光纖通信系統(tǒng)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(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素有光纖、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(zhì)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(diào)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(xiàn)。

光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、傳輸光纖(光纜)和光接收機3個部分組成。

光發(fā)射機是將帶有信息的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，將光信號送入光纖。

光纖(光纜)是光纖通信系統(tǒng)中光波傳輸?shù)慕橘|(zhì)。

光接收機是將光纖送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過對電信號的放大等處理以后，再送給電信號處理系統(tǒng)(如交換機、路由器等)進行處理。此外，光纖通信系統(tǒng)還包括一些輔助系統(tǒng)，如光放大器、光復用器、光解復用器、光調(diào)制器等，以提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

光發(fā)射機的作用是將從復用設(shè)備送來的HDB3信碼變換成NRZ碼;接著將NRZ碼編為適合在光纜線路上傳輸?shù)拇a型;最后再進行電/光轉(zhuǎn)換，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號并耦合進光纖。此外，光發(fā)射機系統(tǒng)還涉及到光電器件和微電子電路兩個部分，它們通常被制作在不同的材料上，然后通過常規(guī)方法在一塊介質(zhì)基板上實現(xiàn)。因此，發(fā)射機的實現(xiàn)就不僅是兩個部件的最佳研制結(jié)果，還應包括它們之間的耦合。另外，在常規(guī)方式中，器件的封裝和器件之間的連線會產(chǎn)生一定的寄生電感、電容，而且最終的器件體積大、價格也居高不下。實驗表明，在高達2.5Gb/s高速率調(diào)制的情況下，發(fā)射機電路中的寄生參數(shù)對性能有顯著的影響。因此，縮短兩部件間的間距，減小寄生參數(shù)的影響，是提高性能的關(guān)鍵所在。

傳輸光纖是光纖通信系統(tǒng)中光波傳輸?shù)慕橘|(zhì)。光纖的結(jié)構(gòu)可以分為三層：中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm)，中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm)，最外是加強用的樹脂涂層。光纖的種類有很多，根據(jù)傳輸模式的不同，可分為單模光纖和多模光纖。單模光纖的芯徑很小，在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬，傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上，能以多個模式同時傳輸?shù)墓饫w，與單模光纖相比，多模光纖的傳輸性能較差。此外，光纖還可以根據(jù)折射率分布的不同，分為階躍型光纖和漸變型光纖。階躍型光纖的纖芯和包層的折射率是均勻的，而漸變型光纖的纖芯折射率隨著半徑的增加而減小。

在光纖通信系統(tǒng)中，光纖的主要作用是將光信號從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方，以實現(xiàn)信息的傳遞。光纖具有傳輸頻帶寬、信號損耗低、抗干擾能力強、重量輕等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

光接收機的作用是以最小的附加噪聲及失真，恢復出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統(tǒng)的性能。光發(fā)射機發(fā)射的光信號經(jīng)傳輸后，不僅幅度衰減了，而且脈沖波形也展寬了，光接收機的作用就是檢測經(jīng)過傳輸?shù)奈⑷豕庑盘枺⒎糯?、整形、再生成原傳輸信號?

在光纖通信系統(tǒng)中，光接收機的性能直接影響到整個系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和可靠性。光接收機的主要技術(shù)指標包括靈敏度、動態(tài)范圍、誤碼率等。靈敏度是指光接收機能夠檢測到的最小光信號功率，動態(tài)范圍是指光接收機能夠正常工作的光信號功率范圍，誤碼率是指光接收機在接收信號時發(fā)生錯誤的概率。為了提高光接收機的性能，可以采用一些先進的技術(shù)，如光電一體化技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)等。此外，光接收機的設(shè)計和制造也需要考慮到成本、體積、功耗等因素。

光纖通信系統(tǒng)行業(yè)設(shè)計方案需要考慮以下幾個方面：

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：根據(jù)實際需求，設(shè)計出合適的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，包括點到點、環(huán)形、星形、樹形等。不同的拓撲結(jié)構(gòu)有不同的特點和適用場景，需要根據(jù)實際情況進行選擇。

光纖傳輸技術(shù)：選擇合適的光纖傳輸技術(shù)，包括SDH、WDM、OTN等。不同的光纖傳輸技術(shù)有不同的傳輸速率、傳輸距離和傳輸方式，需要根據(jù)實際需求進行選擇。

光器件選擇：根據(jù)實際需求，選擇合適的光器件，包括光源、光檢測器、光放大器等。不同的光器件有不同的性能和適用場景，需要根據(jù)實際情況進行選擇。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：設(shè)計出合適的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，對光纖通信系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷、性能監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)安全等功能，以確保光纖通信系統(tǒng)的正常運行。

網(wǎng)絡(luò)安全措施：設(shè)計出合適的網(wǎng)絡(luò)安全措施，保護光纖通信系統(tǒng)的安全。網(wǎng)絡(luò)安全措施需要能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)加密、訪問控制、防火墻等功能，以確保光纖通信系統(tǒng)的安全性。

系統(tǒng)集成和測試：對設(shè)計出的光纖通信系統(tǒng)進行集成和測試，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)集成和測試需要考慮到系統(tǒng)的各個部分之間的協(xié)調(diào)性和兼容性，以確保系統(tǒng)的正常運行。