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1.光纖通信系統的組成

光纖通信系統包括實現點對點通信的全部設施，主要由傳輸系統、用戶終端、接入設備和交換設備四個部分組成。光纖傳輸系統一般由光發送機、光傳輸線路(含光放大器)、光接收機等功能部分組成，其中包括多種無源與有源光器件。電端機就是電通信中采用的載波機、電信號收發設備、計算機終端和其它常規電子通信設備的總稱。電端機在發送端的任務是把模擬信號轉換為數字信號，在接收端則將光接收機處理后的電信號送給用戶。

光發送機由光源、驅動電路和光調制器組成，光源是其核心。它利用電端機輸送載有信息的電信號通過光調制器對光源發出的連續光波的振幅、相位或頻率進行調制，從而輸出載有有用信息的光信號，再將該光信號耦合進光纖傳輸線路。

對于長距離的光纖通信系統，傳輸線路中一般還需要有光放大器。其作用是把經過長距離光纖傳輸后已經衰減和畸變的微弱光信號，再次放大、整形，以形成一定強度的光信號，繼續向前傳輸。目前的光放大器一般采用光一電一光形式，即:先利用光探測器，把接收到的光信號轉變換為電信號，經放大、整形后去調制光源，把電信號再次轉換為光信號，重新經過光纖傳送出去。

在傳輸線路之后，光纖便接入光纖配線架等交換設備。光纖配線架的作用是通過光纖活動連接器，利用一段光纖將光信息分配到光接收機。

光接收機由光探測器、放大器和相應的信號處理電路組成，光探測器是其核心部分，它把來自光纖的光信號轉換為電信號。因為光探測器輸出的電流很微弱，必須經放大器將信號進行增益放大;均衡器對信號進行整形，使輸出波形適合于判決;判決器和時鐘提取電路對信號進行再生，把均衡器輸出的波形信號恢復成數字信號;由于在發射端對信號進行了編碼，最后需要譯碼器將信號恢復到初始狀態。

經光接收機處理后的信息，再通過電端機，被用戶終端(如電話終端、數字終端和圖像終端等)接收，從而實現通信功能。在光接收機的判決器和譯碼器之間還可加入脈沖分離電路，連接用于監控、告警、公務等設備，用于監測通信系統的工作狀態、出現故障后的自動報警及維護處理等目的。

2.通信網絡的結構和規模

通信網絡就是在一定的范圍內以終端設備和交換設備為點，以傳輸鏈路為線，按一定順序點線相連形成的有機組合的系統。其中終端設備是指用戶與通信網之間的接口設備，根據通信業務的不同可以將其分為電話終端、數字終端、數據通信終端和圖像通信終端等多種類型;交換設備為網絡的節點，完成對信息的交換、控制和管理的功能，在光纖通信系統中主要由分配器和配線架等器件組成;傳輸鏈路是網絡節點的連接媒體，即光纜。

通信網絡中還包括集線器和耦合器等連接設備。集線器的實質是一個多口的中繼器，其作用是通過低速支線線路集中起來的若干終端連到高速干線線路上，以提高通信效率。集線器是以廣播方式工作的，當它向所連接的某個端口發出信息時，它連接的其它端口也會收到信息。光耦合器是一種對光功率進行分配的光無源器件，它能夠將傳輸線路上的光信號耦合起來并進行再分配，它只將節點發來的信息傳送到發出響應的節點。它一般是對同一波長光功率的分配，當需要從光纖的主傳輸信道中分出一部分光功率或者需要把不同端口來的多處光信號合起來送入一根光纖中傳輸時，都需要用到光耦合器。

3.光復用技術

充分利用光纖帶寬資源的方法通常有兩種:一是提高通信速率。通信速率的提高可以使系統在有限的時間內傳輸更多的信息，從而緩解通信業務量大的壓力。但是由于受到電子器件響應速度的限制，通信速率不能無限地提高。目前通信速率超過40Gb/s的系統就不易實現了。二是利用光復用技術對光纖進行擴容。這是光纖通信系統進一步擴大通信容量的較好方法，它對于降低成本，滿足各種寬帶業務對網絡容量、交互性和靈活性的要求具有重大的意義。

3.1波分復用(WDM)技術

光波分復用(WDM)技術就是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術。在當前的光纖通信中，常用的光載波的波長是1.3lμm和1.55μm。對于每種波長的光載波，現在使用的光纖中都存在至少1OOnm寬度的低損耗帶，也就是說在現有的光纖通信光纖中存在兩個通信窗口，即1.25-1.35μm和1.5-1.6μm波段。這樣，每根通信光纖就至少有200nm的波長帶寬可供利用，如果以波長間隔為1nm來劃分光載波(從而可利用的光載波的波長分別為l.25lμm、1.252μm、l.50lμm、l.502μm、……)，則至少有200個信道可供通信使用。現有通信技術已能使波長間隔縮小到0.4nm甚至更短，這樣光纖中的通信容量就將變得更大(增大200/0.4=500倍)。這便是在光纖中采用光波分復用技術的前提和優勢所在。

3.2光頻分復用(FDM)技術

光頻分復用技術與光波分復用技術在本質上基本相同，都是利用不同波長的光載波來傳輸信息，不同的是前者是在頻域中描述光載波，二者所利用的光載波的波長間隔不同。在通常的情況下，光波分復用的光載波波長間隔大于1nm，而光頻分復用的光載波波長間隔小于1nm。當多個光信道在光頻域內密集的排列在一起，信道的波長間隔過小(由于光波的頻率達1014Hz，即使1nm的波長間隔，也有約200GHz的頻率間隔)而更適于用頻率來表征時，就稱為光頻分復用。頻分復用的頻帶間隔高達數百甚至數千GHz。所以光頻分復用技術的使用，可使光纖通信容量幾百甚至幾千倍地提高。

3.3光時分復用技術(TDM)

光時分復用技術是指那些需要傳送的各個信道的信號，在光纖的同一信道上占用不同的時間間隙而進行通信的一種復用技術。

各個支路(如信道1到信道N)的信號均是低速低頻光脈沖信號，在光纖中傳輸的是復用后的高速光脈沖信號。復用信道中的光脈沖信號是按照一定的幀結構進行傳輸的，幀周期為T，幀與幀的時間間隔為t，每一幀光信號所占的時域(T-t)被劃分為N個相等的時間間隙，各信道的信號發送機發來的經調制過的基帶光脈沖(如脈沖信號1、2等)占有相應的時隙，復用器將各信道的光脈沖在時域上復合成一幀一幀的高速脈沖流，并在同一根光纖中進行傳輸。在接收端，解復用器把高速脈沖流分拆成原來的低速光脈沖信號，再送到光接受機進行處理。

在采用光時分復用技術的光纖通信系統中，傳輸的是單波長的光載波;每個支路信號只能在自己的時隙內獨占線路進行傳輸，所以信號之間不會互相干擾;在利用光時分復用技術的網絡中，總(時間)帶寬被各個節點平均分配。當網絡節點數增加時，平均分配給每個網絡節點的帶寬下降，網絡結構的規模就受到限制。因此，這種網絡結構一般適合于局域網。但若把光波分復用技術與光時分復用技術相結合，利用它們各自的優點，可使通信容量更大。