光纤通信复习重点
光纤通信考试重点
1.光纤结构：自内向外为：纤芯（芯层）→包层→涂覆层（被覆层）核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，实现光的传输，涂覆层提供机械保护2.光纤通信系统构成：光发送机，通信信道，光接收机3.光纤通信系统优点：①传输频带宽、通信容量大②传输损耗小③抗电磁干扰能力强。
④线径细、重量轻。
⑤资源丰富4.光纤分类：(1)按照折射率分布来分：①阶跃型光纤: 纤芯折和包层射率（指数）沿半径方向保持一定，在边界处呈阶梯型变化的光纤；②渐变型光纤：纤芯折射率沿着半径加大而逐渐减小，而包层折射率是均匀的。
(2)按照传输模式的多少来分:①单模光纤: 只传输单一模式, 纤芯直径较小，约为4 ~10 mm，纤芯中折射率的分布认为是均匀分布的。
由于单模光纤只传输基模，从而完全避免了模式色散，使传输带宽大大加宽。
适用于大容量、长距离的光纤通信。
主要是材料色散和波导色散。
②多模光纤: 在一定的工作波长下，可以传输多模光纤的介质波导，纤芯可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布，多模光纤的纤芯直径约为50 mm，由于模色散的存在使多模光纤的带宽变窄，但其制造、耦合、连接都比单模光纤容易。
主要是模式色散。
(3)按光纤的材料来分:①石英系光纤: 损耗低，强度和可靠性较高；②石英芯、塑料包层光纤；③多成分玻璃纤维；④塑料光纤。
5.损耗：色散导致光脉冲展宽，损耗是光信号能量损失，两者限制着光通信的传输速率和传输距离。
(1)吸收损耗:光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。
造成原因有很多，但都与光材料有关，有本征吸收和杂质吸收(2)散射损耗：由于光纤的材料、形状、折射指数分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。
散射损耗包括线性散射损耗和非线形散射损耗。
线性损耗主要包括：瑞利散射和材料不均匀引起的散射;非线性散射主要包括：受激喇曼散射和受激布理渊散射等6.色散：信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，从而引起色散。
光纤通信复习（各章复习要点）
光纤通信复习（各章复习要点）光纤通信复习（各章复习要点）第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的⾊散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归⼀化频率，模的数量第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线，测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分3、光电检测器的两种类型4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM2、SDH系统3、再⽣段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理其他1、光孤⼦2、中英⽂全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第⼀章习题⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上（B）⽽是能量集中在芯⼦之中传输。
A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。
A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、⽬前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050B、1550C、2050D、25504、普通⽯英光纤在波长（A）nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消，使⼆者总的⾊散为零。
A、1310B、2310C、3310D、43105、⾮零⾊散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。
光纤通信考试复习重点
简答题一、光纤通信的特点？优点：1、速率高，传输容量大；2、损耗低，传输距离远；3、抗干扰能力强，XX性好；4、质量轻，敷设方便；5、耐腐蚀，寿命长；缺点：线路施工过程中连接较复杂，造价高。
二、光纤通信系统的基本组成，各个单元的作用？主要组成部分包括光纤、光发送器、光接收机、光中继器和适当的接口设备。
光发送机：把输入电信号转换为光信号，最大限度地耦合到光纤线路。
光纤线路：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。
光接收机：把光纤线路输出的微弱光信号转换为电信号，并经放大处理后恢复成原始信号。
三、半导体激光器的结构原理？四、新型半导体激光器1、分布反馈DFB激光器优点：①单纵模激光器；②谱线窄，波长稳定性好；③动态谱线好；④线性好。
2、分布布拉格反射DBR激光器优点：增益区和它的波长选择是分开的，因此可以对它们分别进行控制。
3、量子阱QW激光器优点：①阈值电流低，输出功率大。
② 单纵模，谱线窄，利于调制。
③ 温度要求低。
无需温度控制，无需制冷器。
④ 外微分量子效率大。
⑤ 频率啁啾小，动态单纵模特性好。
4、垂直腔面发射激光器VCSEL 优点：① 实现极低阈值工作；② 平行光互连和光信息处理；③ 圆形光斑，发散角小，方向性好；④ 动态单纵模工作；⑤ 高密度集成；⑥ 适合光电集成电路OEIC 结构。
五、数字光发送机基本组成，各单元模块功能？采用直接调制（IM ）的光发送机主要包括：输入电路（输入盘）和电／光转换电路（发送盘）。
（1）均衡器的作用是对由PCM 电端机送来的HDB3码或CMI 码流进行均衡，用以补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的幅度、阻抗适配，以便正确译码。
（2）码型变换的作用是将适合在电缆中传输的双极性码，通过码型变换转换为适合于光纤线路传输的单极性码。
（3）扰码电路的作用就是当线路码流出现长连“0”或长连“1”的情况 ，有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，从而使“0”、光信号输出NRZ 码HDB3(CMI)电信号输入均衡放大码型变换信号扰码线路编码驱动电路光源时钟提取APC ATC 光监测告警输出输入盘发送盘“1”等概率出现，便于接收端提取时钟信号。
光纤通信复习整理
第一章1 什么是光纤通信？光纤通信是以光波作载波，以光纤为传输媒介的通信方式。
2 什么是光纤通信系统？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。
3 光纤通信系统的组成强度调制/直接检波（IM/DD)的光纤数字通信系统，主要由发送机，信道，接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
(1)信源：将非电信号转换成电信号(2)调制器（模拟/数字）：将电信号转换成适合传输的形态，将这种信号加载到由载波源产生的载波上。
(3)载波源：产生携带信息并与之一起传播（用LED/LD 产生光载波）(4)信道耦合器：将功率送进信道（低损耗，较大的光接收角）(5)光放大器：放大弱信号的功率(6)中继器（数字系统中）：将微弱的并已失真的信号转换成电信号，然后还原成原来的数字脉冲串。
(7)信道：发送机和接收机之间的传输路径(8)检测器：将光波转换成电流(9)信号处理器：对信号的放大和滤波(10)信宿：接收来自信号处理器的信号，必要时将其转换成声波或者可视图像信源——调制器——载波源——信道耦合器——光放大器——中继器——光放大器——检测器——光放大器——信号处理器——信宿4 dB/dBm 的换算12lg 10P P dB = 级联系统：12lg 1023lg 1034lg 10P P P P P P dB ++= 2lg 10P dBm = 令P1=1mw ，并且P2也以mw 为单位时，可得dBm 值。
5 什么是3dB 损耗？功率变化-3dB 时，称为3dB 损耗。
6 光的属性波动性：将光看成振荡频率很高，波长极短的电磁波（红外光，可见光，紫外光）粒子性：将光看成是由许多的光子组成7 光纤的优点（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输损耗小，中继距离长（3）具有抗射频干扰和抗电磁干扰能力（4）无串音干扰，一定程度可以保证通信的安全性和私密性（5）光纤线径细，重量轻，机械强度大，柔韧性好（6）原材料资源丰富，可节约金属材料（7）耐腐蚀，寿命长（8）绝缘性（9）成本低8 光纤工作波长目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.85um ，1.26—1.75um 的波长区（传输窗口）。
光纤通信重点考点
典型例题STM-1光帧的结构包含哪几部分？传输速率是如何定义的？激光是通过什么产生的（C）受激辐射多模光纤：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 m左右），适用于中容量、中距离通信。
光纤的单模工作条件为0＜V≤2.4048 多模工作条件为V＞2.4048 2. 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适用于大容量、长距离通信。
受激吸收：在外来入射光的作用下，处在低能级上的电子可以吸收入射光子的能量而跃迁到高能级上。
数值孔径: 入射到光纤端面的光线并不能全部被光纤所传输，只是在光纤端面临界入射角范围内的入射光可以在光纤内传输，取这个角度的正弦值称为数值孔径。
1.光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
A.光波B.电信号C.微波D.卫星2.要使光纤导光必须使（B ）A.纤芯折射率小于包层折射率B.纤芯折射率大于包层折射率C.纤芯折射率是渐变的D.纤芯折射率是均匀的3.（ D ）是把光信号变为电信号的器件A.激光器B.发光二极管C.光源D.光检测器4.SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（A ）kbit／s。
A.155520B.622080C.2488320D.9953280ITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。
A、1985B、1970C、1988D、19906.掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（ B ）nm波段。
A.1310B.1550C.1510D.8507.发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ B ）。
A.受激吸收B.自发辐射C.受激辐射D.自发吸收8.光纤通信指的是（B ）A .以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式B .以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式C .以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式9.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A )A.n1≈n2B.n1=n2C.n1>>n2D.n1<<n210.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B )A.光纤的型号B.光纤的损耗和传输带宽C.光发射机的输出功率D.光接收机的灵敏度11.光纤单模传输条件，归一化频率V应满足（B ）A.V>2.405B. V<2.405C.V>3.832D.V<3.83212.光纤包层需要满足的基本要求是( A )A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低B. 包层不能透光，防止光的泄漏C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须比空气低13.在激光器中，光的放大是通过（ A ）Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的14.STM-64信号的码速率为( D )A．155.520 Mb/s B．622.080 Mb/s C．2 488.320 Mb/s D．9 953.280 Mb/s 15.数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为（ A ）dBm。
光纤通信复习重点
光纤通信复习重点题型：填空、选择、判断（30'、问答（40'、计算（30'第一章概论1.2.2 光纤通信的优点（少^）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）抗电磁干扰性能好5）泄露小，保密性能好6）节约金属材料，有利于资源合理使用1.3 光纤通信系统的基本组成发射卜---- 基本光纤传输系统 ---------- | 接收电信号光信］光信号_ 电信号输入输出输入丨输出作用：1）信息源：把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号2）电发射机：把信息源传递过来的模拟信号转换成数字信号（PCM3）光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术吧光信号最大限度地注入光纤线路。
4）光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的失真和衰减传输到光接收机。
5）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，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号。
光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心。
光接收机最重要的特性参数数灵敏度；6）电接收机：把接收的电信号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息；说明：光发射机之前和光接收机之后的电信号段，光纤通信所用的技术和设备和电缆通信相同，不同的只是由光发射机、光纤线路和光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输；注：计算题3个，全来自第二第三章的课后习题第二章光纤和光缆2.1.1 光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。
（相对折射率差光纤通信复习重点典型值△ = （n 1-n2）/n1，△越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量确越小）2.1.2 光纤类型（三种基本类型）图2.2突变型多模光纤：纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。
这种光纤一般纤芯直径2a=50~80卩m光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。
光纤通信复习
新型的G.
光纤损耗的计算: Loss= P i / P o 谱线宽 20-50nm
调制是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。
P i — 为输入功率 即：L(km)= （Pout-Prec-Ac-Pm）/Af
发散角大，与光纤的耦合效率低 （5-10%）
P o —为输出功率
常以分贝dB来表示 Ltot 所有损耗
DWDM技术 DWDM当前水平：
目前1.6Tbit/s WDM系统已经大量商用。
100km 10.9Tbit/s（273x40Gbit/s） 50GHz S、C和L波段
100km 10.2Tbit/s（256x40Gbit/s）交替75和 50GHz ，C和L波段
CWDM技术 技术参数：
波长组合：三种，即4、8和16个 波长通路间隔：20nm 允许波长漂移±6.5nm
LD特点 ： 受激辐射、相干光、谱线窄、功率高 发光面小、发散较小，与光纤耦合效率高 寿命和可靠性比LED稍低
Table - Comparison of LEDs and Lasers
Characteristic
LEDs
Lasers
Output Power
Pr=10 μW=10log(10μ W/1mW)
<0.1
光检测器和光接收机
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导 体之间，加一层轻掺杂的N型材料，称为I（本征 层）。由于是轻掺杂，电子浓度很低，经扩散后形 成一个很宽的耗尽层。这样可以提高其响应速度和 转换效率。
PIN光电二极管的优点
提高了响应速度
提高了长波的量子效率
噪声小
APD光电二极管 雪崩光电二极管，又称APD（Avalanche
光纤通信考试重点
第一章一．光纤通信的优点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二．光纤通信的缺点1.光纤通信的缺点。
1. 抗拉强度低2. 光纤连接困难3. 光纤怕水四．光发射机的作用不论是数字信号，还是模拟信号，将输入的电信号转换成光信号；将转换后的光信号用尽可能高的效率耦合进入光纤。
光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源。
五．光纤的作用尽可能少的失真，尽可能小的衰减，将光信号传递到接收端----光接收机六．光接收机的作用•将光发射机送出来的光信号转换（还原）成为电信号由V2=u2+w2得到单模传输条件为第二章一．光纤传输特性产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是光纤最重要的传输特性：色散限制系统的传输容量，损耗限制系统的传输距离1.色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分（模式，频率等）的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
2.色散的种类：模式色散，材料色散，波导色散3.光纤色散产生的原因及对光纤传输系统的影响：由光纤中传输的光信号的不同成分的传播时间不同而产生的。
在时域和频域的表示方法不同：从频域上看，色散限制带宽(Bandwith)，用3 dB光带宽f3dB表示；从时域上看，色散产生脉冲展宽(Pulse broadening)，脉冲展宽Δτ表示。
3.光纤损耗损耗的存在———光信号幅度减小————限制系统的传输距离 。
在最一般的条件下，在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化，可以用下式表示α是损耗系数4.损耗的机理包括吸收损耗和散射损耗两部分 吸收损耗 是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。
散射损耗 主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利(Rayleigh )散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。
瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。
《光纤通信》的复习要点
《光纤通信》的复习要点《光纤通信》课程复习要点和重点浙江传媒学院陈柏年（2014年6⽉）第⼀章概述1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信⽅式。
2、光纤通信发展历程：（1）光纤模式：从多模发展到单模；（2）⼯作波长：从短波长到长波长；（3）传输速率：从低速到⾼速；（4）光纤价格：不断下降；（5）应⽤范围：不断扩⼤。
3、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接⼝设备。
第⼆章光纤光缆⼀、光纤（Fibel）1、光纤三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。
2、各类光纤的缩写和概念：SIF（突变型折射率光纤），GIF（渐变折射率光纤）；DFF（⾊散平坦光纤）、DSF（⾊散移位光纤）；MMF（多模光纤），SMF（单模光纤）；松套光纤，紧套光纤。
⼆、光的两种传输理论（⼀）光的射线传输理论1、光纤的⼏何导光原理：光纤是利⽤光的全反射特性导光；纤芯折射率必须⼤于包层折射率，但相差不⼤。
2、突变型折射率多模光纤主要参数：★（1）光纤的临界⾓θc：只有在半锥⾓为θ≤θc的圆锥内的光束才能在光纤中传播。
★（2）数值孔径NA：⼊射媒质折射率与最⼤⼊射⾓（临界⾓）的正弦值之积。
与纤芯与包层直径⽆关，只与两者的相对折射率差有关。
它表⽰光纤接收和传输光的能⼒。
（3）光纤的时延差Δτ：时延差⼤，则造成脉冲展宽和信号畸变，影响光纤的容量，模间⾊散增⼤。
3、渐变型折射率多模光纤主要参数：（1）⾃聚焦效应：如果折射率分布恰当，有可能使不同⾓度⼊射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传输，同时达到光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期。
（2）光纤的时延差Δτ：⽐突变型光纤要⼩，减⼩脉冲展宽，增加传输带宽。
（⼆）光纤波动传输理论★1、光纤模式：⼀个满⾜电磁场⽅程和边界条件的电磁场结构。
表⽰光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截⾯的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。
光纤通信重点
第一章光纤通信系统概述•光纤通信的三个主要通信窗口的情况；850nm：影响第一代光纤通信的主要因素是多模光纤中的模式色散1330nm：影响第一代光纤通信的主要因素是多模光纤中的模式色散1550nm：限制因素：在1.55μm处的非零色散.•光纤通信的主要特点；1.光波系统的容量远大于电波系统2.光波作为信息载体，提供高速大容量通信：光载波带宽远大于微波带宽3.光纤作为传输介质，提供较小的中继距离：光纤损耗远小于同轴线的损耗4.光纤作为对信号的封闭系统：抗电磁干扰、保密性好5.光纤纤芯细质量极轻，制成设备质量轻体积小6.光纤的缺点，抗拉强度低，光纤连接困难.第二章光纤传输线理论一、主要概念：1、单模光纤、多模光纤；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，适用于高码速传输多模光纤的定义是：在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则称为多模光纤2、子午光线、空间光线；子午光线（Meridian Ray）：处在一个平面内（包括光纤轴线的平面，称之为子午面），经过光纤轴线在周围边界间作内部全反射的光线空间光线（Skew Ray）：不交轴光线3、相对折射率差、光纤的数值孔径；相对折射率差：数值孔径：表征一根光纤捕捉光的能力，4、模式色散、材料色散、波导色散；模式色散：同一频率成分由不同模式组成材料色散：一个光信号由不同频率组成，波导色散：同一模式含有不同频率成分5、光纤归一化频率；6、色散位移光纤（DSF）、色散平坦光纤（DFF）、色散补偿光纤（DCF）；色散位移光纤在1.550um处色散系统数接近于零，损耗的统一，克服了单模光纤的不足，是线性传输的首选光纤。
色散补偿光纤法就是用一段在 1.550um处具有负色散系统数的光纤去抵消常规光纤或非零色散位移光线中的正色散系数7、偏振模色散；两个偏振方向的传输常数不同，导致的色散二、主要技术原理及分析：1、单模光纤的基本结构和主要特点。
光纤通信复习题要点
第一章光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相关技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分光通信发展受阻的原因：1.光向四面八方散射时，光强减弱 2.不能通过障碍物高锟指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10-6以下，光纤损耗就可以减小到10 。
再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几。
光纤通信得以快速发展重要条件：1. 低损耗光纤 2. 光源（半导体激光器）全波光纤：能够在1260 ~ 1675整个范围内都可用来进行光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑1. 低损耗光纤的研制成功 2. 连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一种玻璃丝，其材料是石英（2），是通信网络中信息的优良传输介质光纤通信的发展趋势1. 光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展2. 从低速系统向高速系统发展3.从陆地向海地发展4.从光传输电交换向网络的全光化发展5.向光纤技术和以太技术结合的方向发展光纤通信的优点：1. 频带宽、传输容量大2. 损耗小、中继距离长3. 重量轻、体积小4. 抗电磁干扰性能好5. 泄漏小、保密性好6. 节约金属材料，有利于资源合理使用传统上，以服务范围把网络分为三类:(1) 局域网，服务范围2 ，如以太网，信令环和信令总线;(2) 城域网，服务范围100 ，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统;(3) 广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。
三代网络技术比较1. 全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限；2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代网络。
光纤通信复习重点
光纤通信复习重点《光纤通信》课程复习提纲2012.61.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). 抗电磁⼲扰性能好(5). 泄漏⼩，保密性能好(6). 节约⾦属材料，有利于资源合理使⽤2.光纤通信系统的基本组成(单向传输)3.光纤通信对光源的要求对光源的要求：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。
4.直接调制和间接调制直接调制是⽤电信号直接调制半导体激光器或发光⼆极管的驱动电流，使输出光随电信号变化⽽实现的。
这种⽅案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。
外调制是把激光的产⽣和调制分开，⽤独⽴的调制器调制激光器的输出光⽽实现的。
外调制的优点是调制速率⾼，缺点是技术复杂，成本较⾼，因此只有在⼤容量的波分复⽤和相⼲光通信系统中使⽤。
5.光接收机由光检测器、放⼤器和相关电路组成光接收机由光检测器、放⼤器和相关电路组成；光检测器是光接收机的核⼼。
光接收机最重要的特性参数是灵敏度。
灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能⼒。
6.检测⽅式有直接检测和外差检测的区别。
检测⽅式有直接检测和外差检测两种。
直接检测是⽤检测器直接把光信号转换为电信号。
这种检测⽅式设备简单、经济实⽤，是当前光纤通信系统普遍采⽤的⽅式。
外差检测要设置⼀个本地振荡器和⼀个光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产⽣差拍⽽输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换为电信号。
外差检测⽅式的难点是需要频率⾮常稳定，相位和偏振⽅向可控制，谱线宽度很窄的单模激光源；优点是有很⾼的接收灵敏度。
基本光纤接收发射7.灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能⼒。
灵敏度主要取决于组成光接收机的光电⼆极管和放⼤器的噪声，并受传输速率、光发射机的参数和光纤线路的⾊散的影响，还与系统要求的误码率或信噪⽐有密切关系。
光纤通信复习要点
光纤通信复习要点第⼀章1.光纤通信的定义光纤通信是采⽤光波作为信息载体，并采⽤光导纤维作为传输介质的⼀种通信⽅式。
2.光纤通信的优点频带宽，通信容量⼤；损耗低，中继距离长；抗电磁⼲扰；⽆串⾳⼲扰，保密性好；光纤线径细、重量轻、柔软；原材料资源丰富，可节约⾦属材料；耐腐蚀，寿命长。
3.光纤通信的缺点光纤质地脆、机械强度低；需要⽐较好的切割及连接技术；分路、耦合⽐较⿇烦；弯曲半径不宜太⼩。
第⼆章1.光纤的基本结构：折射率较⾼的芯区、折射率较低的包层、表⾯涂敷层。
2.光纤的分类按传播模式分类：单模光纤尺⼨：光纤的纤芯直径尺⼨扩展到⼏个波长（通常是8～12个波长），并且使纤芯包层折射率差很⼩，只允许传输⼀个基模的光纤。
纤芯直径2a=8～10µm(⽆实际意义)，包层直径2b=125µm 。
优点：带宽极宽、衰减⼩。
应⽤：适⽤于⼤容量的光纤通信。
多模光纤尺⼨：远⼤于光波波长，能传输多个模式的光纤。
纤芯直径2a=50µm，包层直径2b=125µm 。
优点：制造简单、接续容易。
缺点：存在模式⾊散，带宽窄。
应⽤：适应于较⼩容量的光纤通信。
3.光纤的传输特性：损耗特性、⾊散特性、⾮线性效应。
第三章简单题：1.半导体发光的机理：半导体材料具有能带结构⽽不是能级结构。
半导体材料的能带分为导带、价带与禁带。
电⼦从⾼能级范围的导带跃迁到低能级范围的价带，会释放光⼦⽽发光。
2.⾃发辐射由于位于⾼能级E2的原⼦是不稳定的，将⾃发地向低能级跃迁，并释放出能量为h ν = E1 - E2的光⼦，这种辐射称为⾃发辐射。
各个处于⾼能级的粒⼦都是⾃发的、独⽴地进⾏跃迁，其辐射光⼦的频率不同，所以⾃发辐射的频率范围很宽。
⾃发辐射产⽣⾮相⼲光。
3.受激辐射若原⼦原来处于⾼能级E2上，被能量为hv的光⼦激发，将向E1能级跃迁，并产⽣能量为hv的光⼦。
两者同频，同相，同偏振，为相⼲光。
这⼀辐射过程称为受激辐射。
光纤通信知识点（大全5篇）
光纤通信知识点（大全5篇）第一篇：光纤通信知识点光纤通信知识点提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？2、光纤通信和电通信的区别。
2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
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）。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
3、弱导波光纤的概念。
4、相对折射率指数差的定义及计算。
5、突变多模光纤的时间延迟。
6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
7、归一化频率的表达式。
8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。
2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
4、什么是粒子数反转分布？5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
6、静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性。
8、DFB激光器的优点。
9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。
11、光电二极管的工作原理。
12、PIN和APD的主要特点。
13、耦合器的功能。
14、光耦合器的结构种类。
15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？17、光隔离器的结构和工作原理。
第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。
2、光电延迟和张驰振荡。
3、激光器为什么要采用自动温度控4、数字光接收机的方框图。
5、光接收机对光检测器的要求。
6、什么是灵敏度？7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？9、数字光纤通信读线路码型的要求。
10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
第五章知识点小结1、SDH的优点。
2、SDH传输网的主要组成设备。
3、SDH的帧结构（STM-1）。
4、SDH的复用原理。
5、三种误码率参数的概念。
6、可靠性及其表示方法。
7、损耗对中继距离限制的计算。
8、色散对中继距离限制的计算。
第七章点知识小结1、光放大器的种类2、掺铒光纤放大器的工作原理3、掺铒光纤放大器的构成方框图4、什么WDM？5、光交换技术的方式6、什么是光孤子？7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式9、相干光通信技术的优点第二篇：光纤通信知识点光纤通信优点光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
光纤通信期末复习重点
一.1 光纤通信的基础：利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信。
光纤通信的载波是光波。
光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频率约为300THZ 频带宽度约为200THZ,在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上.2 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）抗电磁干扰性能好（5）泄漏小，保密性能好（6）节约金属材料，有利于资源合理使用.二1 光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝. 纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输. 纤芯和包层的折射率若分别为n1和n2，光能量在光纤中的传输的必要条件：n1>n22 按折射率分类：突变型，浙变型按传输模式分：多模光纤，单模光纤光纤的三种基本类型：（1）突变型多模光纤：纤芯直径2a=50-80um，光线以拆线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大. 适用于小容量，短距离传输.（2）渐变型多模光纤：纤芯直径2a为50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小，适用中等距离传输，中等容量（3）单模光纤：纤芯直径只有8-10um，光线以直线型状沿纤芯中心轴线方向传播. 信号畸变小，适合长距离传输方式.3 光纤传输原理：全反射数值孔径NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△纤芯和包支的相对折射率差△=（n1-n2)/n1NA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，从光源到光纤的耦合效率越高。
NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量.时间延迟：θ不大时：τ=n1L/c=(n1L/c )*(1+θ1的平方/2) c为光速最大入射角θc和最小入射角0：△τ=θc的平方L/2n1c=(NA*NA)L/2n1c=△n1L/c4 自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P点上渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚集在同一点上，而且这此光线的时间延迟也近似相等。
光纤通信重点
简答1．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？(重)答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
（2）阶跃型光纤的折射率分布() 21⎩⎨⎧≥<=ar n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n c m α 2．简述光纤的导光原理。
答：光纤之所以能够导光就是利用纤芯折射率略高于包层折射率的特点，使落于数值孔径角)内的光线都能收集在光纤中，并在芯包边界以内形成全反射，从而将光线限制在光纤中传播。
3．光纤色散产生的原因有哪些？对数字光纤通信系统有何危害？答：（1）按照色散产生的原因，光纤的色散主要分为：模式（模间）色散、材料色散、波导色散和极化色散。
（2）在数字光纤通信系统中，色散会引起光脉冲展宽，严重时前后脉冲将相互重叠，形成码间干扰，增加误码率，影响了光纤的传输带宽。
因此，色散会限制光纤通信系统的传输容量和中继距离。
4.光隔离器的功能是什么？其主要技术参数是什么？答：光隔离器的功能是只允许光波向一个方向传播，而阻止光波向其它方向特别是反方向传播。
主要技术参数有：插入损耗、隔离度。
5、试说明LD 的工作原理。
答：当给LD 外加适当的正向电压时，由于有源区粒子数的反转分布而首先发生自发辐射现象，那些传播方向与谐振腔高反射率界面垂直的自发辐射光子会在有源层内部边传播、边发生受激辐射放大（其余自发辐射光子均被衰减掉），直至传播到高反射率界面由被反射回有源层，再次向另一个方向传播受激辐射放大。
光纤通信系统重点复习
光纤的传输理论光纤主要是由纤芯、包层和涂敷层构成。
纤芯是由高度透明的材料制成的；包层的折射率略小于纤芯，从而造成了一种光波导效应，使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输；涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时又增加了光纤的柔韧性。
在涂敷层外，往往加有塑料外套。
根据光纤的原材料分类，可分为石英系光纤，多组份玻璃纤维，塑料包层光纤，全塑光纤。
根据光纤横截面上折射率的分布情况来分类，光纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型（梯度折射率型）。
根据光纤中的传输模式数量分类，光纤可分为多模光纤和单模光纤。
数值孔径：NA= ，数值孔径表示光纤的集光能力。
最大时延差：；相对折射率差：；单位长度光纤的最大群时延差：损耗和色散是光纤的两个主要传输特性。
0.85μm,1.3μm,1.55μm左右是光纤通信中常用的低损耗窗口。
色散可分为，材料色散，波导色散和模式色散。
模式色散：多模光纤中各模式在同一频率下有不同的群速度，因而形成模式色散。
材料色散：材料色散是石英的折射率随波长而变所引起的。
波导色散：是模式本身的色散。
对光纤的某个模式，在不同的频率下，由于群速不同，故引起色散。
在多模光纤中，模式色散的影响是主要的。
在单模光纤中，主要存在材料色散、波导色散和偏振模色散。
偏振模色散是由于沿两个不同偏振方向传播的同一模式的群时延差所造成。
归一化频率（归一化波导宽度）：若波导的归一化频率V>2.4048，则TE01(TM01)模就能在光纤中存在；反之若波导的归一化频率V<2.4048，则TE01(TM01)模就不是导模。
在所有的导模中，只有HE11模式的截止频率为零，亦即截止波长为无穷大。
HE11模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。
如果光纤的归一化频率V<2.405，光纤中只有HE11.阶跃折射率光纤中导模总数为：M≈，导模数目是由光纤的归一化频率所决定的。
g→∞时的传导模式的数量为：M= ，g=2时的传导模式的数量为：M=单模光纤的发展：常规单模光纤（G.652光纤），这种光纤的零色散波长在1.31μm。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光纤通信复习重点题型:填空、选择、判断(30’)、问答(40’)、计算(30’)第一章 概论1、2、2 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）抗电磁干扰性能好5）泄露小,保密性能好6）节约金属材料,有利于资源合理使用1、3 光纤通信系统的基本组成基本光纤传输接 收发 射作用:1）信息源:把用户信息转换为原始电信号,这种信号称为基带信号2）电发射机:把信息源传递过来的模拟信号转换成数字信号(PCM)3）光发射机:把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术吧光信号最大限度地注入光纤线路。
4）光纤线路:把来自光发射机的光信号,以尽可能小的失真与衰减传输到光接收机。
5）光接收机:把从光纤线路输出、产生畸变与衰减的微弱光信号转换为电信号,并经其后的电接收机放大与处理后恢复成基带电信号。
光接收机由光检测器、放大器与相关电路组成,光检测器就是光接收机的核心。
光接收机最重要的特性参数数灵敏度;6）电接收机:把接收的电信号转换为基带信号,最后由信息宿恢复用户信息; 说明:光发射机之前与光接收机之后的电信号段,光纤通信所用的技术与设备与电缆通信相同,不同的只就是由光发射机、光纤线路与光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输;注:计算题3个,全来自第二第三章的课后习题第二章 光纤与光缆2、1、1 光纤结构光纤就是由中心的纤芯与外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。
(相对折射率差典型值△=(n1-n2)/n1,△越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量确越小)2、1、2 光纤类型(三种基本类型) 图2、2突变型多模光纤:纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2。
这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm,光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点就是信号畸变大。
渐变型多模光纤:纤芯中心折射率最大为n1,沿径向r 向外围逐渐变小,直到包层变为n2。
这种光纤一般纤芯直径2a 为50μm,光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点就是信号畸变小。
单模光纤:折射率分布与突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。
因为这种光纤只能传输一个模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。
2、2 光纤传输原理 (展宽 衰减的原因)2、2、1几何光学方法(几个基本物理量的计算、效应、单模就是重点)1）突变型多模光纤数值孔径:定义临界角θc 的正弦为数值孔径(NA) NA 表示光纤接收与传输光的能力,NA(或θc)越大,光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高。
对于无损耗光纤,在θc 内的入射光都能在光纤中传输。
NA 越大,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信号畸变越大,因而限制了信息传输容量。
时间延迟: 这种时间延迟差在时域产生脉冲展宽,或称为信号畸变。
由此可见,突变型多模光纤的信号畸变就是由于不同入射角的光线经光纤传输后,其时间延迟不同而产生的。
2）渐变型多模光纤 渐变型多模光纤具有能减小脉冲展宽、增加带宽的优点。
自聚焦效应:不同入射角相应的光线,虽然经历的路程不同,但就是最终都会聚在同一点上。
渐变型多模光纤具有自聚焦效应,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。
2、2、2 光纤传输的波动理论单模光纤的模式特性1)单模条件与截止波长∆≈-=212212n n n NA ∆≈==∆cL n NA c n L c n L c 12121)(22θτ传输模式数目随V 值的增加而增多。
当V 值减小时,不断发生模式截止,模式数目逐渐减少。
特别值得注意的就是当V<2、405时,只有HE11(LP01)一个模式存在,其余模式全部截止。
HE11称为基模,由两个偏振态简并而成。
由此得到单模传输条件为 可以瞧到,对于给定的光纤(n1、n2与a 确定),存在一个临界波长λc,当λ<λc 时,就是多模传输,当λ>λc 时,就是单模传输,这个临界波长λc 称为截止波长。
2）光强分布与模场半径通常认为单模光纤基模 HE11的电磁场分布近似为高斯分布 Ψ(r)=Aexp 式中,A 为场的幅度,r 为径向坐标,w0为高斯分布1/e 点的半宽度,称为模场半径。
3）双折射把两个偏振模传输常数的差(βx-βy)定义为双折射Δβ, 通常用归一化双折射β来表示 式中, =(βx+βy)/2为两个传输常数的平均值。
把两个正交偏振模的相位差达到2π的光纤长度定义为拍长Lb= 2、3 光纤传输特性损耗与色散就是光纤最重要的传输特性。
损耗限制系统的传输距离,色散则限制系统的传输容量。
2、3、1光纤色散(☆☆☆☆☆)三种色散模式色散就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,并与光纤材料折射率的波长特性有关。
材料色散就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(实际光源不就是纯单色光),其传播时间不同而产生的。
这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性与光源的谱线宽度。
波导色散就是由于波导结构参数与波长有关而产生的,它取决于波导尺寸与纤芯与包层的相对折射率差。
说明:色散对光纤传输系统的影响,在时域与频域的表示方法不同。
从频域上瞧,色散限制了传输信号的带宽;从时域上瞧,色散引起信号脉冲的展宽。
理想的单模光纤没有模式色散,只有材料色散与波导色散。
材料色散与波导色散总称为色度色散,常简称为色散,它就是传播时间随波长变化的产生的。
405.222221≤-n n a λπ])([20w r -ββββββ)(y x -=∆=ββ∆22、3、2 光纤损耗光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。
在最一般的条件下,在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化,可以用 表示。
α就是损耗系数。
吸收损耗:由SiO 2材料引起的固有吸收与由杂质引起的吸收产生的。
散射损耗:主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射与由光纤结构缺陷引起。
光纤总损耗α与波长λ的关系可以表示为: α= +B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ) A 为瑞利散射系数,B 为结构缺陷散射产生的损耗,CW(λ)、IR(λ)与UV(λ)分别为杂质吸收、红外吸收与紫外吸收产生的损耗。
第三章 通信用光器件3、1光源光源就是光发射机的关键器件,其功能就是把电信号转换为光信号。
半导体激光器就是向半导体PN 节注入电流,实现粒子数反转分布,产生受激辐射,在利用谐振腔的正反馈,实现光放大而产恒激光震荡的。
3、1、1半导体激光器工作原理与基本结构(三种跃迁,能级跃迁,粒子数分布？如何实现)工作原理:半导体激光器就是向半导体PN 结注入电流实现粒子数翻转分布,产生受激辐射,实现光放大,在利用谐振腔的正反馈而产生激光振荡的。
基本结构:结构中间有一层厚0、1~0、3 μm 的窄带隙P 型半导体,称为有源层;两侧分别为宽带隙的P 型与N 型半导体, 称为限制层。
三层半导体置于基片(衬底)上,前后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里 - 珀罗(FP )谐振腔。
三种跃迁:受激吸收:处于低能级E1的电子,在入射光作用下,它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上;自发辐射:在高能级E2的电子就是不稳定的,即使没有外界的作用,也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量转换为光子辐射出去;受激辐射:在高能级E2的电子,受到入射光的作用,被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量产生光辐射;能级跃迁:电子在E1与E2两个能级之间跃迁,吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足ap dz dp -=4λA波尔条件,即 E2-E1=hf 12,其中 h=6、628×10-34J ·s,为普朗克常数,f 12为吸收或辐射的光子频率;受激辐射与自发辐射光的区别:它们的特点很不相同。
受激辐射光的频率、相位、偏振态与传播方向与入射光相同,这种光称为相干光。
自发辐射光就是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生的,其频率与方向分布在一定范围内,相位与偏振态就是混乱的,这种光称为非相干光。
粒子数分布:低能级E1与处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别为N1与N2。
当系统处于热平衡状态时,存在下面的分布 )12(exp 12kTE E N N --=(k=1、381*10-23为玻尔兹曼常数,T 为热力学温度) N1>N2,即受激吸收大于受激辐射。
当光通过这种物质时,光强按指数衰减, 这种物质称为吸收物质;(正常状态)N2>N1,即受激辐射大于受激吸收,当光通过这种物质时,会产生放大作用,这种物质称为激活物质。
(粒子数反转分布)如何实现粒子数反转分布:半导体激光器就是向半导体PN 结注入电流,实现粒子数反转分布;3、1、2半导体激光器的主要特性(小题 光谱特性 发射波长 温度特性) 发射波长:半导体激光器的发射波长取决于倒带的电子跃迁到价带时所释放的能量。
这个能量近似等于禁带宽度;EgEg 24.1hc ==λ(不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg,所以有不同的发射波长)光谱特性:随着驱动电流的增加,纵模模数逐渐减少,谱线宽度变窄;随着调制电流增大,纵模模数增多,光谱密度变宽。
弛张频率:弛张频率f r 就是调制频率的上限,在接近f r 处,数字调制要产生弛张震荡,模拟调制要产生非线性失真。
温度特性:激光器输出光功率随温度而变化有两个原因:一就是激光器的阈值电流I th 随温度升高而增大,二就是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。
温度升高时,I th 增大,ηd 减小,输出光功率明显下降,达到一定温度时,激光器就不激射了。
当以直流电流驱动激光器时,阈值电流随温度的变化更加严重。
当对激光器进行脉冲调制时,阈值电流随温度呈指数变化,在一定温度范围内,可以表示为)ex p(00th T T I I = (I 0为常数,T 为结区的热力学温度,T 0为激光器材料的特征温度)3、1、4 发光二极管 (对应的瞧瞧就可以)发光二极管(LED)的工作原理与激光器(LD)有所不同, LD发射的就是受激辐射光,LED发射的就是自发辐射光。
发光二极管的优点:与激光器相比,发光二极管输出光功率较小,谱线宽度较宽,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。
3、2 光检测器3、2、1 光电二极管工作原理(光电效应)光电效应:在PN结界面上,由于电子与空穴的扩散运动,形成内部电场。
内部电场使电子与空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动,最终使能带发生倾斜, 在PN结界面附近形成耗尽层。
在耗尽层,会形成光生漂移电流。