光纤通信复习资料必看
光纤通信复习.
复习课第1章概述1.1 光纤通信的基本概念1.1.1 引言利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8-1.8μm的波长区，对应的频率为167-375THz。
区内三个低损耗窗口，分别是：0.85μm，1.31μm 及1.55μm。
1.1.2 光纤通信系统的基本组成强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
图1-3 光纤数字通信系统示意图电发射机输出的脉码调制信号送入光发射机。
光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号，并耦合进光纤。
在通信系统的线路上，目前主要采用单模光纤制成的不同结构形式的光缆。
光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理后，使其恢复为原来的脉码调制信号，送入电接收机。
为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设置光中继器。
光中继器的形式主要有两种，一种是光—电—光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
半导体激光器（LD）光发射机半导体发光二极管（LED）光纤通信系统光中继器：掺铒光纤放大器光电二极管（PIN）光接收机雪崩光电二极管（APD）1.1.3 光纤通信的优越性传输频带宽，通信容量大传输损耗小，中继距离长抗电磁干扰的能力强线径细、重量轻，制作成本低廉，制作原料资源丰富1.2 光纤通信的现状及发展趋势第2章光导纤维2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构S i O2、双层同心圆柱体、外层的折射率比内层低。
图2-1 光纤的结构2.1.2 光纤的分类1. 按照光纤横截面折射率分布不同来划分阶跃型光纤：折射率在纤芯和包层的界面上发生突变。
渐变型光纤：纤芯折射率非均匀，是连续变化的。
2. 按照纤芯中传输模式的多少来划分传输模式：沿光纤传输时可能存在多种不同的电磁场分布形式。
单模光纤：光纤中只传输一种模式。
适用于大容量、长距离传输。
多模光纤：在一定工作波长下，能传输多种模式的介质波导。
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）。
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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
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(<n1)，通常也由SiO2制造，掺杂B2O3及F等以降低折射率。
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。
3数值孔径NA定义：入射临界角&0的正弦即NA=SIN&0=N1根号下芯包折射率差值的两倍。
物理意义：表示入射到光纤端面上的光线，只有与纤芯轴夹角为&0，圆锥角内的入射光线才能在纤芯内传输。
光纤通信复习资料必看3
光纤通信延长中继距离入纤功率灵敏度五、计算题1．弱导波阶跃型光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.48, 试计算：光纤的数值孔径。
2．上题中，若纤芯半径a=6μm, λ0=1μm, 试计算光纤中传输的模数量。
3．阶跃型光纤，若n1=1.5, λ0=1μm, 若Δ=0.018，当保证单模传输时，光纤芯径取多大？4.已知阶跃光纤的n1=1.62，n2=1.52, 试计算：（1）相对折射率Δ（2）数值孔径5.已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试计算：（1）数值孔径NA （2）归一化频率（3）入射光线的激励角范围6. 已知均匀光纤的n1=1.51，Δ=0.01，工作波长λ0=0.85μm, 当纤芯半径a=25μm，此光纤中传输的导模数是多少？若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？7. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm, 若光纤中的导模数量N=2，试问至少纤芯半径为多大？8．已知光功率为2.4mw，光波频率为1015Hz,求单位时间传播的光子数。
9．某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？10．有622Mbit/s速率的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB。
采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。
若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB 设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？11、若一个2.5Gbit/s单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用的激光器为单纵摸激光器，其阈值电流小于50mA，激光器工作于1550nm.光脉冲谱线宽度Δλmax≤1.8nm。
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。
光线通信复习资料
求解Bessel 方程的过程，实际上就是根据边界条件和场分布选择适当的Bessel 函数的过程。
解的形式所以有12122 2 a V n n an V πλπλ=-=∆-归一化频率，结构参数U 、W 、V 是无量纲参数1. 假设一阶跃折射率光纤，其参数a ＝6µm ， Δ＝0.002，n1＝1.5，当光波长λ分别为1.55µm 、1.3µm 和0.85µm 时，求光纤中可以传输哪些导模？模；所以，光纤中导模只有111022210405.2307.2002.025.155.162222HE n an n aV 〈=⨯⨯⨯⋅=∆=-=πλπλπ模。
光纤中的导模只有，123111210101111022210,,,,,,521.4832.321.4002.025.185.062222HE HE EH HE TM TE HE V n a n n aV ∴〈=〈=⨯⨯⨯⋅=∆=-= πλπλπ2. 一阶跃折射率光纤，其纤芯半径a=25µm ，折射率n1=1.5，相对折射率差Δ=1%，长度L=1km 。
求： （1）光纤的NA ； （2）子午光纤的最大时延差； （3）若将光纤的包层和涂敷去掉，求裸光纤的NA 和最大时延差。
0.210.0121.5 2n 12221=⨯⨯=∆≈-=n n NA ()s c LNA cnL8-512110501.010311.5 n 2⨯=⨯⨯⨯=∆≈=∆τ0.5 0.11.5 222221=-=-=n n NA ()s NA cn L6-25211052.1 5.010311.5 2⨯=⨯⨯⨯==∆τ例2：已知Si-PIN 光电二极管的耗尽区宽度为40um ，InGaAs-PIN 光电二极管的耗尽区宽度为4um ，两者的光生载流子漂移速度为105m/s ，结电容为1pF ，负载电阻为100Ω。
求：这两种光电二极管的带宽各是多少？ 解：例 题 3Si-PIN 光电二极管具有直径为0.4mm 的光敏面，当波长700nm 的红光以强度0.1mW/cm2入射时，产生56.6 nA 的光电流。
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。
光纤通信系统复习资料之易考知识点
光纤通信系统易考知识点一、小知识点：1.单位电子电荷量：1.62.普朗克常数：3.单模光纤采用内包层的作用：减少基模损耗得到纤芯半径较大的单模光纤4.单模光纤的色散模式色散材料色散波导色散5.根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量，可将光电磁波传播形式分成三类：一为TEM波，二为TE波，三起TM波。
6.对于单模光纤来说，主要是材料色散和波导色散，而对于多模光纤来说，模式色散占主要地位。
7.光纤色散的测量方法有相移法、脉冲时延法、干涉法，光纤损耗的测量方法有插入法、后向测量法。
8.激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：一个是激光器的阈值电流随温度升高而增大；另一个是外微分子量效率随温度升高而减小。
9.对LD的直接调制将导致激光器动态谱线增宽，限制光纤通信系统的传输速率和容量。
10.光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是通过光缆中附加的金属导线传输）。
11.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
12.在数字接收机中，设置均衡滤波网络的目的是消除码间干扰，减小误码率。
13.数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和动态范围。
14.APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为倍增噪声。
15.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及进行频率选择。
16.耦合器的结构有许多类型，其中比较实用的有光纤型、微器件型和波导型。
温度对激光器的输出光功率影响主要通过阈值电流和外微分量子效应。
17.数字光纤传输系统的两种传输体制为准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。
PDH有两种基础速率，一种是以1.544Mb/s为第一级基础速率；另一种是以2.048Mb/s为第一级基础速率。
18.隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，功能避免反射光返回到该器件致使性能变坏。
它的两个主要参数是插入损耗和隔离度。
19.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为2.488Gbit/s。
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第一章：概论1、光纤通信用的三个低损耗窗口： 850nm, 1310nm, 1550nm。
三个窗口的衰减分贝为，2dB/km, 0. 5 dB/km, 0. 2 dB/km P42、自发辐射，受激吸收，受激辐射3、光纤通信的优势：4、光发射机的辅助电路：驱动电路，APC, ATC5、光接收机的灵敏度：满足给定误码率或信噪比条件下，接收机能够接收的最小平均光功率。
6、光纤的衰减的计算7、光纤衰减的主要原因：3种8、瑞利散射损耗与波长的四次方呈反比，随波长的增加而急剧下降。
9、弯曲半径的经验值：150倍，和100倍10、色散：色散造成脉冲展宽，引起码间干扰，增大误码率11、什么是色散：是由…产生不同延时的物理效应12、色散的种类，及各个种类的原因13、非线性效应的种类14、通信容量的表示：比特率距离积15、光纤衰减系数的是以dB/km为单位的16、对于带宽为100MHz • km的光纤，说明50km容许传送2M带宽的信号。
17、光纤通信的优势18、激光器的调制方式：外调制，直接调制19、1550nm是光纤最低损耗波长，1310nm是零色散波长20、光纤数字传输系统的误码性能用误码率来描述。
21、光发射机主要包括输入电路和驱动电路电路。
22、在数字光纤通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使误码增多。
23、光发射机中的自动功率控制电路用来克服激光器老化和环境温度变化的影响，。
第二章光纤1、光纤的结构：纤芯，包层，涂覆层：2、阶跃折射率光纤，渐变折射率光纤中光的传播方式；3、单模光纤，多模光纤的主要色散4、单模光纤，多模光纤的带宽5、普通单模光纤的零色散点6、渐变型光纤中不同射线，具有相同轴向速度的现象，称为自聚焦现象。
光纤的数值孔径7、根据光纤折射率分布不同可把光纤分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤第三章：光源和激光器1.阈值电流随LD管温度的升高而增大。
2.在半导体激光器中P-I曲线中，当驱动电流I小于阈值电流Ith时，激光器发出的是荧光。
《光纤通信》复习内容-22页文档资料
第一章：1.1966年英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文指出了利用光纤(Optical Fiber)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。
2.光纤通信有四个发展阶段。
3.光纤工作波长：1)0.85 μm2) 1.31 μm3) 1.55 μm4.光纤通信用的近红外光(波长约1μm)的频率(约300 THz)。
5.简述光纤通信的优点：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.光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于：光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。
7.简述光纤通信的应用：1)通信网2)构成因特网的计算机局域网和广域网3)有线电视网的干线和分配网4)综合业务光纤接入网8.光纤通信系统可以传输：1)数字信号2)模拟信号9.单向传输光纤通信系统的基本组成：10.光发射机的功能：把输入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。
11.光发射机的组成光源、驱动器和调制器。
12.光发射机的性能基本上取决于光源的特性。
13.光纤线路的功能：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。
14.光接收机的功能把从光纤线路输出、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。
15.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。
16.对光检测器的要求是：响应度高、噪声低和响应速度快。
17.数字通信系统：用参数取值离散的信号(如脉冲的有和无、电平的高和低等)代表信息，强调的是信号和信息之间的一一对应关系。
18.模拟通信系统：用参数取值连续的信号代表信息，强调的是变换过程中信号和信息之间的线性关系。
19.简述数字通信系统的优点1)抗干扰能力强，传输质量好2)可以用再生中继，传输距离长3)适用各种业务的传输，灵活性大4)容易实现高强度的保密通信5)数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化、微型化，增强设备可靠性，有利于降低成本第二章：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。
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
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。
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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。
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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 复习资料
第一章 概论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）抗电磁干扰性好。
5）泄露小，保密性好。
6）节约金属材料，有利于资源合理利用。
2.光纤通信的应用：1）通信网。
2）计算机局域网和广域网。
3）有线电视网的干线和分配网。
4）综合业务光纤接入网。
3.光纤通信系统的基本组成：4.数字通信系统的优点：1）抗干扰能力强，传输质量好。
2）可以用再生中继，延长传输距离。
3）适用各种业务的传输，灵活性大。
4）容易实现高强度的保密通信。
5）大量采用数字电路，易于集成，从而实现了小型化、微型化，增强了设备可靠性，有利于降低成本。
第二章 光纤和光缆 1.光纤由中心的纤芯和外层的包层同轴组成的圆柱形细丝。
2.光纤的类型：1）突变型多模光纤。
2）渐变性多模光纤。
3）单模光纤。
4）双包层光纤。
5）三角芯光纤。
6)椭圆芯光纤。
3.NA=2221n -n ≈n 1∆2，式中∆=（n 1-n 2)/n 1为纤芯与包层相对折射率差。
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。
4.由于渐变性多模光纤折射率分布是径向坐标r 的函数，纤芯各点数值孔径不同，因此要定义局部数值孔径NA （r ）和最大数值孔径NA max 为NA （r ）=222n -(r)n NA max= 2212n n -5.渐变性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。
6.光信号经光纤传输后会产生损耗和畸变，因而输出信号和输入信号不同，对于脉冲信号，幅度减小，波形展宽。
产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。
7.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。
一般包括模式色散、材料色散和波导色散。
1）模式色散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，并和光纤材料折射率的波长特性有关。
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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。
（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号。
光缆具有比电缆更小的高频率传输损耗3.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
基本光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机三个部分组成1.光发射机功能：是把输入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。
核心：光源。
要求光源输出光功率足够大，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。
2. 光纤线路功能：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。
光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决定。
3. 光接收机功能：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。
核心：光检测器。
对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。
光接收机把光信号转换为电信号的过程，是通过光检测器的检测实现的。
检测方式有直接检测和外差检测两种。
第二章1、光能量在光纤中传输的必要条件。
设折射率，纤芯为n1；包层为n2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
1. 突变型多模光纤(全反射导光)(1)相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）定义： 2121212))((n n n n n +-=弱导波光纤中n1和n2相差很少，则 n1+n2 =2 n1定义临界角θc 的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。
根据定义和斯奈尔定律设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。
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3、弱导波光纤的概念。
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。
带宽只有10~20 MHz ·km ，一般用于小容量（8 Mb/s 以下）短距离（几km 以内）系统。
4、相对折射率指数差的定义及计算。
参考25、突变多模光纤的时间延迟。
现在我们来观察光线在光纤中的传播时间。
根据图2.4，入射角为θ的光线在长度为L(ox)的光纤中传输，所经历的路程为l(oy)， 在θ不大的条件下，其传播时间即时间延迟为 2122212n n n -=∆有：121/)(n n n -≈∆式中c 为真空中的光速。
由式(2.4)得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
渐变型多模光纤的光线轨迹是传输距离z 的正弦函数，对于确定的光纤，其幅度的大小取决于入射角θ0， 其周期Λ=2π/A=2πa/ ， 取决于光纤的结构参数(a, Δ)， 而与入射角θ0无关。
这说明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，这种现象称为自聚焦(Self Focusing)效应。
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。
这是因为(1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c 为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。
(2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。
所以这些光线的时间延迟近似相等。
7、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
对于突变型光纤，g →∞，M=V 2/2； 对于平方律渐变型光纤，g=2，M=V 2/4。
8、归一化频率的表达式。
V= 见书22应该没有小于等于2.405的 9、单模条件和截止波长。
单模传输条件为 V= 可以看到，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10、三种色散的定义。
模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的， 它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。
材料色散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(实际光源不是纯单色光)，其时间延迟不同而产生的。
这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。
波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的， 它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
11、3dB 带宽的表达式及相关计算。
（1）用脉冲展宽表示时， 光纤色散可以写成Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2式中Δτn 、Δτm 、Δτw 分别为模式色散、材料色散和波导色散所引起的脉冲展宽的均方根值。
将归一化频率响应|H(f)/H(0)|下降一半或减小3dB 的频率定义为光纤3dB 光带宽f3 dBf 3 dB =课本是441（分子）12、光纤损耗产生的机理。
光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。
各种机理产生的损耗与波长的关系，这些机理包括吸收损耗和散射损耗两部分。
（1）吸收损耗∆2405.222221≤-n n a λπ405.222221=-n n a C λπ405.222221≤-n n a λπ1）SiO2引起的固有吸收（本征损耗）由电子跃迁引起的紫外吸收；由分子振动引起的红外吸收2）杂质引起的吸收。
过渡金属(例如Fe2+、Co2+、Cu2+)、氢氧根(OH-)离子（2）散射损耗1）瑞利(Rayleigh)散射（本征损耗）主要由材料微观密度不均匀引起，与波长λ四次方成反比。
2）由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射13、非零色散光纤。
是一种改进的色散移位光纤。
在密集波分复用(WDM)系统中，当使用波长1.55 μm色散为零的色散移位光纤时，由于复用信道多，信道间隔小，出现了一种称为四波混频的非线性效应。
这种效应是由两个或三个波长的传输光混合而产生的有害的频率分量，它使信道间相互干扰。
如果色散为零，四波混频的干扰十分严重，如果有微量色散，四波混频反而减小。
这种光纤在密集波分复用和孤子传输系统中使用，实现了超大容量超长距离的通信14、光缆缆芯的结构类型。
保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。
光缆一般由缆芯和护套两部分组成，光缆的传输特性取决于被覆光纤。
1.缆芯通常包括：被覆光纤(或称芯线)加强件通常用杨氏模量大的钢丝或非金属材料例如芳纶纤维(Kevlar)做成。
2. 护套护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力缆芯结构的特点，光缆可分为四种基本形式。
（1）层绞式把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成，采用松套光纤的缆芯可以增强抗拉强度，改善温度特性（2）骨架式把紧套光纤或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。
这种结构的缆芯抗侧压力性能好，有利于对光纤的保护。
（3）中心束管式把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。
这种结构的加强件同时起着护套的部分作用，有利于减轻光缆的重量。
（4）带状式把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。
带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。
15、光纤特性参数的测量方法。
（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。
）每个特性参数有多种不同的测量方法基准法：严格按照定义进行测量的方法。
替代法：在某种意义上与定义相一致的测量方法。
当两者有争议时，应以基准法为准。
光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。
（看书）第三章1、光纤通信中常用的半导体激光器的种类。
半导体激光二极管（LD）发光二极管（LED） DFB2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？激励源、激光物质和谐振腔3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有三种基本方式：受激吸收自发辐射受激辐射电子在E1和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波尔条件， E2-E1=hf12 (3.1)式中，h=6.628×10-34J·s，为普朗克常数，f12为吸收或辐射的光子频率。