑已經(jīng)足夠小，完全可以達(dá)到對(duì)于設(shè)計(jì)的要求。圖3.3SPT點(diǎn)列圖3.4光纖及光路傳輸系統(tǒng)的FFTMTF圖（調(diào)制傳遞函數(shù)）FFTMTF基于快速的傅立葉變換，首先計(jì)算出PSF(點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù))，再由PSF計(jì)算出MTF;MFT的計(jì)算速度最快，僅僅需對(duì)像面（或物面）空間坐標(biāo)進(jìn)行×的網(wǎng)格采樣。MTF還說(shuō)明了不同空間頻率下的影像的對(duì)比度，是一種應(yīng)用傅立葉變換理論來(lái)描繪成像光學(xué)系統(tǒng)的方法。FFTMTF中物體輪廓傳遞情形在低頻部分得以反映；光學(xué)物體層次傳遞情況在中頻部分得以展現(xiàn)；物體細(xì)節(jié)傳遞情況在高頻部分得以反應(yīng)。雖然該系統(tǒng)的取樣太低，但是通過(guò)分析來(lái)看，該設(shè)計(jì)的調(diào)制傳遞函數(shù)圖已經(jīng)達(dá)到了該設(shè)計(jì)的基本要求，所以說(shuō)，也是合格的。圖3.4FFTMTF調(diào)制傳遞函數(shù)3.5光纖及光路傳輸系統(tǒng)的技術(shù)評(píng)價(jià)3.5.1該系統(tǒng)的連續(xù)性在開(kāi)展連續(xù)性檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常把赤色激光、發(fā)光二極管或者其他可見(jiàn)光射入光纖,在光纖的尾端檢查光的傳出。如果在光纖中有折斷或其他的間斷點(diǎn)，在光纖輸出端口的光功率就會(huì)衰減甚至沒(méi)有光的輸出。光線通過(guò)光纖的傳輸后，光纖的傳導(dǎo)性能也可以被光功率的率減大小反應(yīng)出來(lái)。如果光纖的率減太大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢杂霉夤β视?jì)和光源作為光纖傳輸特性檢測(cè)的普通性設(shè)備。3.5.2該系統(tǒng)的衰減因?yàn)楣饩€本身的固有吸收和散射，導(dǎo)致光纖出現(xiàn)衰減。衰減系數(shù)需要在很多光波長(zhǎng)上檢測(cè)，因此最好是把單色儀當(dāng)作檢測(cè)光源，在多模光纖中，也可以用LED作為測(cè)試源，單模光纖一般是用激光器作為的測(cè)試源。全程鏈路衰耗值=光纖衰耗值+耦合器光纖連接頭損耗。單模光纖的衰減因數(shù)為：衰減量<1.5dB，(1300nm)。多模光纖的衰減因數(shù)為：衰減量<2.5dB，(850nm)。3.6光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax的介紹Zemax是美國(guó)RadiantZemax公司的一款光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，在光學(xué)組件的設(shè)計(jì)與照明系統(tǒng)的照度分析中應(yīng)用廣泛，ZEMAX目前已逐漸成為光電領(lǐng)域熟知的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真的首選軟件。該軟件擁有的兩大特征，對(duì)于實(shí)現(xiàn)序列與非序列的分析受到了廣大使用者的好評(píng)。在全世界內(nèi)，ZEMAX已經(jīng)被許多的使用在設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，成像系統(tǒng)，光纖系統(tǒng)以及漫射光的制造設(shè)計(jì)使用方面。[2]ZEMAX不僅僅是透鏡設(shè)計(jì)仿真軟件，也是全功能的光學(xué)設(shè)計(jì)分析軟件，它擁有淺顯易懂、功能甚多、操作靈活、設(shè)計(jì)快速、容易使用等優(yōu)點(diǎn)，和其它軟件相異的是ZEMAX的CAD轉(zhuǎn)別的文件程序支持雙向轉(zhuǎn)換，如IGES、STEP、SAT等格式都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)入和輸出。而且ZEMAX可仿真Sequential和Non-Sequential的成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng)。Zemax軟件通過(guò)精簡(jiǎn)光學(xué)工程師、機(jī)械工程師以及制造工程師之間的工作流與交流過(guò)程，幫助公司更快產(chǎn)出高品質(zhì)的設(shè)計(jì)。Zemax軟件包括光學(xué)設(shè)計(jì)軟件OpticStudio，用于幫助CAD用戶封裝光學(xué)系統(tǒng)的OpticsBuilder，以及專為制造工程師打造的OpticsViewer。[1]3.7本章小結(jié)第三章為本文的主要內(nèi)容，介紹了光纖及光路傳輸系統(tǒng)。給讀者展現(xiàn)了光纖及光路傳輸系統(tǒng)的三位布局圖，使讀者能夠一目了然了解到該設(shè)計(jì)，說(shuō)明了該系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)和主要系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分析了光纖及光路傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)的SPT圖和FFTMPT圖，并且全部都符合設(shè)計(jì)要求。此外，還對(duì)光纖及光路傳輸系統(tǒng)的技術(shù)評(píng)價(jià)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明，提供了現(xiàn)在比較常用的兩種評(píng)價(jià)方法：1.光纖系統(tǒng)的連續(xù)性檢測(cè)。2.光纖系統(tǒng)的衰減系數(shù)。第四章總結(jié)與展望4.1本文的主要內(nèi)容和結(jié)論本文利用ZEMAX設(shè)計(jì)了一種光纖及光路傳輸系統(tǒng)。為了滿足信息損耗小、傳輸功率大的要求，是該設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足要求，本文的主要內(nèi)容如下：1.采用通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)等查找相關(guān)的專業(yè)文獻(xiàn)，并且充分利用這些網(wǎng)站了結(jié)詳細(xì)信息，以及我校和其他圖書館的電子圖書資源，在查閱和搜索期刊、圖書和網(wǎng)站的基礎(chǔ)上確定本人的論文有關(guān)的研究現(xiàn)狀和研究成果；同時(shí)完成外文翻譯。2.學(xué)習(xí)ZEMAX軟件的基本操作，確定該系統(tǒng)的光參數(shù)和各透鏡參數(shù)，并利用該軟件對(duì)光纖及光路傳輸系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬。3.簡(jiǎn)要分析了光纖傳輸系統(tǒng)在歷史上無(wú)可替代的作用、光纖通信的世界發(fā)展歷史以及光纖通信在中國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r，并且對(duì)該設(shè)計(jì)的研究背景做了簡(jiǎn)要說(shuō)明。4.對(duì)光纖通信的基本原理做了簡(jiǎn)要概括，并對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了必要的理論推導(dǎo)，對(duì)于該系統(tǒng)的透鏡選擇進(jìn)行了理論的論述。5.展示并說(shuō)明了該系統(tǒng)的三位布局圖，說(shuō)明了該系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)和主要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。把該系統(tǒng)的SPT(點(diǎn)列圖)和FFTMTF(調(diào)制傳遞函數(shù))進(jìn)行了說(shuō)明，且都符合設(shè)計(jì)要求。提供了兩種常見(jiàn)的光纖系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法。并對(duì)該設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX軟件進(jìn)行了說(shuō)明。6.設(shè)計(jì)出了符合要求的光纖及光路傳輸系統(tǒng)。4.2光纖通信的未來(lái)4.2.1光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)從理論上講，1000億個(gè)話路同時(shí)傳輸可以由一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖完成。盡管如此高的傳輸容量當(dāng)前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到，但是已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了用一根光纖同時(shí)傳輸24萬(wàn)個(gè)話路的試驗(yàn)，光纖和明線、同軸電纜、微波等相比，高出幾十乃至上千倍以上的傳輸容量。僅僅一顆光纖就可以擁有如此巨大傳輸容量，而幾十根甚至上千根光纖被包在一根光纜之中，波分復(fù)用技術(shù)如果也能夠應(yīng)用到光纖通訊之中，可以一根光纖當(dāng)作幾根、幾十根光纖使用，那么通信容量之大令人驚嘆。另外，具有極低的衰耗系數(shù)的光纖如果配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接受設(shè)備，可使其終極傳輸距離達(dá)到好幾百公里以上。這是傳統(tǒng)電纜根本不能相提并論的，在長(zhǎng)途一、二級(jí)干線通信中具有極大的優(yōu)勢(shì)。光纖通訊還具有良好的保密功能，因?yàn)楣饩€在光纖中傳導(dǎo)時(shí)只在纖芯位置傳輸，以至于不會(huì)有光的“泄露”。具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的光纖在傳輸信息過(guò)程中基本不受電磁干擾的影響，而且還具有較強(qiáng)的耐腐蝕能力與可撓性。因?yàn)楣饫w具有較小的體積和較輕的重量，在施工維護(hù)的時(shí)候就變的很方便，在敷設(shè)光闌的時(shí)候，既可以直接埋到地下或者管道，也可以架在高空或鋪在水底，敷設(shè)方式靈活多變。石英，即二氧化硅(沙子)是光纖的重要原材料，它來(lái)源豐富，在大自然界中似乎是隨處可見(jiàn)，而且資源極其豐富，價(jià)格也不是很高。4.2.2光纖通信技術(shù)的缺點(diǎn)但是光纖通信也有其一定的劣勢(shì)。光纖必須合適的增加涂敷，用來(lái)保護(hù)其脆弱的“身體”。此外，為了保證光纖能夠承擔(dān)適當(dāng)?shù)姆笤O(shè)張力，在光纖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上也需要傾注更多的關(guān)心。另外，切斷和連接光纖也需要高精度的切斷接續(xù)技術(shù)，這是在切斷電纜連接是所不需要的。光纖的分錄耦合也具有一定的難度。在較長(zhǎng)傳輸間距的光纖通訊系統(tǒng)之中，都是需要有中繼站來(lái)為其進(jìn)行中繼，但是光纖并不能為輸送中繼器提供所需要的電能。而且，光纖彎曲半徑也不宜太小。光纖接入網(wǎng)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是能夠同時(shí)滿足多個(gè)用戶的應(yīng)用要求，從而保證服務(wù)的最大化。除此之外，光纖接入網(wǎng)技術(shù)還具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以在最低的成本范圍之內(nèi)抵抗電磁帶來(lái)的影響。用光纖代替銅線能夠有效地降低成本，提高傳輸?shù)男室约百|(zhì)量。最后，光纖接入網(wǎng)技術(shù)還具有較強(qiáng)的自我管理以及自我控制的能力，從而滿足寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)的各種要求。4.2.3光纖通信技術(shù)的應(yīng)用光纖通信廣泛應(yīng)用于公共生活領(lǐng)域，主要用于城市電話干線，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)可以很好的在這些領(lǐng)域中發(fā)展，并且在逐漸的代替光纜，得到更多領(lǐng)域的使用。在那些過(guò)去主要依靠多電纜、微波和衛(wèi)星通信的長(zhǎng)途干線通信中，目前慢慢的都被光纖通信所代替，在全球的比特傳輸方式中有非常大的優(yōu)勢(shì)。光纖通訊在各國(guó)公共電信網(wǎng)絡(luò)和全球通信網(wǎng)絡(luò)中(如國(guó)家一級(jí)干線、省級(jí)二級(jí)干線、縣級(jí)以下支線)也發(fā)揮著很大作用；同時(shí)，高質(zhì)量的彩色電視傳輸上也大量的采用光纖通信技術(shù)。光纖通信在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣，在采礦企業(yè)中的應(yīng)用，采礦工業(yè)對(duì)通訊設(shè)備和訊號(hào)的傳輸方式有著自己的更加嚴(yán)格的特殊要求，必須要考慮設(shè)備是否安全和通訊是否可靠這兩個(gè)重要的因素。光纖通訊恰好能夠滿足這兩點(diǎn)要求，光纖通信的原材料二氧化硅本性穩(wěn)定，不產(chǎn)生火花，不受工業(yè)的干擾，抗電磁干擾能力強(qiáng)，比普通的銅質(zhì)電纜和無(wú)線電通訊系統(tǒng)可靠性更高，質(zhì)量更好，也更加的方便靈活。不僅有力的保障了煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，而且也給職工的生活帶來(lái)了很大的便利。在軍事領(lǐng)域中光纖通信也起著其他通信產(chǎn)品無(wú)法比擬的作用，它可以更加準(zhǔn)確、更加有針對(duì)性的把信號(hào)傳輸?shù)教囟ǖ木嚯x。光纖通信在各種復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，也可以出色的完成信息的傳輸工作，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。可以輕而易舉地應(yīng)用在折疊設(shè)備上，對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)指揮的施工也有很大的幫助，避免了在鋪設(shè)傳統(tǒng)電纜時(shí)的長(zhǎng)度限制，也可以有效地避免在連接電纜時(shí)所遇到的麻煩。在海軍中，它可以協(xié)助潛艇清除水雷，航空母艦的機(jī)動(dòng)性和戰(zhàn)斗力也因?yàn)楣饫w通信所具有的強(qiáng)大的抗干擾能力而打打提升。在陸軍中的光纖制導(dǎo)中，由于光纖技術(shù)的應(yīng)用，有效提高了導(dǎo)彈的命中率，增加了導(dǎo)彈的安全性，也最大程度的增加了導(dǎo)彈的安全性；并且也可以提高軍用雷達(dá)的精確性等。由于光纖通信技術(shù)的加持，軍隊(duì)的軍事戰(zhàn)斗能力得到了顯著的加強(qiáng)，促使了軍事領(lǐng)域的發(fā)展。IP技術(shù)已有20多年的發(fā)展史。在前20年間，IP除在美國(guó)局域網(wǎng)中起作用外，一直沒(méi)有引起外界重視。而今，IP技術(shù)似乎一夜間被世人接受，并以難以置信的迅猛速度發(fā)展。其原因何在呢？從表面上看，人們都認(rèn)為IP技術(shù)的迅猛發(fā)展與Web有必要聯(lián)系，是20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的Web，從根本上轉(zhuǎn)變了IP技術(shù)默默無(wú)聞的狀態(tài)，其理由是IP網(wǎng)絡(luò)的不可管理性、不面向連接性及對(duì)數(shù)據(jù)竭力傳輸特點(diǎn)，跟Web的自由鏈接特性、不面向業(yè)務(wù)流和非同步數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)完全兼容。IP技術(shù)的發(fā)展除與Web有直接關(guān)系外，跟光纖通訊的發(fā)展也密不可分。光纖通訊的出現(xiàn)與發(fā)展，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的直接影響是人們對(duì)IP業(yè)務(wù)的需求日漸激增，使業(yè)務(wù)提供商在搭建IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，都考慮到如何把IP技術(shù)與具有極大潛力的光纖通訊技術(shù)完美融合起來(lái)。這也是業(yè)界當(dāng)今討論的IPoverATM、IPoverSDH、IPoverWDM誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱的原因。其實(shí)，無(wú)論哪種技術(shù)都有優(yōu)缺點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)IP網(wǎng)時(shí)，只要根據(jù)各種情況綜合考慮，就一定能找到一個(gè)最佳設(shè)計(jì)方案。IPove