光纤通信复习资料
光纤通信考试知识点
第一章．概论1. 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。
在光电话问世后光通信进展缓慢，主要原因：没有理想的光源和传输介质。
2. 1966年，高锟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，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
1970年，光纤研制取得了重大突破，低损耗光纤研制成功和激光器研制成功。
3.光纤最低损耗的理论极限值是0.148dB/km,实际使用是0.154 dB/km.4.光纤的工作波长，也是三个损耗很小的波长窗口是0.85um ，1.31 um,1.55 um.同样光纤对不同的光损耗不同，应该选择低损耗的。
5．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 6. .光纤通信系统的基本组成光发射机的功能是把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。
光纤线路的功能是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。
光源激光器的发射波长和光检测器光电二极管的波长响应，都要和光纤这三个波长窗口相一致。
光接收机的功能是把从光纤线路输出、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。
第二章光纤和光缆1.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。
设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2.实用光纤主要有三种基本类型：突变型多模光纤，渐变型多模光纤，单模光纤。
突变型多模光纤纤芯内任意两点折射率相同，渐变型多模光纤以纤芯中心为圆，小于a 的值为半径作圆，圆上所有点折射率相同。
单模光纤输出脉冲最接近于输入脉冲。
系统容量（传输速率）：单模光纤>多模光纤。
光纤通信复习
第一章光纤通信的概念光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式两个基本问题光信号：满足光通信需求，频率稳定、功率高、方向性好传输介质：适合光信号传输，损耗小、物理与化学性质稳定、来源广光纤发明人高琨光纤通信系统框图收端系统容量定义和计算B为比特率，L为无电中继的通信距离BL积越大，通信容量越大。
系统性能的提高就是增大BL积速率越高，相应的中继距离越小，由信号的物理特性决定光纤通信的优势3抗电磁干扰，无串话(4)体积小、重量轻：军用飞机、航天领域(5)原材料丰富，节约有色金属第二章1角度：反射、折射、全反射2全反射的条件3光的色散4激光：光与原子作用的几个过程5组成激光器的三个要素第三章1光纤的工作原理2光纤的单模工作条件、单模截止波长3光纤的损耗特性4光纤的色散特性第四章1LED与LD的工作原理LED:双异质结芯片，把有源层夹在P型和N型限制层中间。
LED 的基本工作原理是光的自发辐射半导体激光器（LD）2LD产生激光的三个条件粒子数反转分布（导带电子＞价带电子外加正向偏压，不断注入电子，在PN结上就会形成粒子数反转分布为了限制载流子和光波的范围一般采用双异质结的结构。
光的正反馈（光的正反馈是通过光学谐振腔实现的它通过光在光学谐振腔的来回往复过程，实现受激辐射的光放大形成光的正反馈。
谐振腔还要满足如下谐振条件q 入=2nL即干涉相长的条件式中，入为激光波长，n为激活物质的折射率，L为光学谐振腔的腔长，q为正整数）满足激光振荡的阈值条件光学谐振腔。
（光学谐振腔实际上存在着两个相反的过程：光增益和光损耗。
光增益：光子在增益介质中，受激辐射的光放大。
增益系数G 光损耗：腔内各种因素引起光子数不断消耗：光学谐振腔的反射镜透射损耗、其他原因引起的损耗。
损耗系数a激光器的阈值条件：G>a，才能建立稳定的激光振荡输出激光。
) 3LD的温度特性温度特性(1)阈值电流It随温度的升高而加大(2)激光二级管的中心波长入随温度升高而变大4光电检测器的工作原理工作原理：半导体的光电效应光电效应: 光照射到半导体的PN结上光子能量足够大，价带电子吸收光子能量，从价带越过禁带到达导带在导带中出现电子，在价带中出现空穴，即电子-空穴对这些电子和空穴由光子产生，即光生载流子光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下，在外电路中出现光电流，在电阻R上检测电压。
光纤通信复习整理
1-1 什么是光纤通信?目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤，它工作在电磁波的哪个区，波长范围是多少？对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
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，波长范围为0.8～1.8μm，对应的频率范围为167～375THz。
2-9 构成激光器的三个基本条件是什么?并说明构成一个激光器需要如下三个要素如图所示：（1）激光工作物质：要有能实现粒子数反转发布的物质。
（2）激励：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数吸收能量后从低能级跃迁到高能级。
（3）光学谐振腔：要产生激光，必须选择传播方向和频率一定的某一光信号优先放大，而把其他方向和频率的光信号加以抑制。
为了获得单色性、方向性都很好的激光，通常在激活介质的两端放置相互平行的发射镜，这对发射镜为端面的腔体叫做光学谐振腔3-7什么是光纤的色散?为什么说光纤的色散会限制系统的通信容量?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，也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，即光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种观象就称为色散。
光纤色散是光纤通信的另一个重要特性，光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。
因此制造优质的、色散小的光纤，对增加通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。
3-8 单模光纤色散的大小与哪些因素有关?色散系数的单位是什么?色散的大小用什么来表示?其单位是什么?单模光纤色散的大小与色散系数D、传输距离L和光源发光的波长范围Δλ有关。
对于单模光纤，色散的大小用时延差来表示，色散系数D工程上单位采用ps/(nm·km)。
4-6光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么?二者有什么联系?响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换能力的物理量。
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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
光纤通信系统必考考点复习资料
光纤通信系统考点一、填空1、光纤通信用光波作为传输信号，用光纤作为传输线路。
2、通信窗口：第一代：波长0.85μm ，损耗3dB/km ；第二代：1.31μm ，0.4dB/km ；第三代：1.55μm ，0.2dB/km ；第四代：WDM ，OA ，EDFA 。
3、通信系统的信号：模拟信号，数字信号。
4、数模转换的方法：取样，量化，编码。
5、比特率：B=1/T 。
6、PDH(准同步数字序列)的两种模式：（1）北美和日本：24路，速率为1.544Mb/s 。
（2）欧洲和中国：30路，速率为2.048Mb/s 。
7、SDH （同步数字序列）：STM-1：155Mb/s ，STM-4：622Mb/s ，STM-16：2488Mb/s ，STM-64：9953Mb/s 。
8、光纤的基本结构：纤芯，包层，涂覆层。
9、导波条件：1020n k n k ≤≤β10、脉冲展宽公式：λτ∆=∆DL （D 为色散系数会给，L 为长度，λ∆为谱宽）11、光纤衰减机理：材料吸收，材料散射，材料辐射。
12、光缆结构：层绞式、骨架式、带状式、束管式。
13、P-I 曲线：工作电流小于阈值电流时，自发辐射，光能量低；工作电流大于阈值电流，产生激光。
14、光谱特性：15、温度特性：T增大，P-I曲线右移，阈值电流增大，斜率减小。
16、数字光接收机的组成：前端：光电检测器与前置放大器；线性通道：主放大器与均衡器；再生电路：判决器与时钟恢复。
17、灵敏度：接收机工作于9-10的BER所要求的最小平均接收光功率P。
r18、光放大器的类型：半导体激光放大器和光纤型光放大器（FRA，FBA，EDFA，FPA）。
19、EDFA增益饱和特性：放大器增益随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢。
20、光放大器的应用：在线，功率放大，前置放大。
21、当比特率小于100Mb/s时，损耗限制为主，大于时，色散限制为主。
二、简答题1、PDH和SDH各表示什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH表示同步数字序列。
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。
光纤通信复习资料
光纤通信复习资料第一章光纤通信总览1、频率、波长、折射率：λ＝c/f 、n=c/v2、光纤通信的三个窗口：850nm 、1310nm 、1550nm3、绝对功率单位dBm 与mW 的转换（3dBm 、-3dBm 、0dBm)分贝毫瓦（dBm ）：功率电平（dBm ）0dBm=1mW ，3dBm=2mW ，-3dBm=0.5mW4、相对功率dB 概念（3dB 、 -3dB 、 0dB)分贝（dB ）：功率比功率比（dB ）12lg 10P P = 分贝（dB ）：相对功率功率加倍即表示3dB 的增益（功率电平增加了3dB ），而功率减半则表示3dB 的损耗（功率电平降低了3dB ）。
功率比为1，就是0dB 。
5、NRZ 和RZ 码的区别NRZ 码：NRZ 码中，传输的数据占满一个比特周期，充满一个完整周期的电流脉冲或光脉冲为1，没有脉冲发送则代表0。
没有误差监控和纠错能力。
RZ 码：每个数据比特编为两个光线路码比特。
单极RZ 码中，“1”码由一个在比特周期的前半部或后半部的半周期光脉冲表示，“0”码则由比特周期内无信号表示。
第二章光纤：结构、导播原理和制造1、光纤基本概念（1）、数值孔径物理意义：数值孔径表示光纤的集光能力。
数值孔径越大，就表示光纤捕捉光射线能力越强。
数值孔径NA=2221n n -。
（2）、截止波长判断光纤中是否是单模工作方式，只有当工作波长大于此截止波长时，才能保证单模工作。
截止波长2221405.22n n a c -=πλ。
对阶跃折射率光纤，V ＝2.405，在该波长处，只有LP01模能在光纤中传输。
1mW P 10log =（3）、单模光纤（V<=2.405)单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模（HE11或LP01）的光纤。
光纤的归一化频率405.2222210≤-=n n a V λπ。
（4）、光纤的信息容量度量脉冲展宽的最终结果是相邻的脉冲相互交叠，交叠到一定程度后，在接收端无法将相邻的脉冲区分开，发生误码。
光纤通信复习资料
一、判断题，正确的打“√”，错误的打“×”（每小题1分，共11分）1、探索时期的光纤通信，主要受光纤的色散因素，限制了光纤通信的发展。
（）2、NA表示光纤接受和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强。
（）3、光纤通信中常用的光源有半导体激光器LD、发光二极管、雪崩光电二极管等（）4、光纤通信中的常用光有源器件为光源、光检测器和光隔离器。
（）5、我国数字光纤通信采用的准同步数字系列PDH和北美相同。
（）6、单模光纤传输的性能优于多模光纤。
（）7、光纤通信中对光源的要求是光谱宽度窄、方向性好。
（）8、WDM技术的最大优点就是能充分利用光纤传输容量大的特点。
（）9、SDH环形网的一个突出优点是具有自愈能力。
（）10、掺铒光纤放大器在一定程度上克服了光纤的色散的问题。
（）11、模拟光纤通信系统对光源的线性要求比数字光纤系统要求高。
（）二、单项选择题（每题2分，共20分））Ａ． 1.31um Ｂ． 1.42um C. 0.85um D. 1.55um2、下列哪一项不是光无源器件?( )A．连接器 B．波分复用器 C．光调制器 D．光检测器3、已知GaAs材料的Eg=1.43eV，则它的发射波长为（）Ａ．0.867um Ｂ．0.854um Ｃ．0.831um Ｄ．0.875um4、已知某数字光接收机的灵敏度为10 uw，则对应的dBm为（）Ａ．15 Ｂ．-15 C. 20 D. -205、一段12Km长得光纤线路，其损耗为2.5dB/km，则需要的输入光功率为（）A．320uw B．330uw C. 300uw D. 350uw6、半导体激光器LD随着调制电流的增大，纵模模数（），谱线宽度（）A．增多、变窄 B．增多、变宽C．减少、变窄 D．减少、变宽7、模拟基带直接光强调制系统所采用的光源是( )A．LD B．LED C．DFB D. APD8、下列不是WDM的主要优点是( )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9、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( )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．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数10、下列哪一个不是SDH网的特点( )A．具有全世界统一的接口标准 B．大量运用软件进行系统配置的管理C．复用映射结构灵活D．指针调整技术降低了设备复杂性三、填空题（每空1分，共25分）1、光纤最重要的两个传输特性是和。
光纤通信复习资料
1.现代光纤通信之父高锟。
2.光纤通信用的近红外光（波长约1um）的频率（约300THz）比微波（波长为0.1~1mm）的频率（3~300GHz）高3个能量级以上。
光纤通信用的近红外光频带宽度约为200THz。
3.光纤通信的优点：容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小，保密性能好；节约金属材料。
4.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。
5.光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
6.光纤类型：突变性多模光纤，渐变型多模光纤，单模光纤。
7.单模光纤：双包层光纤，三角芯光纤，椭圆芯光纤。
8.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汇聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。
9.损耗和色散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带宽。
10.色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。
色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。
11.损耗包括吸收损耗（由氧化硅材料引起的谷游戏有和有杂质引起的吸收产生）和散射损耗（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）。
12.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。
13.光缆可分为层绞式，骨架式，中心束管式，带状式。
14.光缆特性：拉力特性，压力特性，弯曲特性，温度特性。
15.光源功能是把电信号转换为光信号。
16.通信用光器件可以分为有源器件和无源器件。
17.电子跃迁的三种基本方式：受激吸收，自发辐射，受激辐射。
18.受激辐射产生相干光，自发辐射产生非相干光。
19.粒子数反转分部是产生受激辐射的必要条件，但还不能产生激光。
20.形成激光的三个必要条件：工作物质，光学共振腔，激励系统。
21.激光器（LD）发射的是受激辐射光，发光二极管（LED）发射的是自发辐射光。
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。
光纤通信复习资料
光纤通信复习资料第一章概述1.光纤通信有哪些优点？P3-42.光纤通信系统的构成（最基本组成：光发送机，光接收机，光纤线路）P65.光发送机其核心部件？主要采用哪两种器件？P63.为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种。
P74.色散位移光纤在波长λ为处损耗和色散最小。
P76.光接收机的的核心？其广泛使用的器件类型？P75.PDH准同步数字体系基群传输速率为：，其也称为E1，即30/32路PCM。
P7第二章光纤传输理论及传输特性1.光纤包层和纤芯折射率的关系?（n1和n2的大小关系）P92.ITU-T规定的光纤型号包括：G.651光纤（多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653（色散位移光纤）、G.654（低损耗光纤）、G.655（非零色散位移光纤）P103.光缆构成三部分？P114.光纤矢量模式分类：P24当m=0时，可以得到两套独立的分量，一套是Hz、Hr、Eφ，Z 向上只有H分量，称为TE模；一套是Ez、Er、Hφ，Z向上只有E分量，称为TM模。
当m>0时，Z向上既有Ez分量，又有Hz分量，称之为混合模。
若Z向上的Ez分量比Hz分量大，称为EH mn模；若Z向上的Hz分量比Ez分量大，称为HE mn模。
5.问答：何谓模式截止？P24对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大，不能传输。
如果一个传播模，在包层中不衰减，也就是表明该模是传过包层而变成了辐射模，则就认为该传播模被截止了。
所以一个传播模在包层中的衰减常数W=0时，表示导模截止。
（1）m=0(1)当n=1,u=2.40483,此时TE01，TM01模截止(2)当n=2,u=5.520083,此时TE02，TM02模截止因为截止时,W=0,V=u。
此时V（Vc）称为归一化截止频率。
（2）m=1(1)当n=1,u=0,是HE11模的截止频率；(2)当n=2,u=3.83,是HE12模的截止频率；HE 11模的截止频率为0，也就意味当其他模式截止时它仍能传输，所以称其为基模。
光纤通信复习资料
1.光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。
2.光纤通信系统可分为三个基本单元：光发射机、光纤和光接收机。
光发射机：核心部件是光源，光源有发光二极管LED和激光器LD两种。
光纤通信系统对光源的要求有以下几个方面：1.光源发射的峰值波长必须位于光纤低损耗窗口之内，即850nm、1310nm、1550nm。
2.输出的光功率要足够高并且稳定。
3.电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高。
4.单色光和方向性好，以减小光纤材料色散效应，提高光源和光纤的耦合效率。
5.调制特性好，响应速度快，以利于高速度、大容量数字信号的传输。
6.输出特性（功率也电流的特性曲线）的线性度较高，可减小模拟调制时的非线性失真。
消光比：是分别代表逻辑1和逻辑0的最大功率和最小功率之比，通常以DB 为单位，是数字传输光源的一项重要参数。
电信号对光源的调制的两种方式：直接强度调制和外调制。
光发射机的辅助电路：驱动电路、自动功率控制电路APC、自动温度控制电路ATC、光隔离器。
光纤是通信系统的传输介质，是由两种不同折射率的石英玻璃在高温下拉制而成的，一般有三层组成，内层为纤芯n1，传输光信号。
外层为包层n2，使光信号尽能封闭在纤芯中传输。
n1>n2。
光缆：仅有纤芯和包层的光纤称为裸光纤。
它的强度较差，柔韧性无法达到使用的要求所以要经过涂覆层涂层，涂覆层的功能：1.吸附性好，与裸光纤保持坚固的接触。
2.可剥离性，在光纤的连接中剥离力越小越好，以便于安装操作。
3.柔韧性，可以保护光纤免受任何外部损伤。
4.抗潮性，涂覆层可以保护光纤免受湿气影响，从而延缓光纤的老化，增强其稳定性。
5.温度系数与裸光纤一致性，涂覆层的热膨胀系数应与裸光纤的热膨胀系数保持一致，否则，将会导致光纤发生压力的变化，造成光纤的微弯和较大的衰减。
光接收机：光接收机的主要作用是将接收的微弱光信号转变为电信号，再经放大处理，恢复为原来的形式。
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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.光纤通信和电通信的区别。
光纤通信复习
1、光纤通信系统基本组成部分有光发射机，光中继器、光纤和光接收机。
光纤的三个工作波长分别为0.85um，1.31um，1.55um 。
G.652光纤的波长为 1310nm ，G.655光纤的波长为1550nm 。
2、光纤通信系统是以光波为信息载体，光纤为传输介质的通信系统, 其主要组成部分为光发射机，光中继器，光纤和光接收机。
3、光纤的主要损耗是吸收损耗和散射损耗，其色散主要有模式色散，色度色散和偏振模色散。
4、光纤的主要原材料是SIO2，渐变多模光纤纤芯中心折射率最大，光线在这种光纤内以正弦形状沿纤中心轴线方向传播，它的纤芯直径为50um。
5、G.652光纤在1550nm波长区损耗最低，在1310nm波长区色散很小。
6、目前常用的光源有LD和LED，其中LD是物质发生受激辐射过程而发光，而LED是因物质发生自发辐射过程而发光，在数字光纤通信系统中对光源采用强度调制，而收端采用直接检波方法进行检测。
7、影响光接收机灵敏度的主要因素是的噪声，它包括光电检测器的噪声和放大器的噪声。
8、光纤的传输特性是指损耗特性，色散特性和光纤的非线性特性。
光接收机的性能参数主要是光接收机的灵敏度和动态范围。
9、光无源器件主要有光纤连接器，光耦合器，光隔离器，光开关，光波分复用器和光波长转换器。
10、光电检测器的作用是完成光信号到电信号的转换功能，PIN管本质上是外加负偏压的P-N结，其主要噪声是量子噪声和暗电流噪声，APD管还有倍增噪声。
11、SDH是一套可进行信息传输，复用，分插和交叉连接标准化数字信号结构等级。
其基本网元有终端复用器，分插复用器，同步数字交叉连接设备和再生中继器。
12、 LD的发光基础物理过程是受激辐射其组成包含工作物质，泵浦源和光学谐振腔。
13、LD的P-I特性具有阈值特性，其阈值电流随温度升高而加大，当其增大至原来的 1.5 倍时，LD寿命告终。
1 光纤通信系统中常用的光源主要有:( D ) P53A ．光检测器、光放大器、激光器B ．半导体激光器、光检测器、发光二极管C ．PIN 光电二极管、激光、荧光 D. 半导体激光器LD 、半导体发光二极管2 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为( C ) A. 21n n B. 2a C. 21n D.21n n a 3 光纤的连接分为( C ) (P70)A ．固定连接和永久性连接B ．固定连接和熔连接C. 固定连接和活动连接 D ．粘连接和熔连接4 下面说法正确的是（ C ） P19A 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
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光纤通信复习资料.txt如果我能够看到自己的影子，我想它一定很忧伤，因为我把快乐都留在了前面。
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1--雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压（约100V～150V），在PN结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对。
新的电子空穴对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。
如此重复，使载流子和反向光生电流迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应，雪崩过程倍增了一次光生电流，因此，在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。
2分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什么？简答:掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。
采用掺铒单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。
泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；光隔离器作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。
3（1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。
它由光源、驱动器和调制器组成。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
（2）光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。
它由光检测器和光放大器组成。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。
（3）光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。
其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
（4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
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第 2 章 光纤和光缆1.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。
P142.光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
纤芯和包层的相对折射率差Δ=（n1-n2）/n1的典型值，一般单模光纤为0.3%~0.6%， 多模光纤为1%~2%。
Δ越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。
P143. 光纤类型: 突变型多模光纤(SIF);渐变型多模光纤（GIF ）;单模光纤（SMF ）: (a) 双包层, (b) 三角芯, (c) 椭圆芯 P144.定义临界角θc 的正弦为数值孔径： P17 5. 传播时间即时间延迟为：6. 时间延迟差近似为：7. 对于给定的光纤(n1、n2和a 确定)，存在一个临界波长λc ，当λ<λc 时，是多模传输，当λ>λc 时，是单模传输，这个临界波长λc 称为截止波长。
由此得到V=2.405λc /λ；8. 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。
P33 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。
结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。
9.光缆结构和类型：层绞式，骨架式，中心束管式，带状式 10.光纤的特性参数很多，基本上可分为几何特性、光学特性和传输特性三类。
几何特性包括纤芯与包层的直径、偏心度和不圆度；光学特性主要有折射率分布、数值孔径、模场直径和截止波长；传输特性主要有损耗、带宽和色散。
11，1. 剪断法 光纤损耗系数由下式确定， 即式中，L 为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功率和输出光功率(mW 或W)。
P40 2. 后向散射法 瑞利散射光功率与传输光功率成比例。
利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为后向散射法。
P4112，光纤带宽测量有时域和频域两种基本方法。
时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法；频域法是测量通过光纤的频率响应，又称扫频法。
第 3 章 通信用光器1，有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。
光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等。
2，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)和发光二极管或称发光管(LED)， 有些场合也使用固体激光器。
3，激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电流Ith 随温度升高而增大，二是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。
温度升高时，Ith 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。
4，分布反馈（DFB ）激光器与F -P 激光器相比， 具有以下优点： 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。
5，发光二极管(LED)的工作原理与激光器(LD)有所不同， LD 发射的是受激辐射光，LED 发射的是自发辐射光。
LED 的结构和LD 相似，大多是采用双异质结(DH)芯片，把有源层夹在P 型和N 型限制层中间，不同的是LED 不需要光学谐振腔， 没有阈值。
发光二∆≈-=212212n n n NA )21(sec 211111θθτ+≈==c L n c l n c l n ∆≈==∆c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ)/(lg 1021Km dB p p L a =极管有两种类型：一类是正面发光型LED，另一类是侧面发光型LED。
和激光器相比，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。
因此，这种器件在小容量短距离系统中发挥了重要作用。
6，常用的光检测器有：PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)7，对无源光器件要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。
8，连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。
接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。
连接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
9，耦合器类型：T形耦合器，星形耦合器，定向耦合器，波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)10，波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。
11，隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
第 4 章光端机1，P792，对通信用光源的要求如下：P79(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。
(2) 电/光转换效率要高，即要求在足够低的驱动电流下，有足够大而稳定的输出光功率，且线性良好。
发射光束的方向性要好，即远场的辐射角要小，以利于提高光源与光纤之间的耦合效率。
(3) 允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统的大传输容量的要求。
(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。
3，对调制电路和控制电路的要求如下：P79(1) 输出光脉冲的通断比(全“1”码平均光功率和全“0”码平均光功率的比值，或消光比的倒数)应大于10，以保证足够的光接收信噪比。
(2) 输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟(电光延迟)时间，光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。
(3) 对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。
(4) 应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(A TC)， 以保证输出光功率有足够的稳定性。
4，光接收机基本组成：主要包括光检测器、前置放大器、主放大器、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。
P85偏压控制前置放大器AGC 电路均衡器判决器时钟提取再生码流主放大器光信号5，光接收机的噪声有两部分：一部分是外部电磁干扰产生的， 这部分噪声的危害可以通过屏蔽或滤波加以消除；另一部分是内部产生的，这部分噪声是在信号检测和放大过程中引入的随机噪声，只能通过器件的选择和电路的设计与制造尽可能减小， 一般不可能完全消除。
P86光接收机噪声的主要来源是光检测器的噪声和前置放大器的噪声。
因为前置级输入的是微弱信号，其噪声对输出信噪比影响很大，而主放大器输入的是经前置级放大的信号，只要前置级增益足够大，主放大器引入的噪声就可以忽略。
P876，光接收机对码元误判的概率称为误码率(在二元制的情况下，等于误比特率，BER)， 用较长时间间隔内，在传输的码流中，误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示。
P887，灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。
灵敏度Pr 的定义是， 在保证通信质量(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 〉min ，并以dBm 为单位。
由定义得到](10)min([3dBm w P -><8,扰码为了保证传输的透明性，在系统光发射机的调制器前， 需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使其接近于随机序列。
相应地，在光接收机的判决器之后，附加一个解扰器，以恢复原始序列。
扰码与解扰可由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。
扰码改变了“１”码与“0”码的分布， 从而改善了码流的一些特性。
例如：扰码前： 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 …扰码后： 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 …但是， 扰码仍具有下列缺点：① 不能完全控制长串连“１”和长串连“0”序列的出现；② 没有引入冗余， 不能进行在线误码监测；③ 信号频谱中接近于直流的分量较大， 不能解决基线漂移。
因为扰码不能完全满足光纤通信对线路码型的要求， 所以许多光纤通信设备除采用扰码外还采用其它类型的线路编码。
9,mBnB 码mBnB 码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m 个二进制码，记为mB ，称为一个码字，然后把一个码字变换为n 个二进制码，记为nB ，并在同一个时隙内输出。
这种码型是把mB 变换为nB ，所以称为mBnB 码，其中m 和n 都是正整数， n>m ，一般选取n=m+1。
mBnB 码有1B2B 、3B4B 、5B6B 、 8B9B 、 17B18B 等等。
10,插入码插入码是把输入二进制原始码流分成每m 比特(mB)-一组，然后在每组mB 码末尾按一定规律插入一个码，组成m+1个码为一组的线路码流。
根据插入码的规律，可以分为mB1C 码、mB1H 码和mB1P 码。
第 5 章 数字光纤通信系统1，SDH 传输网由SDH 终接设备(或称SDH 终端复用器TM)、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SDH 帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。
图 5.5 给出SDH 帧一个STMN 帧有9行，每行由270×N 个字节组成。
这样每帧共有9×270× N 个字节， 每字节为8 bit 。
帧周期为125 μs ， 即每秒传输8000帧。
对于STM1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。
字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。
SDH 帧大体可分为三个部分：(1) 段开销(SOH)。
段开销是在SDH 帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64 kb/s 的容量)，主要用于运行、 维护和管理，如帧定位、 误码检测、 公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。
9×N 261×N 270×N 对于STM 1 而言， 576 bit 。
由于每秒传输8000帧， 所以SOH 的容量为576×8000=4.608 Mb/s 。
根据图5.3(a)的传输通道连接模型，段开销又细分为再生段开销(SOH)和复接段开销(LOH)。
前者占前3行，后者占5～9行。