光纤通信总结

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1、光纤通信总结光纤通信总结第一章短波长：0.85um长波长：xxxx 入二c/f=3108m/s光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤为传输介质的一种通信方式。组 成:1）光发射机进行光/电转换，把数字 化的电脉冲信号码流转换成光脉冲信号码流并输入到光纤中进行传输。2）光中继器补偿光能的衰减，恢复信号脉冲的形状。3）光纤把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。4）光接收机进行光/电转换，将由光 纤传来的微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复成发射前的电信号。光纤通信的特点：1）传输频带宽，通信容量大2）中继距离长3）信道串扰小，保密性能好4）适应能力强5）体积小、重量轻、

2、便于施工和维护6）原材料来源丰富，潜在价格低廉第 二章光纤的结构：纤芯包层涂覆层1阶跃和渐变2紧套和松套折射率n=c/v相 对折射率差：=xxxx数值孔径NA： NA=2122=12最大数值孔径=2122归一化频率V2.405： V=212=012=0()光纤色散f传输容量光纤损耗f传输距离 散射损耗指在光纤中传输的一部分光 由于散射而改变传输方向，从而使一部分光不能到达收端所产生的损耗。 时延差指不同频率的信号，传输同样的距离，所需要的时间之差。光缆的组 成：缆芯护层加强芯第三章通信用光器件分为有源和无源两大类。光源的作用：将电信号转换成光信 号并送入光纤线路中进行传输。粒子反转分布：想要物

3、质能够产生光的放大，就必须使受激辐射大于受激 吸收，也就是N2N1,这种粒子数的反常态分布称。E=E2-E1二hf, h=6.628*10：34JS激光振荡器必须具备的部件有产生激光 的工作物质、工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源、能够完成频率选择 及反馈作用的光学谐振腔。半导体激光器发射波长：hf=Eg (禁带宽度eV)、入 =1.24/Eg(eV)um温度特性：激光器的阈值电流和输出光功率随温度变化的特性。阈值电流 随温度的升高而加大，一般每升10度，Ith增大5%25%。随着激光器使用时间 的增加，阈值电流也会逐渐加大。发光二极管和半导体激光器的区别：LED没 有光学谐振腔，不能形成

4、激光。LED的发光仅限于自发辐射，所发出的是荧光 是非相干光，由于不是激光振荡，所以没有阈值。光电检测器：完成光信号到电信号的转换功能。光电二极管(PIN-PD )短距，小容量；雪崩光电二极管(APD )长距，大容 量。PIN 二极管的特性：响应度：R=Ip/Pin(A/W)量子效率：R=en/hf二eg 入/he二入 g/1.24e=1.6*10：19Jh=6.628*10=34JS 暗电流：由于热激励，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出。APD培增因子：g=I0/IpI0为有雪崩倍增时光电流平均值，Ip为无倍增效 应时光电流平均值。噪声特性：PIN光电二极管的噪声：量子噪声和暗电流噪 声

5、，APD管还有倍增噪声。无源光器件：未发生光电能量转换的部件。光耦合器的作用：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。 光隔离器：保证光波只能正向传输的器件。光放大器的主要功能：放大光信号，以补偿光信号在传输过程中的衰减， 增加传输系统无中继距离。半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（FOA）第四章光接收机的基本组成：光电检测器、放大器、均衡器、再生电路、自动增 益控制第五章SDH概念：一套可进行同步信息传输、服用、分插和交叉连接的标准化数 字信号的结构等级。SDH 的速率：fb=9*270*8*800=155.520Mbit/s（STM-l）SDH帧结构：能够满

6、足对支路信号进行同步数字服用和交叉连接；支路信 号在帧内的分布是均匀的、有规律和可控的，便于接入和取出；对PDH1.544Mbit/s系列和2.048Mbit/s系列信号，都具有统一的方便性喝实用性。3个区域：段开销区域、信息净负荷区域、管理单元指针区域第八章 光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲扩展阅读：光纤通信基本概念总结目录一、相应的名词解2二、问答（一）简答部.55第一章部分5 第二章部分8 第三章部分10 第四章部分12 第五章部分14 第六章部分15 第七章部分17（二）、回答下列简写的含义：.22第二章部分22 第三章部分23 第四章部分24 第五章部分24 第六章部分

7、25 第七章部分25三、设计题25四、论述题341光纤通信基础部分习题及参考答案一、相应的名词解释1.1、光子学研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体,也是能 量载体详细解释：光子学（xxxxCS ）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其 应用的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分 子、原子、电子以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在 应用方面，它的研究内容主要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律 等。1.2、光纤通信以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息 传输。1.3、光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。2

8、.1、 单模光纤是只能传输一种模式的光纤，单模光纤只能传输基模（最低阶模），不 存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重 要的。（只能传输一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模（最低 阶模），它不存在模间时延差，因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高 码速传输是非常重要的。单模光纤的带宽一般都在几十GHzkm以上。）（单模光 纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4 口 m10m范围内。）2.2、多模光纤在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种 光纤称为多模光纤。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在 多模光纤中允许存在多个分

9、离的传导模。（多模光纤可传输多种模式，纤芯直 径较粗，典型尺寸为50 口 m左右。2.3、色散由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成 分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展 宽的物理现象称为色散。2.4、模式色散用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的 平均速度不同所造成的时延差。2.5、光纤光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。2.6、阶跃型光纤阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。2.7、渐变型光纤渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规 律逐渐减少，到纤芯与包层

10、交界处为包层折射率n2,纤芯的折射率不是均匀常 数。3.1、受激辐射发光现象处于粒子数反转分布状态的大多数电子，在受到外 来入射光子激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光 子，不仅波长相同而且相位、方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了 强的出射光，起到了光放大作用。3.2、有源光器件-光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。3.3、光源-光源的作用是将信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以 便在光纤中传输。目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二 极管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。3.4、光检测器-光检测

11、器的作用是将接受的光信号功率变换为电信号电流，即实现光- 电的转换。光纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极 管。3.5、激光器-激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。3.7、光与物质的相互作用-光与物质的相互作用主要有三种基本过程:(1)受激吸收；(2)自发辐 射；(3)受激辐射。3.8、粒子数的反转分布-要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即 高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分 布，称为粒子数的反转分布3.9、发光二级管半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器3 的本质区别是它没

12、有光学谐振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相 干光源，发光以自发辐射为主。3.10、半导体光电二极管是利用半导体材料的光电效应将入射光子转换成 电子-空穴对，形成光生电流，即实现光-电的转换。3.11、PIN光电二极管一 次电子空穴对光电转换3.11、雪崩光电二极管(二次电子空穴对光电转换光放大)雪崩光二 极管(APD)是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检测灵敏 度大大提高，APD的雪崩增益随偏压的提高而增大。3.12、各种无源光器件的 定义4.1、直接调制直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源 发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实

13、现， 但调制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采 用直接调制方式。4.2、外调制外调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续 光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需 要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系 统。4.3、模拟调制模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源 进行调制；另一类采用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟基带信号先对它进 行调制，再用该已调制的副载波去调制光载波。由于模拟调制的调制速率较低，均使用直接调制方式。4.4、数字调制数字调制主要指PCM脉码调制。先将连续的模拟信号进

14、行抽 样、量化、编码，转化成一组二进制脉冲代码，对光信号进行通断调制。数字 调制也可使用直接调制和外调制。4.5、光接收机的线性通道由光电检测器、前置放大器、主放大器和均衡器 构成的这部分电路，称为线性通道。在光接收机中，线性通道主要完成对信号 的线性放大，以满足判决电平的要求。4.6、光接收机灵敏度光接收机的灵敏度是指满足给定信噪比指标的条件 下，光接收机所需要的最小接收光功率4.7、mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制 码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB， 并在同一个时隙内输出。5.1、SDH同步数字传输体制，类似于PDH （准同

15、步数字传输体制），均为数 字信号传输体制。5.2、误码率相关定义5.3、抖动数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。7.1、掺铒光纤放大器是将掺铒光纤在泵浦源的作用下而形成的光纤放大 器。7.2、复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上 同时传输多路不同信号而互不干扰的技术7.3、光孤子（Soli ton ）是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超 短光脉冲（ps数量级）。7.4、光孤子通信利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。7.5、 全光网络（All-OpticalNetworks，AON）技术是指光信息流在网络中的传输及交 换时始终以光的形式存在。二、问答题（一）简答部分第一章部分1.1、光纤通信的优点：答A： 1）光纤的容量大2）损耗低、中继距离长3）抗电磁干扰能力强4） 保密性能好5）体积小，重量轻6）节省有色金属和原材料或B：光纤通信的优