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1、光网络的概念 光通信系统的整体框架1.1光网络的概念概念：光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系网络结构。 特点：光网络（光传送网）是在光通道层上实现互联，即以光波长为基本互联单位。 1.2光纤通信系统的整体框架结构系统组成框图： *发送端机、接收端机 *光纤 *中继器系统组成结构发射端机、接收端机、中继器内容：组成结构及各部分的功能关键光器件的工作原理（LD、光电检测器、EDFA）光导纤维 内容：光纤的结构与分类、光纤的导光原理光纤的传输特性、新型单模光纤1、光发射机（1）光发射机的功能 调制：直接调制间接调制 码型：NRZ(SDH) 光发射机的结构及各部分的功能： （2）激光器
2、激光器的功能：电/光转换 工作原理光与物质相互作用过程 能级的概念: 自发辐射 受激吸收 受激辐射 受激吸收的概念及特点II、跃迁过程中不产生新的光子。受激辐射的概念及特点：概念： 处于高能级上的电子 受到外来光子的作用，外来光子的能量 跃迁：电子从高能级跃迁到低能级 同时产生一个新的光子，其能量I、外界光子（外来光子的能量）的作用的条件下，进行受激跃迁。II、新产生的一个光子全同光子。III、具有光放大的作用。激光器的组成：光学谐振腔、激活物质、泵浦源 M1 M2 自发辐射 0 说明：三者缺一不可。 激光器的性能 阈值特性： 光谱特性： 调制特性： 阈值特性： 阈值电流：当外加电流达到某一数
3、值时，输出光功率将急剧增加，将产生激光振荡，此时的外加电流被称为。用符号表示。 结论：当时，激光器发出的是荧光。 当时，激光器产生激光。光谱特性： 调制特性：2、 光接收机（1）光接收机的结构及各部分的功能 时钟恢复电路：信号码型：NRZ信号频谱密度：NRZ功率谱中无时钟频率成分。 RZ功率谱中有时钟频率成分。技术指标：接收灵敏度、动态范围（4）光电检测器： 工作原理：光电效应 光电效应的概念： 产生光电效应的条件： 半导体光电检测器的种类：PIN：光电转换APD: 光电转换、光放大作用 说明：产生光电效应的区域耗尽层 耗尽层越大，光电转换的转换效率就越大。 性能参数: 接受灵敏度、动态范围3
4、、中继器 （1）具有电再生功能的中继器： 结构： 功能：放大、整形 说明：在电层完成的（2）EDFA 工作原理受激辐射 泵浦源：1.3光导纤维1、光纤的结构2、光纤的分类（1） 按照光纤的横截面折射率分布来进行划分均匀光纤阶跃型光纤n1n1n2n2 说明：非均匀光纤渐变型光纤n(r) n1n1n2n2 说明：折射率分布: 含义 ： 相对折射率差， 折射指数（表示折射率分布形状的参数） （2）根据纤芯中所传输的模式数量来进行划分 单模光纤和多模光纤 说明：光波长窗口长波长区（不可见光区） 1.31m和1.55m短波长区（可见光区） 0.85m特点：1.31m理论上的色散最小点1.55m理论上衰减
5、最小点3、导光原理（1）阶跃型光纤阶跃型光纤的导光原理全反射 n2 n1 光轴 产生全反射的条件：* * 说明：两者同时成立 其中临界角 集光能力数值孔径的概念：表示光纤集光能力的物理量。表达式：数值孔径相对折射指数差（2） 渐变型光纤 渐变型光纤的导光原理折射定律+全反射 r4 n(r4) 3 n(r3) r3 ds r2 2 dr R n(r2) 1 dz n(r1) r z 0 n(0)集光能力 本地数值孔径的概念： 本地数值孔径平方律光纤自聚焦的概念：说明：不存在理想的自聚焦光纤。近似自聚焦光纤平方律光纤平方律光纤的特点：模式色散最小。4、模式理论分析法中的重要结论 重要的参数 V V
6、归一化频率,它是一个无量纲的参数。 = 工作状态分析：传输状态（或导波状态）截止状态临界状态，或W=0 单模传输条件 主模 次高模 5、光纤的传输特性 光纤传输特性内容：衰减特性和色散特性（1）衰减特性 原因：两种（2） 色散特性 光纤的色散：光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，而且它们有不同的传输速度，从而出现脉冲展宽的现象。这种现象就是。 色散的分类 模式色散： 材料色散：波导色散：色散的度量：色散系数D （单位：ps/nmkm）5、 新型单模光纤(1) 色散位移单模光纤总色散 1.31 波导色散 材料色散 总色散 1.55 概念：衰减和色散最小点均在1.55m。 思
7、路：通过改变光纤的折射率分布，可改变波导色散的大小。（2） 非零色散光纤非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55m，而是在1.541.565m. 色散值：约1.04.0ps/kmnm1.4 光纤通信系统性能1 衰减对中继距离的影响 2、色散对中继距离的影响（1）色散的概念： （2）色散的分类 光纤色散包括材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是单一模式而引起的。 （3）色散的影响程度：与光纤的分类有关 光纤分类 （4）色散受限系统当光源与光纤色散相互作用的结果，限制了中继距离。影响的因素：与激光器的结构和使用的材料有关码间干扰：码间
8、干扰产生的原因： 影响的因素：脉冲展宽的影响越显著（中继距离） 模分配噪声：产生的因素 光源多纵模激光器 t1 t2光谱特性（呈现）： 模分配噪声的产生： 啁啾声：产生的因素光源单纵模激光器光源的光谱特性： 啁啾声的产生：影响中继距离的因素3、最大中继距离的计算 （1）衰减受限系统仅考虑衰减的影响 极限值设计法计算最大中继距离： （单位km） （2）色散受限系统仅考虑色散的影响 I、多纵摸激光器（MLM）或发光二极管（LED） （单位km） II、单纵模激光器（SLM） 单纵模激光器的色散代价主要是由啁啾声决定的，其中继距离计算公式如下： III、最大中继距离的计算 速率与最大中继距离计算的关系： 155Mb/s以下的光通信系统：只计算衰减的影响 622Mb/s光通信系统： 光源：多纵模激光器 取0.115L、LD中取最小的作为最大中继距离。2.5Gb/s光纤通信系统：（一般1Gb/s以上的光通信系统必须使用单纵模激光器） 光源：单纵模激光器（衰减与色散） L、LC中取最小的作为最大中继距离。10Gbit/s及 10Gbit/s以上的SDH光线路
