光纤通信期末复习重点
光纤通信期末考试复习资料
1·在激光器中，光放大是通过（A）粒子数反转分布….谐振腔来实现的。
2·下列哪些不是要求光接收机有动态接收范围原因（C）系统可能传输多种业务在不同的系统中3·光在通信中要从光纤的…试用中，需要（C）光隔离器4·使用连接器进行光纤链接时，若接头不连续会造成（D）光功率一部分散射损耗以反射形式返回发送端。
5·在系统发射机的调制器前加一个扰码器的作用是（A）保证传输的透明度出现。
6·将光限制在有包层的光纤中的作用原理是（Ｂ）在包层折射边界上的全内反射。
7·下列现象时光色散造成的（B）随距离的…扩展8·光纤相对折射指数差的定义为（C）Δ=(n1^2-n2^2)/(2*n1^2)9 ·不宜在光中传输的的波形为（Ｂ）HDB3码10·单模光纤在信号波长处…20ps/(nm·km)-5ps(nm·km)则光线的总色散为（5ps(nm·km)）11·激光是通过什么产生的（C）受激辐射12·在光纤通信系统的光中继器中，均衡器的作用是（）均衡成有利于判决的波形。
13·随着输入光功率的逐步增加，EDFA输出光功率的变化趋势为（A）先逐步增大，后保持不变。
14·通常根据传播方向上有无电场分量…..分成三类即（D）IE波，TM波，EH波15·在弱导波阶跃光纤中，导波传输的条件为（B）Ｖ＞Ｖｃ16·表征光纤色散程度的物理量是（B）时延差17·利用光放大器是（B）为了补偿光纤损耗18·EDFA在做光中继器使用时，其主要作用（A）光信号放大再生名词解释1. 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＞2.40482. 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。
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。
光纤期末考复习整理
光纤期末考复习整理1. P21966年，英籍华裔学者高锟（光纤通信之父）和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定光纤通信的基础。
（填空）2. P5电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。
光纤通信用的近红外光（波长约为1μm ）的频率（约300THz ）比微波（波长为0.1m~1mm ）的频率（3~300GHz ）高3个数量级以上。
（填空）3. P5什么是光纤通信？光纤通信的优点？以光波为载波，以光纤作为传输介质的通信方式；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。
（简答）4. P14光纤的结构：纤芯、包层、（涂覆层）。
设纤芯和包层的折射率分别为n1、n2，光能量在光纤传输的必要条件是n1>n2。
运用全反射原理。
（填空）5. P15按折射率，光纤类型可分为：突变（阶跃）型和渐变型突变型多模光纤：直径2a=50~80μm ，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。
渐变型多模光纤：直径2a=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。
单模光纤：直径只有8~10μm ，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播，其信号畸变很小。
图2.2 ，看图选择6. P17根据传播条件，定义临界角c θ的正弦为数值孔径。
NA = n 0 sin (θmax ) ==-212221n n n （n 0为空气的折射率=1）。
式中为相对折射率差121/)(n n n -=?。
NA 表示光纤接收和传输光的能力。
1）NA 越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
2）NA 越大经光纤传输后产生的信号畸变越大例题：设光纤的纤芯折射率n 1=1.500，包层折射率n 2=1.485。
光纤通信期末考试资料-书本整理
★★第一章★★★光纤通信：是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
★光纤通信工作在什么区，其波长和频率：目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。
★光纤通信的主要优点：1 通信容量大；2 中继距离远；3 抗电磁干扰能力强，无串话；4 光纤细，光缆轻；5 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
★光纤通信系统：光发送设备、光接收设备、光传输设备。
1 光发送设备：主要有驱动器和光源，其作用试吧店端机输入的信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。
2 光接收设备：主要有光检测器和光放大器，3 光传输设备：短距离的是电缆，长距离时要加中继器。
4 中继器：由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。
作用是将光信号变成电信号。
★★第二章★★★光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，这种相互作用有三种主要过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
自发辐射：该过程与外界作用无关，各个原子的辐射是自发地、独立地进行，彼此毫无关联。
（LED）受激辐射：在受激辐射中，通过一个光子的作用，可以得到两个特征完全相同的光子，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，就可以得到四个特征完全相同的光子，…，如此进行下去，将形成“雪崩”反应。
（LD）受激吸收：该过程对外来光有严格的频率选择性。
★形成粒子反转的条件：首先要有能实现粒子数反转分布的物质，也就是激光器的工作物质，它具有对光信号放大的能力；其次，要实现粒子数反转，还必须从外界输入能量，使工作物质中有尽可能多的粒子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。
这一过程也称为激励。
当激励强度足够大时，便可在一堆激光能级之间实现粒子数反转。
★★第三章★★★通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯度SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。
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。
光纤通信简明教程期末复习重点
光纤通信简明教程期末复习重点第三章习题3-1 填空题(1) 通信用的光纤绝大多数用 材料制成。
折射率高的中心部分叫 ，折射率稍低的外层称为 。
(2) 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为 ，用 表示。
(3) 在阶跃型光纤中， 模是最低工作模式， 是第一高阶模。
(4) 阶跃型光纤的单模传输条件是 。
(5) 渐变型光纤中不同射线具有相同轴向速度的现象称为 。
答案： （1）石英，纤芯，包层（2）数值孔径，NA（3）LP 01，LP 11（4）0＜V ＜2.405（5）光纤的自聚焦现象3-8 对于NA=0.275，n 1=1.487的多模阶跃型光纤，一个光脉冲传输了8km ，求光脉冲展宽了多少？ 解：ns n NA c L c Ln SI08.678487.12103275.01082)(823121=⨯⨯⨯⨯⨯==∆=∆τ第四章习题4-1 填空题(1) 根据半导体的能带理论，能够被电子占据的能带为 、 ，不能被子占据的状态为 。
(2) 在半导体材料中掺杂其他原子，如果在半导体材料中掺杂负电荷的载体以产生大量的电子，这种半导体称为 型半导体；掺杂的是正电荷的载体以产生大量的空穴，则称为 型半导体。
(3) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出的光为 ，这个电流称为 电流。
(4) 半导体材料只有波长为λ＜λC 的光入射时，才能使材料产生光子，所以λC 称为 波长(5) 由于双异质结激光器在有源区两侧，既限制了 ，又限制了 ，故它的光强分布基本被约束在有源区，而且阈值电流大大降低答案：（1）价带 导带 禁带（2）N P（3）激光阈值（4）截止（5）光波载流子4-9 半导体激光器的温度变化对阈值电流有什么影响?温度对激光器阈值电流影响很大，阈值电流随温度升高而加大。
所以为了使光纤通信系统稳定、可靠地工作，一般都要采用自动温度控制电路，来稳定激光器的阈值电流和输出光功率。
光纤通信期末复习
基本光纤传输系统 光 发 射 机 光 接 收 机 电 接 收 机
接收 信 息 宿
光纤线路
电信号 输出 光信号 输入
电信号 输出
基本组成：光发射机、光纤线路、光接收机 6. 光发射机把电信号转换为光信号的两种调制方案：直接调制和间接调制（外调制） 【看图能分辨出】 光纤 激光源 激光源
电信号输入 光纤
第五章
1.
PDH
准同步数字系列 【英文简写】
一种是以 1.544Mb/s 为第一次基础速率，一种是以 2.048Mb/s 为第一级基础速率
SDH
同步数字系列
【英文简写】
2. STM-N 帧有 9 行， 每行由 270× N 个字节组成。 每字节为 8bit， 帧周期为 125us， 即每秒传输 8000 帧。 对于 STM-1 而言，传输速率为 9*270*8*8000=155.520Mb/s。 3. 三种误码率： 1) 劣化分 误码率为1 × 10−6 时。T0 为 1min 是合适的。 2) 严重误码秒（SES） 监测时间 TL 为一个月，取样时间 T0 为 1s。定义误码率劣于1 × 10−3 的秒钟数为严重误 码秒（SES） 3) 误码秒（ES） TL 为一个月。HRX 指标要求误码秒占可用秒的百分数小于 8%。 4． （固定帧周期）
第八章
1. 自愈网：所谓自愈网，就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到 网络曾出现故障，其基本原理就是使网络具备发现替代传输路由并重新确立通信的能力。 自愈环结构分为两大类：通道倒换环和复用段倒换环 四种典型自愈环结构： 1) 2) 3) 4) 二纤单向通道倒换环 二纤单向复用段倒换环 四纤双向复用段倒换环 二纤双向复用段倒换环
光纤通信复习 资 料
复习资料1、光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式。
2、光缆大体上都是由缆芯，和三部分组成。
3、光波分复用传输系统有双纤单向传输和两种结构形式4、LED光源主要用于低速，短距离光波系统的情况，而，中采用LD光源。
5、1966年，英籍华人博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
6、光纤的和是限制光纤通信线路中继距离的主要因素7、数值孔径（NA）越大，光纤接受光纤的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越。
8、LED的基本结构可分为两类，即面发光LED 和。
9、光发送机的作用是将转为，并将生成的信号注入。
10、LD是一种阈值器件，它通过受激辐射发光，具有输出功率大，输出光发散角 ,与单模光纤耦合效率，辐射光谱线窄的特点。
11、光波分复用传输系统有双纤单向传输和两种结构形式12、普通单模光纤G.652的零色散波长是，色散位移光纤G.653的零色散波长是。
13、准同步数字体系有两种制式，一种是以 Mb/s为基群的T系列（日美采用）；另一种是 Mb/s为基群的E系列（中国、欧洲采用）14、光纤通信的最低通信窗口波长是，零色散波长是。
15、允许单模传输的最小波长称为。
16、在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为复用。
17、温度升高时，LED光源线宽，峰值波长向方向移动。
18、对光检测器的基本要求是高的，低的和快的。
19、光纤的基本特性参数是和色散，其单位分别是dB/Km和。
20、在光通信发展史上，小型光源和两个难题的解决，开创了光通信的时代。
21、确定接收机性能的一个重要参数是接收机灵敏度，它通常定义为在接收机的条件下，所要求的最小平均接收光功率。
22、光纤通信系统一般采用0.85µm、1.31µm、三种波长窗口。
23、光纤通信用光检测器有和。
24、光波复用器件根据分光原理的不同分为、干涉滤波型和。
25、激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现，这是激光器工作的先决条件。
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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。
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。
3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
7、半导体激光器的温度特性。
9、LD 与LED 的主要区别11、光电二极管的工作原理。
13、耦合器的功能。
15、什么是耦合比？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。
3、激光器为什么要采用自动温度控5、光接收机对光检测器的要求。
7、什么是误码和误码率？9、数字光纤通信读线路码型的要求。
10、2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？4、什么是粒子数反转分布？6、静态单纵模激光器。
8、DFB 激光器的优点。
10、常用光电检测器的种类。
12、PIN 和APD 的主要特点。
14、光耦合器的结构种类。
16、什么是附加损耗？2、光电延迟和张驰振荡。
4、数字光接收机的方框图。
6、什么是灵敏度？8、什么是动态范围？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。
3、SDH 的帧结构（STM-1 ）。
5、三种误码率参数的概念。
7、损耗对中继距离限制的计算。
2、SDH 传输网的主要组成设备。
4、SDH 的复用原理。
6、可靠性及其表示方法。
8、色散对中继距离限制的计算。
3、光纤通信和电通信的区别。
第七章点知识小结1、光放大器的种类3、掺铒光纤放大器的构成方框图5、光交换技术的方式7、光孤子的产生机理9、相干光通信技术的优点2、掺铒光纤放大器的工作原理4、什么WDM ？6、什么是光孤子？8、相干光通信信号调制的方式第一章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•光纤通信和电通信的区别。
光纤通信期末考试复习提纲
光纤通信复习提纲题型:一、选择题，共15小题，总计30分二、填空题，共20空,总计20分三、简答题，共4小题,总计20分四、计算题，共3小题，总计30分一、选择题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。
在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（ A ）A.保证传输的透明度B.控制长串“1"和“0”的出现C。
进行在线无码监测 D.解决基线漂移5.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.155520 B。
622080C.2488320D.99532806.掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（ B ）nm波段。
A。
1310 B.1550 C.1510 D.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.下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（ A )A.两者都能提供动态的通道连接B.两者输入输出都是单个用户话路C。
两者通道连接变动时间相同 D。
两者改变连接都由网管系统配置9。
下列不是WDM的主要优点是( D )A。
充分利用光纤的巨大资源 B.同时传输多种不同类型的信号C。
高度的组网灵活性，可靠性 D.采用数字同步技术不必进行码型调整10.下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括( D ）A.全光解复用技术B.光时钟提取技术C.超短波脉冲光源D.匹配技术11。
下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是（ A ）A.光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率B。
光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率C.光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量D。
光纤通信期末重点
2描述光纤线路传输特性的基本参数：损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径3产生光纤衰减的原因：光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少，与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗4光纤衰减系数是如何定义的：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义5插入损耗是什么：是指光传输线路中插入光学部件（如插入连接器或耦合器）所引起的衰减6光纤的带宽与什么有关：光线的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB 时的调制频率。
光纤的带宽近似值与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量7光纤的色散有几种，与什么有关：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性8信号在光纤中传播的色散特性是怎样描述：可以用脉冲展宽、光线的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述9什么是截止波长是指光线中只能传导基模的最短波长，对于单模光纤，其截止波长必须短于传导光的波长10光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响：光纤的色散将使光脉冲在光线中传输过程中发生展宽。
影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小15常见光测试仪表中的1310nm或1550nm指的是什么指的是光信号的波长，光纤通信使用的波长范围处于近红外区，波长在800nm-1700nm之间，常将其分为短波长波段和长波长波段，前者指850nm波长，后者指1310nm和1550nm16在目前商用光纤中，什么波长的光具有最小色散，什么波长的光具有最小损耗1310nm波长的光具有最小色散，1550nm波长的光具有最小损耗17根据光纤纤芯折射率的变化情况光纤如何分类可分为阶跃光纤和渐变光纤，阶跃光纤带宽较窄，适用于小容量短距离通信，渐变光纤带宽较宽，适用于中、大容量通信18根据光纤中传输光波模式的不同光纤该如何分类可分为单模光纤和多模光纤，单模光纤芯径约在1-10um之间，在给定的工作波长上，只传输单一基模，适于大容量长距离通信系统。
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。
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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。
5 归一化频率：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ对于光纤传输模式有模式截止，模式远离截止6 M是模式总数M=（g/g+2)(akn1)的平方△=（g/g+2)V*V/2单模传输条件：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ<=2.405临界波长（截止波长）λc λ<λc 多模传输>单模传输7 光纤传输特性：（1）损耗（2）色散色散是在光纤中传输的光信号，包括：(1)模式色散：多模光纤所特有的色散方式（2）材料色散：（3）波导色散：值永远为负的色散单模光纤的色散：色度色散理想模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散，总称色度色散，是传播时间随波长变化产生的结果色度系数单位：ps/(nm*km)光纤损耗：a=10/L lg(Pi/Po) 单位dB/km损耗包括（1）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。
（2）散射损耗：主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷引起的散射产生的总损耗a和波长λ的关系a=A/λ的4次+B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ)8 应用G.651 多模渐变型（GIF)光纤，发展初期广泛应该用于中小容量，中短距离的通信系统。
G.652 第一代单模光纤，系统的传输暗淡只受损耗限制G.653 色散移们光纤，第二代单模光纤适用于大容量长距离通信系统，掺铒光纤放大器（EDFA)投入应用G.654 1.55um损耗最小的单模光纤，一种用于1.55um改进的常规单模光纤，目的是增加传输距离应用海底光缆。
G.655 非零色散光纤应用于密集波分复用系统，适用于超大距离传复波光纤9 光缆：一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。
特点：（1）拉力特性（2）压力特性（3）弯曲特性（4）温度特性三1 通信用光器件可分为有源器件和无源器件有源器件：光源，光检测器和光放大器无源器件：连接器，耦合器，波分复用器，调制器，光开关和隔离器等目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光二极管或称激光器（LD）和发光二极管（LED)2 光与物质的三咱相互作用：受激吸收，自发辐射，受激辐射。
受激吸收：电子从低级级E1，在入射光作用下，吸级光子的能量后到高级E2。
自发辐射：高能级E2上的电子不稳定，自动跃迁到低级E1上的空穴复合。
受激辐射：高能级E2上的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低级级E1上与空穴复合，释放能量产生光辐射。
3 形成激光的三个必要条件：（1）激活物质（2）外加激励（3）光学谐振粒子数反专分布是产生受激辐射的必要条件，但还不能产生激光。
只有把激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方向进行选择，才能获得连续的光放大和激光振荡输出。
其阀值条件为：γth=a+1/2L LN (1/R1R2)相位条件：L=qγ/2n 或γ=2nl/q4 纵横频率间隔的计算：△f=c/2nl纵横波长间隔与频率间隔关系：△f=△λc/λ的平方5 由温度升高引起阀值电流增加和外微分量子效率减小，造成的输出光功率特性P-I曲线变化6发光二极管有两种类型：（1）正面发光型LED（2）侧面发光型LED7 光检测器是光接收机的关键器件，它的功能是把光信号转换为电信号。
光检测器工作原理：受激吸收有光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD。
8 PIN光电二极管的工作原理和结构：中间是I层是N型掺杂浓度很低的本征半导体;两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，用P+和N+表示。
I层很厚，吸收系数很小，入射光很容易进入材料内部而产生大量电子-空穴时，因而大辐度提高了光电转换效率。
两侧P+层和N+层很薄，吸收入射光的比例很小，I层几乎占据整个耗尽层，因而光生电流中漂移分量占支配地位，从而大大提高了响应速度。
另外，可控制耗尽层的宽度W，来改变器件的响应速度。
9 雪崩光电二极管（APD)：与PIN的区别，增加了附用层，引起电流二次放大。
10 连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件。
11光耦合器：类型：T型耦合器，星形耦合器，定向耦合器，波分复用器/解复用器主要特性：（1）耦合比：一个指定输出端的光功率Poc和全部输出端的光功率总和Pot的比值CR=Poc/Pot=Poc/∑Pon (上标N下标n=1) （2）附加损耗：由散射，吸收和器件缺陷产生的损耗，是全部输入端的光功率总和Pit和全部输出端的光功率总和Pot的比值Le=10lgPit/Pot （3）插入损耗：是一个指定输入端的光功率Pic和一个指定输出端的光功率Poc的比值，Lt=10lgPic/Poc （4）方向性：是一个输入端的光功率Pic和耦合器反射到其它端的光功率Pr的比值，DIR（隔离度）=10lgPic/pt （5）一致性U：是不同输入端得到的耦合比的均匀性，或者不同输出端耦合比的等同性。
隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允旆光波往一个方向上传输，阻止波往其它方向特别是反方向传输。
四1 光端机包括光发射机和光接收机。
光发射机的基本组成(主要有光源和电路两路部分）。
数字光发射机方框图：电信号输入→输入接口→线路编码→调制电器→光源→光信号输出光源→控制电路调制特性：电光延迟和弛张振荡现象，自脉动现象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.数量级为ns 电光延迟和弛张振荡的后果是限制调制速率。
电光延迟要产生码型效应特点：在脉冲序列中较长的连“0”码后出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”码数目越多，调制速率越高，这种效应越明显。
用适当的“过调制”补偿方法，可以消除码型效应。
自脉动现像：某些激光器在脉冲调制基至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡。
2温度控制装置一般至冷器，热敏电阻和控制电路组成。
A TC电路图分析原理(图略）：由R1R2R3和热敏电阻RT组成的换能电桥，通过电桥把温度的变化转换为电量的变化。
运算放大器A的差动输入端跨接在电桥的对端，用以改变三极管V的基极电流。
在设定温度时，调节R3使电桥平衡，A,B两点没有电位差，传输到运算放大器A的信号为零，流过致冷TEC的电流也为零。
当环境温度升高时，LD的管芯和热芯温度也升高，使具有负温度系数的热敏电阻RT的阻值减小，电桥失去平衡。
这时B点的电位低于A点的电位，运算放大器A的输出电压升高，V的基极电流增大，致冷器的TEC 的电流也增大，致冷端温度降低，热沉和管芯的温度也降低，因而保持恒定。
T(环境）上升→T(LD，热沉）反升→RT下降→I（致冷器）反升→T（LD）下降3 光接收机基本组成：包括光检测器，前置放大器，均衡器，时钟提取电路，取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路。
4灵敏度，PPT例题：保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率<P>minPr=10lg[<P>min(w)/10的-3次] dbm5 动态范围（DR)的定义是在限制的误码率条件下，光接收机所能承受的最大平均功率<P>max和所需最小平均接收光功率<P>min的比值，用DB表示，DR=10lg<p>max/<p>min db D=Pmax-Pmin dbm例：某光纤通信系统中光源平均发送光功率为-28dbm，光纤线路传输距离为20KM，损耗系数为0.5dbm/km （1）试求接收端收到的光功率为多少？（2）若接收机灵敏度为-40dbm，试问该信号能否被正常接收？（3）若光源平均发送光功率增大为-10dbm，光接收机刚好能将其正常接收，试求光接收机的动态范围为多少？（1）P=-28dbm-0.5dbm/km *20km=-38dbm (2)-38dbm>-40dbm 所以能正常接收（3）Pmax= -10dbm-0.5*20dbm= - 20dbm 接收机动态范围：D=Pmax-Pmin= -20dbm - ( - 40 dbm) 20 dbm五1 SDH传输网的拓朴结构，由SDH终接设备，分插复用设备ADM，数字交叉连接设备DXC 等网络单元以及连接它们的光纤物理链路构成。
2 SDH帧结构：（1）段开销（SOH），信息载荷（payload）(3)管理单元指针（AU-PTR）要标准容器的甚而上，加入少量通道开销（POH）字节，那组成相应的虚容器VC3 中继距离的设计三种方法：最坏情况法，统计法，半统计法系统传输速率较低，光纤损耗系统较大，中继距离主要受光纤线路损耗的限制L<=（Pt-Pr-2ac-Me)/(af+as+am)( Pt为平均发射光功率dbm ，Pr为接收灵敏度dbm，ac为连接器损耗db/对，Me为系统余量db,af为光纤损耗系统db/km，as为每千米光纤平均接头损耗db/km，am为每千米光纤线路损耗余量db/km,L为中继距离km)系统传输速率较高，光纤线路色较大，中继距离主要受色散（带宽）的限制L=ε*10的-6次/（Fb |Co|σλ) λ为下标（Fb是线路码速率MB/S，Co是光纤的色散系统ps/(nm*km),σλ为光源谱宽，对于多纵模激光器（MLM-LD)，ε=0.115，对于单纵模激光器（SLM-LD），ε=0.306）从损耗限制和色散限制两个计算要中，选取较短的距离，作为中继距离计算的最终结果.六七1 掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理：在掺铒光纤（EDF）中，铒离子（Er3+)有三个能级：其中能级1代表基态，能量最低;能级2是亚稳态，处于中间能能；能级3代表激发态，能量最高.当泵浦光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态（1-3）.但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2.如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态（2-1），产生受激辐射光，因而信号光得到放大。