光通信技术 课件复习提纲
光纤通信复习提纲-11页文档资料
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、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、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，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
光纤技术基础复习提纲.docx
1概论1、光纤通信的主要优点是什么？1频带宽、传输容量人；2损耗小、中继距离长；3重量轻、休积小；4抗电磁十扰性能好；5泄漏小、保密性好；6节约金属材料，有利于资源合理使用。
2、光纤通信系统有哪几个基木组成部分？点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成3、什么是NRZ和RZ码？NRZ：非归零码RZ：归零码NRZ码的信号带宽仅为RZ的一半NRZ的占空比等于1, RZ的占空比小于或等于0.52光纤和光缆1、用光线光学方法简述光纤的导光原理。
光波从折射率较大的介质入射到折射率较小的介质时，当入射角大于临界角时，在边界处发生全反射。
2、光纤的种类有哪些？什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？它们的尺寸及使用场合有什么不同？多模光纤有哪两种？单模光纤又有哪几种？种类：按折射率分布的变化来分为阶跃光纤和渐变折射率光纤；按其中传播的光波模式数量分为单模光纤和多模光纤。
多模单模：如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。
支持多个传导模式的光纤称为多模光纤尺寸：单模光纤芯径小（10um左右）,多模光纤芯径大（62.5um或50u m）。
单模光纤传输适合高速大容量长距离传输。
多模光纤适用于低速短距离传输。
多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。
单模光纤有G.652光纤、G653光纤、G654光纤、G.655光纤、全波光纤和色散补偿光纤3、光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？用数值孔径NA表示光线的最大入射角（）max；NA = sin 0 max= —2/NA =（2△庐,A =咗二阻=2nr n.NA表示光纤接收和传输光的能力。
NA（或（）max）越人，光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
但NA越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量。
4、归一化频率的定义，光纤卩模传输的条件是什么？它表征光纤屮传播模式的数量。
光通信复习提纲
Review of 《Fiber-Optic Communications Technology 》Ch31．Working principle of optical fiber: total internal reflectiona) Structure of optical fiberb) Critical incident angle, critical propagation angle, acceptance angle, numerical aperture 2．Fiber Attenuationa) Bending loss: macro-bending, micro-bendingb) Scatteringc) Absorption: intrinsic absorption, impurity absorptiond) Calculation and measurement of attenuation3．Intermodal and Chromatic Dispersiona) What is mode? b) Relationship of V-number and modec) Influence of intermodal dispersion on transmission bit rated) Solution to intermodal dispersion: graded-index fiber, single-mode fibere) Chromatic dispersion4．Bit rate and bandwidtha) Definitionsb) Calculation of bit rateCh41．Mode in EM theorya) Linear polarization modeb) Guided mode, Radiation mode, Leaky modec) Phase and Group Velocitiesd) Power Confinemente) Cutoff Wavelength or frequency2．Attenuation in multimode fibersa) Intrinsic losses and extrinsic lossesb) Modes attenuation and attenuation constant3．Dispersion in multimode fibers3.7/3.123.22/3.253.29/3.303.33/3.473.21a) Dispersion, pulse spreading, bit rate and bandwidthCh51、Principle of single-mode fibera) Mode fieldb) Gaussian mode distribution and mode field diameter b) Cut-off wavelength2、Attenuationa) Bending loss, scattering, absorption3、Dispersion and bandwidtha) Chromatic dispersion: material dispersion, waveguide dispersion b) Why and how to cope with chromatic dispersion: conventional, dispersion-shifted, anddispersion-flattened fibersc) Polarization-Mode Dispersion (PMD) d) Calculation of bandswidthCh61、Mode fielda) Cut-off wavelength and effective cut-off wavelength2、Attenuationa) Intrinsic and Extrinsic Lossesb) Comparison of losses in single-mode fiber and multi-mode fiber3、Coping with dispersion in a SMFa) Origination of dispersion: chromatic dispersion (material dispersion, waveguide dispersion, profile dispersion), polarization-mode dispersion(2) Dispersion compensation and control: dispersion compensating fiber, dispersion-compensating grating,coping with PMD4、Nonlinear effects in a single-mode fibera) Principle of nonlinear refractive effects, four-wave mixing, and stimulated scatteringCh74.51/4.55 4.565.55.65.135.17 5.18/6.106.86.26.81. Fiber fabrication: produce a preform + drawing the preforma) Outside vapor-phase deposition (OVD)b) Modified chemical-vapor deposition (MCVD)c) Plasma-activated chemical-vapor deposition (PCVD)d) Vapor-axial deposition (V AD)2. Cablesa) Structures: fiber, Plastic buffer tube, strength member, outer jacketCh81. Splicinga) Connection loss: intrinsic losses, extrinsic losses, reflection lossesb) Splicing type: mechanical splicing, fusion splicing2. Connectorsa) Insertion loss, return lossb) PC, APC3. Design of local-area networka) Power budgetb) Bandwidth budgetChapter 9 & 101. Light-emitting diode (LED)a) Working principleb) Input-output characteristics: internal quantum efficiencyc) Surface and edge emitting LEDsd) Homostructure and heterostructure LEDse) Properties of LEDs: spectral width, spatial pattern, output power, fiber coupling, temperature property,modulation bandwidth2. Laser diode (LD)a) Working principle: three conditions, threshold current (Difference from LED)b) Input-output characteristics and slope efficiency8.238.229.19 9.41c) Longitudinal propertiesd) Wavelength and spectrum widthe) Three efficiencies: power efficiency, external quantum efficiency, internal quantum efficiencyf) Temperature properties: threshold current, output power, emitting wavelengthg) Spatial patternsh) Structures of LDs (principles, characteristics, applications): Broad-area LD, gain-guided LD, Index-guided LD, DFB LD, Quantum well LD, VCSEL3. Transmittersa) Blocks and functionsb) Modulation type: internal modulation, external modulationChapter 111. Photodiode (PD)a) Principle: from energy band, from p-n junctionb) Photovoltaic and photoconductive modesc) Input-output characteristic: sensitivity, saturation, short and long wavelength cutoffd) Quantum efficiencye) Bandwidth: for p-n PD, for p-i-n PDf) Trade-off: power efficiency vs. bandwidth efficiency, active areag) p-i-n diode: structure, advantageh) APD: structure, high reverse bias, avalanche effect, multiplicationi) Common properties of Si, Ge, InGaAs PDs2. Noises and performance evaluationa) Noises: shot noise, thermal noise, dark current noise, 1/f noise b) Signal-to-noise ratio (SNR): p-i-n diodec) Noise-equivalent power (NEP): p-i-n dioded) Bit-error rate (BER): digital SNR Q, minimum received power (sensitivity), quantum limit3. Receiversa) Blocks and functions9.3210.14/10.1511.511.2311.4811.52Chapter 121. Optical amplifiersa) Repeaters (3R, 2R, 1R)b) Optical amplifier types and applications: booster, in-line amplifier, pre-amplifier2. EDFAa) Principleb) Structures of EDFA: co-propagating pump, counter-propagating pump, double-propagating pump c) Gain in EDFA: gain, gain bandwidth, gain flatness, gain saturation, gain vs. fiber length d) Noise in EDFA: ASE, noise figuree) Er-doped fiber: dimension, splicing3. SOAa) Principleb) FPA and TW AChapter 131. Couplers/splittersa) Principleb) 3-dB coupler, NxN couplerc) Coupler parameters: excess loss, insert loss, coupling ratio, uniformity, polarization dependent loss,directivity, return loss, isolation2. Filtersa) Thin-film filter, Fabry-Perot cavity filter, FBG filter, M-Z interferometer filterb) Tunable filters3. Wavelength multiplexer and demultiplexera) Coarse WDM multiplexer/demultiplexerb) Dense WDM multiplexer/demultiplexer: diffractive grating, thin-film filter, Mach-Zehnder interferometer, arrayed waveguide grating (AWG)c) Demultiplexing performance: channel number, center wavelength, channel spacing, channel width, maximum insertion loss, uniformity, isolation4. Optical add/drop multiplexera) Circulator and FBG12.7012.7713.3b) FBG M-Z interferometerc) Ring resonator5. Optical attenuatorsa) Plug-style and in-line attenuatorsb) Fixed and variable attenuators6. Isolatorsa) Principle and function: Faraday effectb) Power-dependent and power-independent isolators7. Circulatorsa) Principle and function8. Switchesa) Mechanical switchb) Electro-optic switchc) SOA switchd) Moving element switch9. Wavelength convertersa) Principle and function 13.3213.2713.40。
《光纤通信技术》复习提纲-2016
《光纤通信技术》复习提纲（2016版）第一章绪论1．光纤通信系统基本构成、工作原理和各部分功能，光纤通信系统优缺点，各代光纤通信系统特点。
2．频率间隔和波长间隔的转换，光纤通信容量的表示方法，dBm与mW的换算。
3．模拟信号到数字信号的转换，NRZ和RZ格式，多维调制与复用方式，比特率与波特率。
第二章光信号的产生1．光纤通信对光源的要求，光源的光谱线宽和阈值电流。
2．半导体发光的物理基础：三种跃迁过程，费米能级，粒子数反转，正向偏置PN结，双异质结结构对半导体发光器件的性能改善，非辐射复合及其危害。
LD、LED、SOA三者的联系与区别。
3．LD的工作条件，振幅与相位条件。
4．LD的典型结构：宽面激光器、条形激光器（增益导引和折射率导引）、多量子阱等结构，如何实现阈值电流的降低和输出功率的提高。
5．如何实现激光器单纵模运转？DBR、DFB、外腔、C3腔、VCSEL的工作原理。
6．LD的噪声来源与线宽测量方法（延时自外差法）。
7．LD的连续波特性（P-I特性），直接调制时的响应特性（小信号分析方法、大信号瞬态效应）。
8．LD组件的基本结构，光发射机中APC和ATC电路工作原理。
9．直接调制与外调制的异同点。
MZM外调制器的工作原理和典型结构，振幅与功率传递函数，推挽工作方式的特点，波形切割和相位调制格式的实现方法及占空比推导，眼图的形成与评价标准，I-Q调制的基本概念。
不同调制格式的时频域特征和抗损伤特性等。
第三章光信号在光纤中的传播1．光纤基本参量计算：相对折射率差、归一化频率和模场半径等。
2．光信号在光纤中的基本传播方程推导思路，损耗、色散、非线性等损伤来源在方程中的表征。
3．损耗系数单位的转换，瑞利散射的特点，光纤通信的三个工作窗口。
4．色散系数D和色散斜率S的表达式，啁啾高斯光脉冲受光纤色散作用时脉冲形状与宽度的变化规律。
考虑光源谱宽作用时，不同条件下因色散所致脉冲展宽而带来的限制（两大类、四小类）。
光纤通信复习纲要5页word文档
光纤通信期末复习纲要一、总述题型：判断（10% ）（1×10）+选择（24%）（2×12）+简答（25%）（4题）+计算（41%）（4题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学，不考要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语，每次作业一定要会做二、第一章光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外）2、dB，dBm计算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率vλ=f4、一路话音信号速率4、什么是光子？光子能量（以J为单位，eV为单位），会计算光线中的光子数5、光纤优点与缺点三、光学概要1、Snell定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径定义，计算3、光斑尺寸的计算四、波动学基础1、α与γ的换算2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion（色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion（材料色散）: Dispersion caused by the material. Waveguide Dispersion（波导色散）: Dispersion caused by the structure of the waveguide.4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、带宽距离积、NRZ，RZ（50%）比特距离积计算6、谐振腔（F-P腔）7、平面边界上的反射，全反射临界角计算分界面上损耗计算什么是消逝场？五、光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive；NUMERICAL APERTURE2、光纤损耗Losses may be classified as: Absorption Scattering ： Rayleigh ScatteringGeometric effects目前损耗水平是多少？主要限制因素是什么3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>10对于抛物线分布折射率光纤，若V>105、单模传播条件单模工作区位于长波长有什么优点？6、多模光纤中的畸变 阶跃折射率：11211122()()n n n n n n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭GRIN 优点是什么？这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽.因此总的脉冲展宽:那么总的色散可计算如下 7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:8、在实际中，对于常见的通信用光纤，在其中传播的光是何种偏振的？六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度与辐射波长2、量子效率定义，计算。
光通信复习大纲
Chapter 5: Single-mode fibers (Basics)
The working principle of single-mode fibers
Mode field Gauss Mode: mode-field area Cutoff wavelength
Attenuation
Chapter 9 & 10: Transmitters
Fundamentals of semiconductors
Energy band Fermi-Dirac distribution Intrinsic and extrinsic semiconductors Direct and indirect band-gap semiconductors p-n junctions Working principle Input-output characteristics Surface and edge emitting LEDs Homostructure and heterostructure LEDs Properties of LEDs
Chapter 13: Passive components
Optical attenuators
Plug-style and in-line attenuators Principle, 3-dB coupler, NxN coupler, tree coupler, coupler parameters Faraday effect
Evaluation:
Receiver module
Chapter 12: Optical amplifiers
光纤通信技术总提纲资料
1 ∞ ������ ̃ (0, ������)exp[ ������2 (������21 ������1 + ������22 ������2 ) − ������������������] ������������ ������(������������ , ������) = ∫ ������ 2������ −∞ 2 ������21 ������1 + ������22 ������2 = 0
3．
光纤色散单位的含义，色散位移光纤，色散补偿光纤，偏振模色散，高阶 色散，色散补偿光纤实现色散补偿的原理
������ = −
2
D 为色散参数，单位为 ps/km*nm，代表波长间隔为 1nm 的光 波在光纤中传播 1km 后到达时间的延迟 偏振模色散： 光纤的正交偏振特性受到破坏， 出现双折射特性， 光脉冲激励了两个正交偏振分量，并以不同的群速度沿光纤传播，导 致光脉冲展宽 高阶色散：不能使所有波长的色散参数都为 0，D 的这种波长 相关性被称为高阶色散 色散补偿原理：不同的色散特性
1．
光纤通信系统对光源的要求，两个重要指标：光源线宽和阈值电流
2．
半导体发光的物理基础：三种跃迁过程，粒子数反转
正向偏置 PN 结 泵浦源一般是采取直接电注入的方法来实现，正向偏置的 PN 结导带和价 带的费米能级发生分离， 两准费米能级的差超过禁带宽度时就能实现粒子 数反转，光信号通过粒子数反转区域时就能实现放大 双异质结结构对半导体发光器件的性能改善， 双异质结结构能有效地将注入载流子和复合产生的光子限制在有源区， 因 而提高了载流子的注入效率，降低了激光器的阈值电流，实现了室温下连 续工作 非辐射复合及其危害
VCSEL
激光从垂直于结 平面的表面发射 出来的。由于 VCSEL 的谐振腔 极短， 它的纵模间 隔超过了增益带 宽， 极易实现单纵 模输出，有源区两边外延生长高反射率的 DBR 形成微腔结构
光通信复习讲义及课件
图 4.3 光脉冲瞬态响应波形
张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。
当最高调制频率接近张弛振荡频率时，波形失真严重，会 使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际使用的最高调 制频率应低于张弛振荡频率。
2.
这些特性严重限制系统传输速率和通信质量，因此在电 路的设计时要给予充分考虑。
1. 电光延迟和张弛振荡现象
半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲瞬态响应波 形如图4.3所示。
输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间， 称为电光延迟时间td，其数量级一般为 ns。
当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰 减的振荡， 称为张弛振荡，其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2 GHz。
(4) 器件应能在常温下以连续波方式工作， 要求温度稳定 性好， 可靠性高，寿命长。
(5) 此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格 便宜。
以上各项中，调制速率、谱线宽度、输出光功率和光束方 向性，直接影响光纤通信系统的传输容量和传输距离，是光源 最重要的技术指标。
2. 直接光强调制的数字光发射机主要电路有:调制电路、控制
光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着 光发射机的性能。
电路的设计应以光源为依据，使输出光信号准确反映输入 电信号。
输入 接口
电信号输入
驱动 电路
光源
光调 制器
光信号输出
保护 电路
自动 偏置
图 4.2 数字光发射机方框图
1.
对通信用光源的要求如下
(1) 发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，即中心波 长应在0.85 μm、 1.31 μm和1.55 μm附近。
光纤通信原理复习大纲
光纤通信原理复习大纲第一章1.什么叫光纤通信？光纤通信的发展大致分为哪几个阶段？以光为载波，光纤为传输媒介的通信叫光纤通信。
发展分为5个阶段：第一代：从基础研究到商业应用的开发时期 (1966~1979)；第二代：提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期 (上世纪80年代早期)；第三代：进一步提高传输速率和增加传输距离的时期 (上世纪80年代后期初90年代初)；第四代：以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期 (上世纪90年代之后)；第五代：以光孤子脉冲为通信载体，以光时分复用技术（OTDM）和波分复用技术（WDM）联合复用为通信手段，以超大容量、超高速率为特征。
2.光纤通信的优缺点是什么？优点：（1）通信容量大：（2）损耗低、中继距离长；（3）抗干扰能力强；（4）传输误码率极低；（5）保密性强；（6）体积小、重量轻；缺点：（1）有些器件比较昂贵；（2）光纤的机械强度差；（3）不能传输电力；（4）光纤断裂后修复比较困难，需要专用工具；3.光纤通信系统有哪些部分组成？简述各部分的作用。
由发射机、接收机、光纤线路组成；发射机又分为光发射机和电发射机；光发射机的作用是：将输入电信号转化为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度的注入到光纤线路。
电发射机的作用是：将信息源输出的基带电信号变换为适合在信道中传输的电信号。
接收机也分为光接收机和电接收机。
光接收机的作用：把光纤线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号；电接收机的作用：放大和完成与电发射机相反的的变换，包括码型反变换和多路分接；光纤线路：把来自于光发射机的光信号，已经可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
第二章1.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?由于单模光纤不存在模间色散，带宽大，可用于长途传输；又因为光纤的几何尺寸大小与传输光波长在同一数量级，故光纤通信要向长波长和单模光纤发展。
2.子午光线是指始终在包含中心轴线的平面上传播的光线。
光纤通信复习资料必看1
复习提纲第一章知识点小结： 1. 什么是光纤通信？2. 基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
基本光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机三个部分组成。
1. 光发射机功能：是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
核心：光源。
要求光源输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。
目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)2. 光纤线路功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。
光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决定。
对光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参数都尽可能地小，而且有足够好的机械特性和环境特性，3. 光接收机功能：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
核心：光检测器。
对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。
3、光纤通信和电通信的区别。
光纤通信和电通信的主要差别：（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号，光缆具有比电缆更小的高频率传输损耗。
第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。
光纤结构 纤芯：光能量传输的通道。
包层：为光的传输提供反射面和光隔离以及机械保护作用。
设折射率，纤芯为n1；包层为n2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1， 纤芯中心轴线与z 轴一致，如图2.4定义临界角θc 的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。
根据定义和斯奈尔定律设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。
光纤通信复习大纲(DOC)
第一章1 光纤通信系统的分类：按传输信号的类型分：数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统。
按信号调制方式分：光强度直接调制直接检波光纤通信系统和间接调制（外差光纤通信系统） 按光纤的传输特性分：多模光纤系统和单模光纤通信系统 按使用波长分：短波长、长波长、超长波长2光纤通信系统的基本组成：光发射机、光纤线路、光接收机 光发射机：把输入的电信号转换成为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
它的核心器件是光源（LD 或LED ）。
光纤线路：用于传输光信号。
由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。
光接收机：把从光纤线路输出产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
它的核心器件是光检测器（PIN 或APD ）。
3 光纤通信使用的频段范围：近红外光(波长为0.8-1.8um),频带宽度为200THz.主要使用850nm 1310nm 1550nm 三个窗口. 第二章 光纤和光缆1光纤结构 纤芯、包层、涂敷层.纤芯的折射率略高于包层的折射率. 涂敷层的折射率高于包层.2光纤的种类：单模光纤、多模光纤（阶跃和渐变） 单模光纤、阶跃折射率和梯度折射率光纤的比较 1)芯径: 单模光纤在10um 以下,多模光纤在几十um 2)损耗: 单模光纤0.3dB 左右 多模光纤4dB 左右3)色散: 多模光纤色散大,主要是模间色散起作用. 阶跃折射率光纤的色散梯度折射率光纤比大单模光纤色散没有模间色散,主要是模内色散和偏振模色散.色散较小.4)带宽: 单模光纤的带宽比多模光纤的带宽大.多模梯度折射率光纤的带宽比多模阶跃折射率光纤大.34阶跃光纤的数值孔径的物理意义及公式光纤的数值孔径与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。
若纤芯和包层的折射率差越大，NA 值就越大，即光纤的集光能力就越强。
5阶跃光纤中传光的电磁波模式总数：M=V ²/2 渐变型光纤中传光的电磁波模式总数：M=V ²/46 模式传输的条件：V>Vc 或者是λ>λc 模式截止的条件：V<Vc 或者是λ<λc 临界条件：V=Vc7LP01 矢量模HE11）8有以下三大类损耗: 1)吸收损耗● 由于光纤材料本身吸收光能量产生的。
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Fiber Optic Communications
Review Guideline
This guideline is aimed to provide a list of concepts covered in this course. It is advised that students should obtain a thorough understanding of the concepts, and test your understanding by answering related questions and homework problems.
Chapter 1-4
●Optical Fiber Basics
⏹Critical angle
⏹Acceptance angle
⏹NA
⏹Causes for transmission attenuation
⏹V-number calculation
⏹Estimation of mode numbers
⏹Bandwidth & bit rate
●Measurement
⏹dB and dBm
●Dispersion
⏹Intermodal
⏹Intramodal
◆Chromatic D(λ)
◆Waveguide
◆PMD
⏹Dispersion compensation fiber
⏹Dispersion->Pulse spread -> Bandwidth
●Three wavelengths:
⏹Unbounded wavelength λ=v/f
⏹Guided wavelength λg=λ/[1-(fc/f)2]1/2
⏹Cutoff wavelength λc=v/fc
●Phase and group velocity
●Modes and power distributions
⏹LP Modes
⏹Mode classification
Chapter 5-6
⏹Single mode fiber basics
⏹MFD
⏹Cutoff wavelength
⏹Waveguide dispersion and dispersion flattening
⏹Loss(causes etc.)
Chapter 7-8
⏹Four classical preform fabrication methods
⏹Intrinsic and extrinsic losses
⏹Connection loss
⏹Power budget (calculation)
⏹Rise-time budget and bandwidth check
Chapter 9-11
●Transmitter module
⏹Light source
⏹Coupling optics
⏹Driving electronics
●LED basic properties
⏹P-N junction
⏹Internal quantum efficiency
⏹Radiative/nonradiative recombination
⏹Lambertian source
⏹Spontaneous emission
⏹Rise/fall time
⏹SLED v.s. ELED
●LD basic properties
⏹Structure
◆Waveguide gain medium
◆mode
⏹Optical characteristics
◆Internal quantum efficiency
◆External quantum efficiency
◆E-O efficiency
◆Slope efficiency
◆Spectral linewidth
◆Wavelength v.s. temperature
◆Wavelength v.s. driving current
◆Threshold Current
●VCSEL basic properties
⏹Structure
⏹Advantages
⏹Optical characteristics
●DFB characteristics
⏹structure
⏹spectral linewidth
●Coupling optics
⏹Direct coupling
⏹Lens coupling
●Driving electronics
●Data conversion
⏹Non-return-to-zero code
⏹Return-to-zero code
●Modulators
⏹Mach-Zehnder
⏹Electroabsorptive
◆Monolithic
◆Low op voltage
●Direct modulation
⏹Delay time
⏹Recombination time
⏹Chirp
●Noise
⏹Phase fluctuations
⏹Intensity fluctuations
Receiver
●Receiver module
⏹Photodiode
⏹Coupling optics
⏹Preamp
⏹Quantizer
⏹Filter
⏹Amp/limiter
⏹Decision circuit
⏹Clock recovery
●Photodiode
⏹Silicon and InGaAs PIN
◆High responsivity
◆Wide Bandwidth
⏹APD
◆High sensitivity M~20
◆High reverse bias 20V ●Common characteristics
⏹Responsivity R
⏹Input power v.s. output I
⏹R v.s. wavelength
⏹Bandwidth
⏹Transit time
◆drift and diffusion velocity
◆Time constant (capacitance)
⏹Quantum efficiency
⏹Working Conditions
●Noise Analysis- Noise sources
⏹Shot noise
⏹Thermal noise
⏹Dark noise
⏹1/f noise
●SNR
●BER
●Quantum limit ->absolute minimum
⏹P(n)=exp(-Np)(Np)n/n!
⏹BER=0.5(P(1/0)+P(0/1)) =0.5exp(-Np)`
⏹Eye diagram
◆Digital SNR
◆Distortions
◆Jitter
◆Overshoot
◆Undershoot
Chapter 12-13
●TDM v.s. WDM
●C-band and L-band
●ITU grid
●Optical Amplifier
⏹SOA
⏹EDFA
◆Gain, SNR (equations)
◆Noise figure
●ASE
●Tunable Lasers
●Fiber Bragg grating
●Multiplexer and de-multiplexer
●Isolator
⏹Working principle
⏹Structure diagram
●Circulator
●。