光纤通信期末复习重点
光纤通信技术期末复习资料试题
光纤通信技术期末复习资料试题
光纤通信技术复习
1、⽬前，通信⽤光纤的纤芯和包层绝⼤多数是由材料构成的。
2、STM－4⼀帧的字节数是。
3、EDFA泵浦光源的典型⼯作波长是。
4、为了得到较好的信噪⽐，对光接收机中前置放⼤器的要求是。
5、随着激光器温度的上升，其输出光功率会
6、在光纤通信系统中，EDFA以何种应⽤形式可以显著提⾼光接收机的灵敏度。
7、⼯作波长位于附近的单模光纤，可以获得最低损耗。
8、关于半导体光源和半导体光电检测器的偏置电压应分别设置为
9、在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出⼀部分光作为测试⽤时，需要
器来完成。
10、EDFA和激光器的基本构成中都有
11、光纤通信指的是以作载波、以为传输媒介的通信⽅式。
12、光纤单模传输条件，归⼀化频率V应满⾜。
13、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是
14、⽬前光纤通信系统中⼴泛使⽤的调制─检测⽅式是
15、为了使雪崩光电⼆极管能正常⼯作，需在其两端加上电压。
16、1970年出现的第⼀根光纤损耗是。
17、现在通信⽤光纤包层直径⼀般为。
18、在外来光⼦的激发下，低能级E1上的电⼦吸收了光⼦的能中hf（＝E2⼀E1）⽽跃迁到⾼能级E2的过程称为。
19、以下⼏种光纤分别是什么光纤。
20、⽬前世界上敷设的90%光缆线路采⽤以下G.光纤。
21、在多模光纤中占主导地位、最终限制了多模光纤带宽的是⾊散。
22、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是。
23、阶跃型光纤中，导模的传输条件为
24、下列器件的作⽤分别是什么？
A. 光衰减器
B. 光隔离器
C. 光耦合器
D. 光纤连接器
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 SI
08.678487
.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
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结
第一章
1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（SiO2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
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OAM
2、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WDM
1、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
《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)
《光纤通信原理》习题及参考答案
第1讲光纤通信概述
1-1光纤通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。光纤的工作波长为、和。
1-2光纤通信有哪些优点？
第2讲光纤光缆的结构和分类
2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。其中是光纤导光部分。
2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。
2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。
2-4光缆结构包括、和。常用光缆有、、、等结构。
第3讲光纤的导光原理
2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？
2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：
1)光纤的包层折射率n2＝？
2）该光纤数值孔径NA＝？
2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？
2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？
第4讲光纤的损耗特性
2-9 光纤主要的传输特性是和。
2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？
2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？
2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？
第5讲光纤的色散特性
2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？
光纤通信-重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结
第一章
1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光
载波进行传输。在这个过程中，受调制的电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件，则就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数模转换，恢复成原来的信息。这样就完成了一次通信的全过程。
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
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。622080
C.2488320
D.9953280
6.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.850
7.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
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。
光纤通信复习资料
第一章
1光纤通信是以光波为载波，以光纤作为传输媒质的通信方式。主要包括收发信电缆机、光发送接收机端机、传输光纤等几个部分。
2光纤通信工作在近红外区，工作频段167-375THz，工作波长0.8-1.8um。
3光纤通信有3个低损耗窗口，850nm的短波长窗口和1310nm、1550nm的长波长窗口。850nm 是多模窗口，1310nm是单模零色散窗口，1550nm是单模最低损耗窗口。
4光纤通信的特点：1传输频带宽，通信容量大2中继距离远，误码率小3抗电磁干扰能力强，无串话4质量轻，体积小，经济效益好5资源丰富，节约有色金属和能源6保密性好 7抗腐蚀，不怕潮湿
缺点：质地脆、机械强度低、连接比较困难、分路耦合不方便
5光纤通信技术的基本内容：1光纤传输理论与技术、光纤器件2信号传输原理、调制解调方式、信号编码及信道复用等3光源与光发送机4光检测机与光接收机5光纤通信系统的设计、结构及应用6光纤通信技术如光放大器技术、WDM技术、全光网络技术
6目前光纤通信采用的系统：采用光放大器的WDM第四代系统
7光纤多址通信系统即为波分复用系统WDM：几个-几百个波长在单根光纤中一起传输，用光放大器作中继放大，使传输容量提高成千上百倍。
第二章
1光纤的典型结构式多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包涂覆层。光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。包层的折射率为n2(
2光纤根据传输的模式可分为单模和多模，单模光纤纤芯的芯径是4-10um，多模光纤纤芯的芯径为50um，两者的包层一般为125um，涂覆层为5-40um，根据横截面上的折射率可分为阶跃光纤SI和梯度光纤GI。按材料分为石英光纤、塑料光纤和纳米光纤。
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
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
光纤通信系统的基本组成
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
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
光纤类型三种基本类型图
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
光纤通信考点总结
第一章：概论
1. 任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输离。
2. 光纤通信用的近红外光(波长约1 μm)的频率(约300 THz)比微波(波长为0.1 m~1 mm)的频率(3~300 GHz)高3个数量级以上。为便于比较，图1.1给出了相关部分的电磁波频谱。光纤通信用的近红外光(波长为0.7~1.7 μm)频带宽度约为200 THz，在常用的1.31 μm和1.55 μm 两个波长窗口频带宽度也在20 THz以上。
3. 光纤通信的优点：
（1）容许频带很宽，传输容量很大(汗牛充栋)
（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小(特快列车)
（3）重量轻、体积小(瘦身专家)
（4）抗电磁干扰性能好(百毒不侵)
4. 光纤通信系统的基本组成(单向传输)
5. 基本光纤传输系统：光发射机、光纤线路和光接收机
6. 光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。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)。
7. 光发射机把电信号转换为光信号的过程(常简称为电/光或E/O转换)，是通过电信号对光的调制而实现的。目前有直接调制和间接调制(或称外调制)两种调制方案
（1）直接调制：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。
（2）外调制：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。
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
2012.6
1.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。
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结
第一章
1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（SiO2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
光纤通信期末复习题(湖二师物机学院)
光纤通信复习提纲
第一章 光纤的基本理论
一、基本概念
1、什么叫数值孔径？光纤从光源获得的能量和数值孔径之间有何关联？
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度A 对应的正弦值就称做数值孔径。数值孔径表征了光纤的激光能力。数值孔径越大，
光纤手机射线的能力越强获得的能量也越多。NA=∆≈-212221n n n
2、什么叫相对折射率差？如何计算？
n1光纤纤芯的折射率，n2光纤包层的折射率。▲=2
122212/)(n n n -
3、什么叫归一化频率？如何计算？ 表示在光纤中传输的模式数量V=a k n 012∆其中a 表示纤芯的半径 在阶跃光线中模式数量N=2/2V
在渐变光纤中模式数量N=4/2V
4、什么是自聚焦光纤？其主要特点是什么？
折射率是渐变的，n （r ）随着半径r 的增加而减小。折射率分布指数最佳时可以使全部的子午射线以同样的同样速度在光纤中传播，这种模式色散起了均衡作用从而消除了模式色散。
5、什么是单模光纤？什么是多模光纤？在光纤通信中各适用于什么情形？
单模光纤：光纤中之传输一种模式（基模）纤芯直径为4-10um 适用于大容量的长距离的光纤通信系统
多模光纤：光线中传输不止一个模式，纤芯直径一般为50um 包层外径为125um 多模光纤适用于中距离，中容量的光纤通信系统。
6、什么是模场直径？它对于光纤传输有何意义？
光纤横截面上内光功率减小到其最大值的1/e 的宽度，衡量光纤内光斑大小的物理量
模场直径大的光纤，能量在芯子中集中的程度较差包层中存在的光能量角度，光纤弯曲造成的损耗较大不利于光在光线中的传输。模场直径小的光纤，能量在芯子中集中地程度较好光纤弯曲照成的损耗较小
- 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)。
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>n2
2 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)/n1
NA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/c
4 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/q
4 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LED
7 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