《光纤通信 复习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤通信 复习资料（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-第一章 概论1.光纤通信的优点：1）容许频带很宽，传输容量很大。 2）损耗很小，中继距 离很长且误码率很小。3）重量轻，体积小。4）抗电磁干扰性好。5）泄露小，保密性好。6）节约金属材料，有利于资源合理利用。2.光纤通信的应用：1）通信网。2）计算机局域网和广域网。3）有线电视网的干线和分配网。4）综合业务光纤接入网。3.光纤通信系统的基本组成： 信 息 源电 发 射 机光 发 射 机 光 接 收 机电 接 收 机信 息 宿 光纤线路4.数字通信系统的优点：1）抗干扰能力强，传输质量好。2）可以用再生中继，延长传输距离。3）适用各种业务的传输，灵活性大。4）容易实现高强度的保密通信。5）大量
2、采用数字电路，易于集成，从而实现了小型化、微型化，增强了设备可靠性，有利于降低成本。第二章 光纤和光缆1.光纤由中心的纤芯和外层的包层同轴组成的圆柱形细丝。2.光纤的类型：1）突变型多模光纤。2）渐变性多模光纤。3）单模光纤。4）双包层光纤。5）三角芯光纤。6)椭圆芯光纤。3.NA=n1，式中=（n1-n2)/n1为纤芯与包层相对折射率差。NA表示光纤接收和传输光的能力。NA越大，光纤接收光的能力越强。 4.由于渐变性多模光纤折射率分布是径向坐标r的函数，纤芯各点数值孔径不同，因此要定义局部数值孔径NA（r）和最大数值孔径NAmax为 NA（r）= NAmax= 5.渐变性多模光纤具有自聚焦效
3、应，不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。6.光信号经光纤传输后会产生损耗和畸变，因而输出信号和输入信号不同，对于脉冲信号，幅度减小，波形展宽。产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。7.色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 1）模式色散是由于不同模式的传播时间不同而产生的。它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。 2）材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分的光，其传播时间不同而产生的。它取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽
4、度。 3）波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。8.单模光纤的损耗谱，包括吸收损耗和散射损耗。见图P.329.光纤特性的标准。见表P.3410.光缆一般由缆芯和护套组成。缆芯通常包括被覆光纤（芯线）和加强件两部分。11.根据缆芯的结构特点，光缆可分为四种基本形式：层绞式、骨架式、中心束管式、带状式。12.光缆特性： 1）拉力特性。光缆承受的最大拉力取决于加强件的材料和横截面，多数光缆在100400kg范围。 2）压力特性。光缆承受的最大压力取决于护套的材料和结构，多数光缆承受的最大侧压力在100400kg/10cm。 3）弯曲特性。实用光纤最
5、小弯曲半径一般为2050mm，光缆最小弯曲半径一般为200500mm。 4）温度特性。对光缆使用温度要求一般在低温地区为-40+40，高温地区为-5+60。13.光纤损耗测量两种基本方法：剪断法、向后散射法。 =lg（dB/km）,为光纤损耗系数，L为被测光纤长度（km），P1和P2分别为输入光功率和输出光功率（剪断法）。14.光纤带宽检测的基本方法： 1）时域法。测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法。 2）扫频法。测量通过光纤的频率响应。15.光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法。第三章 通信用光器件1.目前光纤通信广泛使用光源有激光器（LD）和发光二极管（LED）。2.半导体
6、激光器的工作原理：半导体激光器是向半导体PN结注入电流，实现粒子束反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光震荡的。3.粒子数反转分布是产生受激辐射的必要条件。4.法布里-珀罗谐振腔由两个反射率分别为R1和R2的平行反射镜构成。P.515.激光震荡的相位条件： L=q或，为激光在真空中传播的波长，n为激活物质的折射率， /n为激光在介质中传播的波长，q=1,2,3.为纵模模数。6.典型激光器的光功率特性曲线。当IIth时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。 P.557.DFB激光器与F-P激光器相比，具有以下优点：1）单纵模激光器。2）光谱宽度窄，波长稳
7、定性好。3）动态谱特性好。4）线性好。8.LED发射的是自发辐射光，不需要光学谐振腔，没有阀值。9.发光二极管与激光器相比，发光二极管输出光功率娇小，光谱宽度较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。10.LED通常和多模光纤耦合，用于1.3m（或0.85m）波长的小容量短距离系统；LD通常和G.652或G.653范围的单模光纤耦合，用于1.3m或1.55m大容量长距离系统；分布反馈激光器（DFB-LD）主要和G.653或G.654范围的单模光纤或特殊设计的淡漠光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统。11.LD组件构成实例： 见图P.60
8、12.光检测器是光接收机的关键部件，它的功能是把光信号转换为电信号。目前常用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。13.量子效率的定义：相同时间内一次光生电子-空穴对和入射光子数的比值。 = 14.电压增加到使电场达到200kV/cm以上，初始电子（一次电子）在高电场区获得足够能量而加速运动。15.拉通型雪崩光电二极管（RAPD）具有光电转换效率高、响应速度快和附加噪声低等优点。16.APD是有增益的光电二极管，采用APD的光接收机具有较高的灵敏度，有利于延长系统的传输距离。但采用APD要求有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路，结果增加了成本，因此在灵敏度要求不高的场合，一般
9、都采用PIN。17.连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。接头是实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。18.耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。 19.耦合器的类型：T型耦合器、星型耦合器、定向耦合器、波分复用器/解复用器。20.耦合器比较实用的结构有光纤型、微器件型和波导型。输入端口输出端口12233121.光隔离器主要用在激光器和光放大器后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。三端口光环行器： 22.为提高光纤通信系统的质量，避免直接调制激光器时产生附加线性调频的问题，要采用外调制方式。23.光开关的功能是转换光路，实
10、现光交换，它是光网络的重要器件。可分为两大类：机械光开关、固体光开关。机械光开关的优点：插入损耗小，串扰小，适合各种光纤，技术成熟；缺点是开关速度慢。固体光开关正好相反，优点是开关速度快；缺点是插入损耗大，串扰大，只适合单模光纤。24.有源光器件：光源、光检测器、光放大器。 无源光器件：连接器、耦合器、波分复用器、外调制器、光开关和隔离器。第四章 光端机1.数字光发射机方框图： 线路 编码 输入 接口 调制 电路 光源 控制电路电信号输入光信号输出2.自脉动现象：某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡。自脉动频率可达2GHz，严重影响LD
11、的高速度调制特性。3.温度通过阀值电流和外微分量子效率引起的输出光脉冲的变化：温度升高，阀值电流增加，外微分子效率减小，输出光脉冲幅度下降。4.光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。对光检测的要求如下： 1）波长相应要和光纤低损耗窗口兼容； 2）响应度要高，在一定的接收光功率下，能产生尽可能大的光电流； 3）噪声要尽可能低，能接受微弱的光信号； 4）性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积小。5.误码率的定义：光接收机对码元误判的概率。第五章 数字光纤通信系统1.SDH采用世界上统一标准传输速率等级。最低的等级（最基本模块）称为STM-1，
12、传输速率为155.520Mb/s；4个STM-1同步复接组成STM-4，传输速率为4155.52Mb/s=622.080Mb/s。以此类推，一般为STM-N，N=1,4,16，64。 P.1052.三种误码率：劣化分（DM）、严重误码秒（SES）、误码秒（ES）；其参数和指标说明详见P.1113.系统设计是使系统的实施达到最佳的性能价格比；在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。第六章 模拟光纤通信系统1.模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式：模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制。2.预调制
13、的三种方式：频率调制（FM）、脉冲频率调制（PFM）和方波频率调制（SWFM）。3.光端机包括光发射机和光接收机。4.光发射机（模拟基带直接光强调制光纤电视传输系统光发射机，模拟电信号光信号）的基本要求： 1）发射光功率要大，以利于增加传输距离； 2）非线性失真要小，以利于减少微分相位（DP）和微分增益（DG），或增大调制指数m ； 3）调制指数m要适当大。m大，有利于改善SNR； 4）光功率稳定性要好。LED稳定性优于LD。5.光接收机的基本要求： 1）输出信噪比（SNR）要高； 2）幅频特性要好； 3）带宽要足够。6.由于光源老化使光功率下降.所以需要AGC来保证光接收机输出恒定。第七章
14、光纤通信新技术1.20世纪80年代末，波长为1.55m的掺铒（Er）光纤放大器（EDFA）研制成功并投入使用，把光纤通信技术推向一个新高度，成为光纤通信史上一个重要的里程碑。2.EDFA的主要优点： 1）工作波长正好落在光纤通信的最佳波段（1500mm1600mm）； 2）增益高，约为30dB40dB；饱和输出功率大，约为1015dBm；增益特性与光偏振状态无关； 3)噪声系数小，一般为47nm； 4）频带宽，在1550nm窗口，频带宽度为2040nm，可进行多波长信道传输，有利于增加信道容量。3.EDFA的应用，归纳起来可分为三种形式： 1）中继放大器（LA），以延长干线网的传输距离； 2）
15、前置放大器（PA），以改善接收灵敏度； 3）后置放大器（BA），以提高发射光功率。4.波分复用（WDM）技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。5.WDM技术的主要特点： 1）充分利用光纤的巨大带宽资源； 2）同时传输多种不同类型的信号； 3）节省线路投资； 4）降低器件的超高速要求； 5）高度的组网灵活性、经济性和可靠性。6.声光可调谐滤波器（AOTF）是一种多用途器件，是目前已知的唯一能够同时选择多个波长的可调谐滤波器。7.光交换主要有三种方式：空分光交换、时分光交换和波分光交换。8.相干检测有零差检测和外差检测两种。9.相干检测的解调方式有两种：同步解调、异步解调； 1）用零差检测时，光信号直接被解调为基带信号，要求本振光的频率和信号光的频率完全相同，本振光的相位要锁定在信号光的相位上，因而要采用同步解调。技术上复杂； 2）
