第二章光调制.
光纤通信课后习题参考答案
光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．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？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渐变型光纤的折射率分布7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。
试求：（1）光纤的相对折射率差Δ；（2）数值孔径NA；（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。
解：（1）＝n1-n2（2）（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则相当于包层的折射率n2=1，则＝n1-n25而最大为1，所以说只要光纤端面的入射角在90O以（2）若a=5μm，保证光纤单模传输时，＝n1-n2第三章光纤的传输特性2．当光在一段长为10km光纤中传输时，输出端的光功率减小至输入端光功率的一半。
第二章 EXAFS谱学原理
X射线吸收精细结构（x-ray absorption fine structure，简写为XAFS）谱分为X射线吸收近边结构（x-ray absorption near edge structure，简写为XANES）谱和扩展X射线吸收精细结构（extend x-ray absorption fine structure）谱。
由于历史发展的原因和数据处理方法的不同，我们将这两种不同的谱学方法分开讨论，虽然现在我们意识到产生这两种振荡的原因实质上是一致的，即起源于被X射线激发出来的吸收原子内壳层电子（称光电子）的散射效应。
在介绍EXAFS方法之前，我们不妨先简单回顾一下EXAFS和XANES的发展历程，这对于我们理解这一独特实验方法大有好处。
§1. XAFS的发展历史和特点Frickle和Hertz在1920 年首次从实验上观察到XAFS现象，完整的XAFS 谱则由Ray和Kievet等在1929年测量到。
虽然人们很早就观察到XAFS现象，但是对其本质的认识却进展缓慢，经历了漫长的50余年时间。
历史上，很长一段时间内，存在着长程有序（long-range order, 缩写为LRO）理论和短程有序理论（short-range order, SRO）之争。
这是由于吸收边前后不长的1千多电子伏特范围内的不同能量段的精细结构的产生机制略有不同，又由于当时的实验能力不强，做一次实验需要花费一周左右的时间，故进展缓慢。
第一个对吸收边精细结构进行解释的是Kossel于1920年作出的，它指出这些峰是由激发的光电子跃迁到一系列外层未占据轨道造成的。
就现在的观点看来，Kossel理论基本上可以解释XAFS曲线的吸收边前和附近的结构，但是不能解释广延部分和近边部分（吸收边和广延部分之间的几十电子伏特的区域）的结构。
Kronig在1931年第一次利用量子力学观点解释固体物质产生的EXAFS，他认为这是因布里源区边界上的能隙产生的，这是由固体中的排列周期性，即长程有序决定的，这一理论后来被称之为长程有序理论。
第二章 无线通信中的调制技术与
调频信号的产生
直接法： 载波的频率直接随着输入的调制信号的 变化而改变； 间接法 先用平衡调制器产生一个窄带调频信号， 然后通过倍频的方式把载波频率提高到 需要的水平。
F动通信中，调频是更为普 遍应用的角度调制，这是因为FM不管信 号的幅度如何，抗干扰能力都很强; 而在调幅中，正如前面所说的那样，抗 干扰能力要弱得多。
0
1
0
ASK调幅 FSK调频
PSK调相
编码技术
为什么要采用编码技术 减小信源信息的冗余（信源编码：无损 编码/有损编码） 增强信息传输中的抗干扰性（信道编码： 纠错码） 保证信息传输中的保密性（加密编码）
语音编码与语音识别
移动通信中的信源编码技术
在数字通信中，通信质量比模拟通信时有了很 大提高； 但在移动通信中，由于信道环境等因素的影响， 必须采用其它方法来提高传输质量，所以要采 用编码技术；
调制 vs. 解调
调制是通过改变高频载波的幅度、相位 或者频率，使其随着发送者（信源）基 带信号幅度的变化而变化来实现的； 而解调则是将基带信号从载波中提取出 来以便预定的接收者（信宿）处理和理 解的过程。
调制在无线通信的作用
频谱搬移：将调制信号转换成适合于传 播的已调信号； 调制方式往往决定一个通信系统的性能
5. 外层空间传播
电磁波由地面发出（或返回），经低空 大气层和电离层而到达外层空间的传播， 如卫星传播，宇宙探测等均属于这种远 距离传播 电磁波穿过电离层外面的空间的传播， 基本上当作自由空间中的传播。
各个波段的传播特点
1. 长波传播的特点 长波的波长很长(传播比较稳定) 地面的凹凸与其他参数的变化对长波 传播的影响可以忽略； 长波穿入电离层的深度很浅，受电离 层变化的影响很小，电离层对长波的吸 收也不大。 能以表面波或天波的形式传播
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。
通信行业光传输网络优化方案
通信行业光传输网络优化方案第一章光传输网络概述 (2)1.1 光传输网络基本概念 (2)1.2 光传输网络发展现状 (2)1.3 光传输网络优化的重要性 (3)第二章光传输网络拓扑结构优化 (3)2.1 网络拓扑结构分析 (3)2.2 拓扑结构优化策略 (3)2.3 拓扑结构优化案例分析 (4)第三章光传输网络设备优化 (4)3.1 设备选型与配置 (4)3.2 设备功能优化 (5)3.3 设备维护与管理 (5)第四章光传输网络传输介质优化 (5)4.1 传输介质特性分析 (5)4.2 传输介质优化策略 (6)4.3 传输介质优化案例分析 (6)第五章光传输网络路由优化 (7)5.1 路由算法与策略 (7)5.2 路由优化方法 (7)5.3 路由优化案例分析 (7)第六章光传输网络保护与恢复优化 (8)6.1 保护与恢复机制 (8)6.2 保护与恢复策略优化 (8)6.3 保护与恢复优化案例分析 (9)第七章光传输网络功能监控与评估 (9)7.1 功能监控技术 (9)7.2 功能评估方法 (10)7.3 功能监控与评估案例分析 (10)第八章光传输网络故障处理与排除 (11)8.1 故障分类与诊断 (11)8.2 故障处理策略 (12)8.3 故障排除案例分析 (12)第九章光传输网络安全管理 (12)9.1 安全风险分析 (13)9.1.1 物理安全风险 (13)9.1.2 网络安全风险 (13)9.2 安全防护措施 (13)9.2.1 物理安全防护措施 (13)9.2.2 网络安全防护措施 (13)9.3 安全管理案例分析 (14)第十章光传输网络发展趋势与展望 (14)10.1 光传输网络发展趋势 (14)10.2 光传输网络技术展望 (15)10.3 光传输网络市场前景预测 (15)第一章光传输网络概述1.1 光传输网络基本概念光传输网络是一种基于光纤作为传输介质的通信网络，主要利用光波作为信息载体，通过光电转换、光信号放大与调制等技术，实现大容量、高速率的信息传输。
光电子技术基础与应用习题答案
7 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 8 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 9 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 10 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 11 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发，推导波动方程(2-44)。
1. 填空题：
第二章 习题答案(1)
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
7. 有m个相距为d的平行反射平面。一束光以倾角投射至反射面。设每一反射平面 仅反射一小部分光，大部分光仅透射过去；又设各层的反射波幅值相等。证明 当sin=/2d时，合成的反射波强度达到最大值，这一角度称为Bragg角。
第三章复习思考题(13)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(14)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
4. 简述题
第三章复习思考题(15)
第三章复习思考题(16)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。
光纤通信系统的设计与调制技术研究
光纤通信系统的设计与调制技术研究第一章引言随着信息时代的到来，通信技术迅速发展，光纤通信系统成为了传输大容量信号的重要技术。
光纤通信系统的设计与调制技术研究对于实现高速、稳定和可靠的数据传输至关重要。
本章将介绍本文的研究背景和目的，并提出本文的结构。
第二章光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是利用光纤将信号转化为光信号进行传输。
光纤通信系统由光源、调制器、光纤传输介质、光接收器和信号处理器等组成。
光源发出的光信号经过调制器调制后在光纤中传输，然后由接收器接收，并经过信号处理器进行处理。
本章将详细介绍光纤通信系统的基本原理和各个组成部分的功能。
第三章光纤通信系统的设计光纤通信系统的设计涉及到多个方面，包括系统的架构设计、光源的选择、调制器的设计以及信号处理器的性能等。
本章将针对光纤通信系统的设计过程进行详细介绍，并分析各个方面的考虑因素和设计方法。
第四章光纤通信系统的调制技术光纤通信系统的调制技术是实现信号在光纤中传输的关键。
调制技术可以将电信号转化为光信号，并在光纤中进行调制。
常用的调制技术包括直接调制技术、外差调制技术和间接调制技术等。
本章将介绍各种调制技术的原理和特点，并分析它们在光纤通信系统中的应用。
第五章光纤通信系统的性能分析与优化光纤通信系统的性能分析与优化是提高系统传输能力和可靠性的重要手段。
本章将介绍光纤通信系统的性能指标，如位错率、传输速率和信噪比等，并针对这些指标进行系统性能的分析和优化方法的研究。
同时，我们还将讨论如何在系统设计和调制技术中优化性能。
第六章光纤通信系统的应用前景与展望光纤通信系统在当前和未来的通信领域中有着广阔的应用前景。
本章将介绍光纤通信系统在数据通信、视频传输、远程监控和军事通信等领域的应用，同时也对光纤通信系统未来的发展方向进行展望，包括纳米光纤技术、多波长通信技术以及量子通信技术等。
第七章总结与展望本文通过对光纤通信系统的整体设计和调制技术的研究，对光纤通信系统的基本原理、设计方法和性能分析进行了全面深入的探讨。
《光纤通信基础》习题及答案
光栅技术
第二章部分
2.1、光纤的结构由哪几部分组成？各有什么作用？ 答：光纤（Optical Fiber）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。包层为光的传输提供反射 面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 2.2、简述光纤的类型包括哪几种以及各自特点？ 解：实用光纤主要有三种基本类型： 1）、突变型多模光纤（Step Index Fiber, SIF）， 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， 特点是信号畸变大。 2）、渐变型多模光纤（Graded Index Fiber, GIF）， 在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，特点是信号畸变小。 3）、单模光纤（Single Mode Fiber, SMF），折射率分布和突变型光 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。 2.3、色散的产生以及危害？ 答：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；光纤色散 的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。 2.4、光缆的结构分类？ 答：(1) 层绞式结构：层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。 (2) 骨架式结构：架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V 形、U 形 或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置 5~10 根一次涂覆光纤。 (3) 束管式结构：束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整 个纤芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。 (4) 带状式结构：带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后 将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。 2.5、光缆的种类？ 答：根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用
光调制原理
光调制原理光调制是一种利用光信号来传输信息的技术，它在现代通信系统中起着至关重要的作用。
光调制原理是指利用光的特性进行信息传输和处理的基本原理，下面将对光调制原理进行详细介绍。
首先，我们需要了解光的特性。
光是一种电磁波，具有波长和频率。
在光通信中，常用的光波长范围是可见光和红外光，它们具有很高的频率和较短的波长，能够携带大量的信息。
光的特性使得它成为一种理想的信息传输媒介。
在光调制中，我们通常使用调制器来改变光信号的特性，以传输信息。
调制器可以分为两种类型，强度调制和相位调制。
强度调制是通过改变光信号的强度来传输信息，而相位调制则是通过改变光信号的相位来传输信息。
强度调制的原理是利用调制器控制光信号的强度，从而改变光的亮度。
这种方法简单直接，易于实现，但传输速率较低。
相位调制则是通过改变光信号的相位来传输信息，这种方法传输速率较高，但实现起来较为复杂。
在光调制中，我们还需要考虑到光的色散效应和光衰减问题。
色散效应会导致光信号在传输过程中发生频率偏移，影响信息的传输质量。
而光衰减则会使光信号的强度逐渐减弱，降低信息传输的距离和质量。
为了克服这些问题，我们通常会采用光纤作为信息传输的介质。
光纤具有低衰减、高带宽和抗干扰能力强的特点，能够有效地解决光信号传输中的色散和衰减问题。
除了光纤，我们还可以利用光放大器和光调制器等设备来增强光信号的传输性能。
光放大器能够放大光信号，提高传输距离和质量；光调制器则可以实现不同调制方式，满足不同的传输需求。
总的来说，光调制原理是利用光的特性进行信息传输和处理的基本原理。
通过对光的强度和相位进行调制，我们可以实现高速、远距离、高质量的信息传输。
在现代通信系统中，光调制技术已经成为不可或缺的一部分，为人们的生活和工作带来了极大的便利和效益。
光纤通信概论第二章2
满足f(ax+by)=af(x)+bf(y)称为线性系统： 是各分量互不相干的独立贡献 一分耕耘，一分收获！ 否则称为非线性系统！ 非线性是相互作用，而正是这种相互作用，使得 整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不 同于"线性叠加"的增益或亏损。 在光学中，线性与非线性分别表示非功率依赖和功 率依赖。 如果一个光纤系统的参数依赖于光强，就称为非 线性的
材料色散与波导色散
色散(ps/nm.km)
20
材料色散 G652光纤色散 零色散点
单模光纤的色散 D=DM+DW
G653光纤色散 0 波导色散 12701310 1550 在光纤通信波长范围内，波导色散系数为负，在一定的波长范 围内，材料色散和波导色散符号相反 材料色散一般大于波导色散，但在零色散波长附近二者大小可 以相比拟，普通单模光纤在1.31μm处这两个值基本相互抵消
模式色散
High-order Mode (Longer path) Axial Mode (shortest path) core
模式色散：
cladding
Low-order Mode (shorter path)
以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输 入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时 间却不同，出现了时间上的分散，导致脉冲严重展宽
2
FWMratio
PFWM P
P
f 2 A eff
D
色散的分类
模式色散：不同模式不同传输速度，多模光纤特有 色度色散(Chromatic Dispersion)： 通常简称的 色散概念！ 材料色散：不同波长（频率）信号的折射率不同， 传输速度不同 波导色散：光纤的波导结构(不同区域折射率不同) 引起的色散效应 偏振模色散：不同偏振态不同传输速度
第二章激光单元技术之调Q实验
1961年底，邓锡铭几乎与国外同 时，独立提出了高功率激光Q开关原 理。他非常形象 地解释：把Q开关比 喻为一个稍有漏水(自发辐射跃迁)的 抽水马桶，当水箱被灌(光泵注入能量) 满之后水箱底部的盖快速揭开(Q值突 变)，水(激光能量)就一涌而出(激光峰 值功率输出)。采用调Ｑ技术很容易获 得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个 纳秒的激光巨脉冲。
染料调Ｑ结构简单，使用方便，没有电的干扰，但是它是一种被动式Ｑ开关， 产生调Ｑ脉冲的时刻有一定的随机性，不能人为的控制。另外，由于饱和吸收时的 透过率也不是100%，故有一定的光学损耗，影响调Ｑ的效率。
实验仪器
全 反 镜 电光 晶体 4 偏振片 聚光腔 输 出 镜 电光调Ｑ激光器
调Ｑ模块
镀全反 染料盒
危险物上甚至会引起火灾和爆炸。激光器泵浦闪光灯电源、触发电源和调Q电源都使用高
压电，意外触及可造成人身伤害。因此，在实验中应注意以下安全事项： 1、仪器启动后，不准向激光腔内窥视。 2、绝对禁止直接或反射的激光射入眼内，有关人员应配戴激光防护镜。 3、严禁学生实验时打开电源箱外壳，以防剩余电压伤人或损伤仪器。 4、激光器工作时随时注意仪器的运转情况，特别是循环水的流动与否和电源放电声音是 否正常。遇异常情况，请迅速关机；待查明异常情况原因并排除后再行开机工作。
②保持输入能量不变的情况下，将BDN染料盒换成1.06m的全反镜，调整
输出最佳，像纸取光斑观察，然后测量三次取平均，即静态输出激光能量。
③数据处理与电光调Q同。
用于测量激光能量的激光功率能量计
注意事项
脉冲Nd:YAG激光器辐射的激光功率非常高，使用过程中稍有不慎，激光束就会损 伤身体或物品，轻则烧坏衣物，烧伤皮肤，重则造成眼睛永久性失明；如果照射到某些
光纤通信复习资料必看
复习提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？3、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光纤通信复习第一章1.什么是光纤通信?光纤通信,是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式2。
1光电子学简介
短波长~长波长 多模光纤~单模光纤 AlGaAs/GaAs~InGaAsP/InP 波分复用(WDM) 相干通信 光电子集成(OEIC)
三项新技术:
自1970年美国康宁公司研制出石英玻璃光导纤 维后，同年贝尔又试制成半导体激光器，这两 项新技术的结合，开创了光信息传输的新时代。 尽管玻璃光纤具有上述一系列优点，但它有一 个致命的弱点就是强度低，抗挠曲性能差，而 且抗辐射性能也不好。因此，近20多年来，科 学家们一直没有停止过对塑料光纤的探索。 塑料光纤（Plastic Optical Fiber 简称POF）， 又称聚合物光纤（Polymer Optical Fiber,亦简称 POF），是采用聚合物材料或有机材料制备而 成的可传导光功率的传输线。
激光技术开辟了崭新的军事应用，包括：
激光瞄准、制导、测距 激光雷达 激光陀螺 激光引信 激光致盲传感器 高能强激光武器等。
ABL
激光应用本身及其提供的研究手段又促进了物理学的发展
非线性光学成为一个重要研究领域：激光与介质（含大 气）相互作用时产生各种非线性效应的物理本质和规律。
参考文献： 1、Introduction to Optical Electronics, Amnon Yariv, Holt. Rinhart and Winston, 1976, 第二版 2、光电学导论,（上面中译本）A.雅里夫著， 李宗崎译，高鼎三校，科学出版社，1983 3、光波电子学, 董孝义著，南开大学出版社， 1987 4、光电子技术基础, 彭江德主编，清华大学 出版社，1988 5、激光物理, 蓝信炬主编，湖南科学技术出 版社，1981。 (电光、声光、光纤部分）
POF分类方法 按折射率结构： 阶跃折射率分布型SI POF 渐变折射率分布型GI POF； 聚苯乙烯PS 芯POF、 按芯材分类： 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA芯POF等； 按光纤发光特性分类： 侧面发光(Side-Lit或Side-Light )POF （简称SL POF）、 端发光(End-Lit 或End-Light)POF (简称EL POF)； 按POF直径分类； 大芯径(Large-core)POF(简称LC POF) 小芯径POF。
第二章 光辐射的调制 光电技术教学课件
l 1, 2, 3, 4,
5,
6
1 n2
, l
有6个独立的分量。
无电场时，E0，于是
1
n
2
0
1
1
n
2 x
1
n
2
0
2
1
n
2 y
1
n
2
0
3
1
n
2 z
1
0
n 2021/11/20
2 4
1 n2
0
5
1 n2
0
6
0
x2 n2x
y2 n2y
z2 n2z
1
10
施加电场时 E0 ，折射率椭球系数的改变量
和（x2 y）（x2' y）' 绕
z
轴逆时针旋转了45角。
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图. 沿KDP晶体光轴方向加电时，在 垂直光轴的平面内折射率主轴发生旋转
15
在新的感应折射率主轴座标系 x ' y ' z下，
折射率椭球方程变为
x'2 y'2 z'2 1
n2 x'
n2 y'
n2 z'
三个感应主轴的折射率分别为
二氢氨 ADP ，铌酸锂 LiNbO3 (记为 LN)等。以 下结合KDP加以说明。
KDP为单轴晶体，属立方晶系的点群。有
nx ny no ， nz ne 。
Z
x
光轴: 晶体中有一个方向，光沿这个 y
方向传播不发生双折射，这个方向
叫做光轴。
2021/11/20
13
1. KDP的纵向电光效应
如果沿晶体光轴方向加电场，由于
光源的外调制工作原理
光源的外调制工作原理
光源的外调制是指通过外部控制信号来改变光源的亮度、颜色、频率等特性的一种技术。
其工作原理可以分为两种方式：模拟调制
和数字调制。
模拟调制是指通过改变信号的幅度、频率、相位等参数来改变
光源的特性。
其中，幅度调制是指通过改变信号的电压或电流大小
来改变光源的亮度；频率调制是指通过改变信号的频率来改变光源
的颜色；相位调制是指通过改变信号的相位来改变光源的相位。
数字调制是指通过数字信号处理技术来改变光源的特性。
其中，脉宽调制是指通过控制数字信号的高低电平来改变光源的亮度；频
率调制是指通过改变数字信号的频率来改变光源的颜色；相位调制
是指通过改变数字信号的相位来改变光源的相位。
无论是模拟调制还是数字调制，其基本原理都是通过改变控制
信号来改变光源的特性。
这种外调制技术在光通信、光传感、光显
示等领域都有广泛的应用。
光波长调制原理
光波长调制原理
光波长调制是一种调制光信号的技术，通过改变光的波长来实现信号的调制。
光波长调制的原理可以归结为以下几个步骤：
1. 光源发出的连续波长光信号经过调制器件，比如光电调制器或者光纤光栅等。
这些调制器件可以修改光的波长。
2. 调制器件通过某种方式控制光的传输路径长度，导致光的波长发生变化。
一种常用的方法是通过改变调制器件中的电场或者机械应力来改变光纤的折射率。
3. 调制后的光信号经过传输媒介（比如光纤）传输到接收端。
4. 接收端的光解调器件对传输过来的光信号进行解调，恢复信号原本的波长。
光波长调制可以用于光通信系统中的光纤传输、光传感和光网络等领域。
通过调制光信号的波长，可以实现高速、高带宽、低噪声的光通信传输。
需要注意的是，光波长调制和光频率调制是密切相关的。
在某些情况下，光波长调制可以转化为光频率调制来实现。
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光轴: 晶体中有一个方向，光沿这个 方向传播不发生双折射，这个方向 叫做光轴。
2018/10/18
y
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1. KDP的纵向电光效应
如果沿晶体光轴方向加电场，由于 ， E3 E 0 而 E1 E2 ，可以得到在介电主轴坐标系中的 折射率椭球方程为
2 2 x3 x12 x2 2 2γ63 Ex1 x2 1 2 no ne
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3
外调制：在光源外的光路上放置调制器，将欲 传输的信号加载于调制器，透过光的物理性质 将发生变化，实现调制。
电光调制 声光调制 磁光调制 热光效应
激光外调制
体调制 光波导调制
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光调制
光调制：改变光强或频率 光偏转：改变光的方向
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一、
电光效应
晶体的折射率因外加电场而改变的现象称为 电光效应。 外加强电场 各向同性介质 双折射现象 双折射现象 双折射变化
单色自然光 晶体的截面
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O光 e光
通常材料的介电常量 与外电场无关，但当外 加电场较强时，介电常量便有微小的变化，从而引 起折射率变化：
3 1 2 lk Ek n l k 1
其中 lk 称为电光系数张量，共有18个元素， 可表示为6 3 的矩阵。
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11
由于电光晶体的对称性使电光系数减少，具 有对称中心的晶体，其电光系数都为零，故这种 晶体不产生线性电光效应；在没有对称中心的21 个点群中，有20个点群具有线性电光系数。 常用的电光晶体的电光系数值，可查阅有 关书籍和技术手册，当掌握了电光系数后，可 1 对电场的依赖关系，最后代入折 由上式解出 n 射率椭球方程式。
在晶体的介电坐标系中，无外加电场时，描述 晶体光学性质的折射率椭球方程为
2 2 x3 x12 x2 2 2 1 2 n1 n2 n3
其中下标1，2，3分别表示坐标 x、y、z。 当晶体施加任意电场时，晶体的折射率发生变 化，可以把电场对晶体的这种作用归结为折射率椭 球系数的改变。因此，当有电场存在时，折射率椭 球在介电主轴座标系中的方程为
2018/10/18 1
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2
光辐射的现代调制方法：
按调制是在光源内发生还是光源外进行分： 内调制和外调制 内调制：将欲传输的信号直接加载于光源，以 改变光源的输出特性来实现调制； 例：对半导体激光器的驱动电源用调制信号直 接控制，实现对所发射激光强度的调制； 又如：把调制元件放在谐振腔内，用欲传输的 信号控制调制元件物理性质的变化而改变光腔 参数，从而调制激光输出。
1 2 n l
,
1 2 n l
,
有6个独立的分量。
无电场时， E 0 ，于是
1 1 2 2 n 1 n x
0 0
0
1 1 2 2 n 2 n y
0
0
1 1 2 2 n 3 nz
0
1 1 1 2 2 2 0 n 4 n 5 n 6 2018/10/18
3 2 2 n E E E kE n0 2n0
线性电光效应，或 Pockels效应（KDP、 LiNbO3）
、为常量
二次电光效应，或Kerr效应 （BaTiO3、硝基苯液体）
、k由介质本身的性质决定，取决于晶体本身
的结构和对称性。
现在讨论线性电光效应
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, 2 l
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KDP晶体的线性电光效应
常用的电光晶体是一些各向异性的光学晶体， 如磷酸二氢钾 KDP， 磷酸二氘钾 KD * P ， 磷酸 二氢氨 ADP ，铌酸锂 LiNbO3 (记为 LN )等。以 下结合 KDP 加以说明。
KDP为单轴晶体，属立方晶系的点群。有 Z nx ny no ， nz ne 。
4
2.1
机械调制
常用方法:机电振子、旋转调光盘等 用遮光或改变透过率方式作光通量的幅度调制。
M N M
t
N
t
缺点：难进行高频调制、体积较大等
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2.2Leabharlann 电光调制 电光调制就是利用电光效应将电信号调制到 传输的光载波上，进而实现光学控制。 晶体的电光效应可实现对晶体中传播光波的 调制，有相位调制、强度调制和脉冲调制等。 在实际应用中，电光晶体总是沿着相对光轴 的某些特殊方向切割而成的； 电光效应在实际应用中通常有两种方式，即 纵向与横向电光效应；
纵向电光效应
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式中 63 是电光系数的矩阵元。为消除上式中的交 叉项，使得在新的折射率感应主轴坐标系 下成为正椭圆，需进行图1所示的变换， ' ' ' x y）绕 z 即 1 x1 和（ x2 y）（ x2 轴逆时针旋转了45 角。
x 2 y2 z 2 2 2 1 2 n x n y nz
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施加电场时 E 0 ，折射率椭球系数的改变量
1 1 1 2 2 2 n l n l n l
, 0
与外加电场 E E1, E2 , E3 成正比，即
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1 2 xi x j 1 i j n ij
,
1 是对称二阶张量 其中 2 9 n ij
采用下标简化形式以 l 表示 ij ，则 的下标为
ij 11，22，33，23(32)，31(13)，12(21) l 1, 2, 3, 4, 5, 6
第二章 光辐射的调制
调制的目的：光信息系统的信号加载与控制 调制的内容：是指改变光波振幅、强度、相位 或频率、偏振等参数，使之携带信息的过程。 调制的方法：
传统方法：调制盘（对光辐射强度进行调制）； 现代方法：利用外场的微扰引起介质的非线性极 化，从而改变介质的光学性质。在外场下利用光和 介质的相互作用而实现对光辐射振幅频率、相位等 参数的调制。