光纤通信复习重点 (2)剖析
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。
光纤通信重要知识点总结讲解学习
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。
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LD,则LD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。
光纤通信重要知识点总结讲解学习
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。
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LD,则LD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”。
光纤通信复习重点(2)
光纤通信复习重点(2)《光纤通信》课程复习提纲二千零二十一点六1.光纤通信的优点（1）. 允许的频带非常宽，传输容量非常大(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，有利于资源的合理利用2.光纤通信系统的基本组成发射基本光纤传输系统接收光电信号光纤线路发送和接收信息无线电接收源接收器机电信号光信号电信号输入和输出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。
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。
外部调制是通过分离激光器的产生和调制，并用独立的调制器调制激光器的输出光来实现的。
外部调制具有调制速率高的优点，但缺点是技术复杂、成本高。
因此，它只能用于大容量波分复用和相干光通信系统。
5.光接收机由光检测器、放大器及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.直接探测和外差探测之间存在差异。
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。
7.灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标。
光纤通信 重要知识点总结讲解学习
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。
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LD，则LD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”。
光纤通信重点
简答1．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？(重)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() 21⎩⎨⎧≥<=ar n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n c m α 2．简述光纤的导光原理。
答：光纤之所以能够导光就是利用纤芯折射率略高于包层折射率的特点，使落于数值孔径角)内的光线都能收集在光纤中，并在芯包边界以内形成全反射，从而将光线限制在光纤中传播。
3．光纤色散产生的原因有哪些？对数字光纤通信系统有何危害？答：（1）按照色散产生的原因，光纤的色散主要分为：模式（模间）色散、材料色散、波导色散和极化色散。
（2）在数字光纤通信系统中，色散会引起光脉冲展宽，严重时前后脉冲将相互重叠，形成码间干扰，增加误码率，影响了光纤的传输带宽。
因此，色散会限制光纤通信系统的传输容量和中继距离。
4.光隔离器的功能是什么？其主要技术参数是什么？答：光隔离器的功能是只允许光波向一个方向传播，而阻止光波向其它方向特别是反方向传播。
主要技术参数有：插入损耗、隔离度。
5、试说明LD 的工作原理。
答：当给LD 外加适当的正向电压时，由于有源区粒子数的反转分布而首先发生自发辐射现象，那些传播方向与谐振腔高反射率界面垂直的自发辐射光子会在有源层内部边传播、边发生受激辐射放大（其余自发辐射光子均被衰减掉），直至传播到高反射率界面由被反射回有源层，再次向另一个方向传播受激辐射放大。
光纤通信 知识点总结
光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。
光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。
本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。
一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。
光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。
2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。
它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。
二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。
2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。
3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。
3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。
4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。
5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。
四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。
2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。
光纤通信考试重点
第一章一．光纤通信的优点1. 光纤的容量大2. 损耗低、中继距离长3. 抗电磁干扰能力强4. 保密性能好5. 体积小，重量轻6. 节省有色金属和原材料二．光纤通信的缺点1.光纤通信的缺点。
1. 抗拉强度低2. 光纤连接困难3. 光纤怕水四．光发射机的作用不论是数字信号，还是模拟信号，将输入的电信号转换成光信号；将转换后的光信号用尽可能高的效率耦合进入光纤。
光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源。
五．光纤的作用尽可能少的失真，尽可能小的衰减，将光信号传递到接收端----光接收机六．光接收机的作用•将光发射机送出来的光信号转换（还原）成为电信号由V2=u2+w2得到单模传输条件为第二章一．光纤传输特性产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是光纤最重要的传输特性：色散限制系统的传输容量，损耗限制系统的传输距离1.色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分（模式，频率等）的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
2.色散的种类：模式色散，材料色散，波导色散3.光纤色散产生的原因及对光纤传输系统的影响：由光纤中传输的光信号的不同成分的传播时间不同而产生的。
在时域和频域的表示方法不同：从频域上看，色散限制带宽(Bandwith)，用3 dB光带宽f3dB表示；从时域上看，色散产生脉冲展宽(Pulse broadening)，脉冲展宽Δτ表示。
3.光纤损耗损耗的存在———光信号幅度减小————限制系统的传输距离 。
在最一般的条件下，在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化，可以用下式表示α是损耗系数4.损耗的机理包括吸收损耗和散射损耗两部分 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。
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。
瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。
光纤通信考试知识点
※二知识点小结1、光纤由那几层构成,各层的主要作用是什么？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.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、光纤是怎样分类的？按折射率—突变型多模光纤、渐变性多模光纤、单模光纤；按材料—石英系光纤、石英芯塑料包层光纤、多成分玻璃纤维、塑料光纤3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？硅光纤的光谱衰减曲线表明存在三个低损耗窗口，这三个窗口分别是多少。
传输过程中光信号幅度的减小。
原因：吸收、散射、弯曲损耗，吸收损耗是由于SiO2材料引起的固有吸收和杂质引起的吸收产生的，散射损耗主要是由材料微观度不均匀引起的锐利散射和光线结构缺陷引起散射产生的。
0.85um 、1.31um 、1.55um 附近时光纤传输损耗较小或最小的波长“窗口”相应损耗为2—3dB/km,0.5dB/km,0,2dB/km 。
4、什么是色散？色散对光信号有什么影响？单模光纤中有哪几种色散？多模光纤中有哪几种色散？单模光纤的零色散波长在什么位置？色散位移光纤是采用什么原理制成的？色散：（模式、材料、波导色散）在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
影响：模拟调制中限制带宽，若是数字脉冲信号将使脉冲展宽，限制系统传输速率。
单模:色度色散、偏振模色散。
多模：模内、模间色散。
1.31um 。
5、目前光纤通信为什么采用以下三个作波长：λ0=0.85μm,λ2=1.31μm,λ3=1.55μm ？ 这是光纤的三个低损耗窗口6、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？长波长、单模光纤比短波、多模光纤具有更好的传输特性。
一：单模光纤没有色散模式，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著限于经过多模光纤的传输时间；二：由光纤损耗和波长的关系曲线可知，随着波长增大，损耗呈下降趋势，且在1.55um 处有最低值，而且1.31um 和1.55um 处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55um 处。
光纤通信知识点归纳重要
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm 的波长区，对应频率: 167～375THz 。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD ）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机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以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN ）和雪崩光电二极管（APD ）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输 : 单模光纤+半导体激光器LD 小容量、短距离光纤传输 : 多模光纤+半导体发光二极管LED 5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器 要求：较小的损耗和色散参数 3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km ，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
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。
光纤通信复习重点
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U ______ 基本光纤传输系统_ 接收电信号光信号光信号电信号作用：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。
渐变型多模光纤：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。
光纤通信复习提纲解析
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、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。
3、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。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
《光纤通信》的复习要点
《光纤通信》课程复习要点和重点浙江传媒学院陈柏年（2014年6月）第一章概述1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。
2、光纤通信发展历程：（1）光纤模式：从多模发展到单模；（2）工作波长：从短波长到长波长；（3）传输速率：从低速到高速；（4）光纤价格：不断下降；（5）应用范围：不断扩大。
3、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接口设备。
第二章光纤光缆一、光纤（Fibel）1、光纤三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。
2、各类光纤的缩写和概念：SIF（突变型折射率光纤），GIF（渐变折射率光纤）；DFF（色散平坦光纤）、DSF（色散移位光纤）；MMF（多模光纤），SMF（单模光纤）；松套光纤，紧套光纤。
二、光的两种传输理论（一）光的射线传输理论1、光纤的几何导光原理：光纤是利用光的全反射特性导光；纤芯折射率必须大于包层折射率，但相差不大。
2、突变型折射率多模光纤主要参数：★（1）光纤的临界角θc：只有在半锥角为θ≤θc的圆锥内的光束才能在光纤中传播。
★（2）数值孔径NA：入射媒质折射率与最大入射角（临界角）的正弦值之积。
与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。
它表示光纤接收和传输光的能力。
（3）光纤的时延差Δτ：时延差大，则造成脉冲展宽和信号畸变，影响光纤的容量，模间色散增大。
3、渐变型折射率多模光纤主要参数：（1）自聚焦效应：如果折射率分布恰当，有可能使不同角度入射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传输，同时达到光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期。
（2）光纤的时延差Δτ：比突变型光纤要小，减小脉冲展宽，增加传输带宽。
（二）光纤波动传输理论★1、光纤模式：一个满足电磁场方程和边界条件的电磁场结构。
表示光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截面的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。
光纤通信复习资料必看2
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n 1>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）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。
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。
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《光纤通信》课程复习提纲2014.61.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。
基本光纤传输系统接 收发 射7.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。
灵敏度主要取决于组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声，并受传输速率、光发射机的参数和光纤线路的色散的影响，还与系统要求的误码率或信噪比有密切关系。
所以灵敏度也是反映光纤通信系统质量的重要指标。
7.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。
8.实用光纤的基本类型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。
9.NANA 表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θi)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， 纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
NA=n 0sin θimax从公式上看，△越大，NA 越大，光纤的收光效果越好。
10.色散的分类及原因特点色散一般包括模式色散(模间色散)、材料色散和波导色散。
其中材料色散和波导色散又统称为模内色散（色度色散）模式色散：是由于不同模式的时间延迟不同产生的。
取决于光纤折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。
材料色散：由于光纤的折射率随波长而改变，模式内部不同波长成分的光时间延迟不同产生的。
取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱宽。
波导色散：由于波导结构参数与波长有关产生的。
取决于波导尺寸，以及纤芯与包层的相对折射率差。
11.光纤中的电磁场是以离散的模式在光纤中传播（会计算模式数）(见PDF 格式第2章2.3.2节)例：对于典型的渐变型光纤：NA ＝0.275，纤芯直径50 μm ，求当工作在1310 nm 窗口时，光纤中可容纳的模式数。
解：利用：2V aNA π=λ（V 是归一化频率） ∴325020.27532.97131010V π-⨯/=⨯≈⨯ 又：214M V =(渐变光纤) ∆≈-=212212n n n NA∴一根光纤可容纳的模式数M =27212.HE11模称为光纤的基模13.双折射现象带来的影响，解决双折射问题的方法双折射现象带来的影响：如果纤芯是理想圆柱形，这两个正交的模式将以相同的速度传播，并同时到达输出端。
如果圆柱对称性出现了改变，这两个模式就会以不同的速度传播，导致脉冲展宽。
偏振的不确定性对相干通信系统对信号的检测、接收将产生不良影响。
解决双折射问题的方法：（1）减小单模光纤的不完善性。
(2)采用保偏光纤（线偏振光沿一个主轴偏振）人为引入较高的固定双折射，压低小的双折射随机波动的影响。
典型保偏光纤，B ＝10－4。
14.后向散射法测量光纤损耗的原理与方法（OTDR 的原理）原理：由于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。
具体方法：设在光纤中正向传输光功率为P ，依次经过L1和L2点时分别为P1和P2，后向散射光功率分别为Pd( L1 )、Pd( L2 )，则：15.光有源和无源器件分别包括哪些？光有源器件：光源：半导体激光器（LD ）分布反馈（DFB ）激光器发光二极管（LED ）光检测器：光电二极管（PD ）PIN 光电二极管雪崩光电二极管（APD ）光放大器：掺铒光纤放大器（EDFA ）光无源器件：光纤连接器和接头、光耦合器、光隔离器与光环行器、光调制器、光波分复用器/解复用器、光开关16.半导体光源和光检测器优点半导体光源和光检测器优点：体积小、效率高、可靠性高、工作波长与光纤低损耗窗口相对应、便于光纤耦合、调制速率高17.何为粒子数反转。
在单位物质中，处于低能级E1和高能级E2的原子数分别为N1和N2, 当N2> N1：受激辐射大于受激吸收，当光通过这种物质时，产生放大作用。
这种分布和正常状态的分布相反，称为粒子数反转。
18.LD 和LED 的优缺点LD 可以发出单色、定向性好、高强度、相干性的光。
优点：辐射功率高、发散角窄、与单模光纤耦合效率高、辐射光谱窄、能进行高速直接调制。
LD 适合于作高速长距离光纤通信系统的光源LED 适用范围：低速率、短距离光波系统LED 优点：结构简单。
成本低。
寿命长。
可靠性高。
随温度变化较小。
发光二极管通过自发发射过程发射非相干光。
)/()()(lg )(2102112Km dB L Pd L pd L L a -=缺点：（1）输出功率低。
（2）输出光束发散角较大，耦合效率低。
（3）光源谱线较宽。
（4）响应速度较慢。
19.产生激光的条件产生激光的三个先决条件：激励源是能量的提供者，实现粒子数反转。
激活物质是产生激光的物质基础，提供光放大。
光学谐振腔提供光反馈。
要产生激光还应满足如下两方面的条件：光的增益和损耗间应满足平衡条件——阈值条件。
在谐振腔中，光波反复反射能得到加强，从而能够存在，应满足的条件——相位条件20.LD高速调制下出现的现象：电光延迟：输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间。
张弛振荡：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡。
自脉动现象：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。
21.SLM激光器设计的基本思想SLM（单纵模半导体激光器）激光器设计的基本思想:是不同纵模具有不同的腔损耗。
具有最低光腔损耗的纵模最先达到阈值并成为支配模式。
其他邻模由于高损耗而被截止。
邻模携带的功率在总的辐射功率中只占很小一部分（< 1%）22.PIN和APD二极管特点PIN二极管特点：（1）结构简单，可靠性高。
电压低，使用方便。
（2）量子效率高。
（3）噪声小。
（4）带宽较高。
APD二极管特点：（1）灵敏度高。
（2）高增益。
（3）高电压，结构复杂。
（4）噪声大。
23.隔离器工作原理隔离器工作原理：由于入射光偏振方向与第一个偏振器透振方向相同，因此输入光能够通过第一个偏振器。
法拉弟旋转器能使光的偏振态旋转一定角度（例如45°）。
第二个偏振器的透振方向在45°方向上，因此经过法拉弟旋转器的光能够顺利地通过第二个偏振器。
当反射光通过法拉弟旋转器时再继续旋转45°，变成了水平偏振光。
但是水平偏振光不能通过左面第一个偏振器，于是达到光隔离效果。
24.光发射机的电路（第4章23页）驱动电路自动功率控制电路自动温度控制电路告警电路和保护电路25.边模抑制比边模抑制比SMSR边模抑制比 SMSR SMSR 的定义为：在全调制的条件下主纵模的光功率 M1 和最大边模光功率 M2 之比。
即 SMSR=10lg(M1/M2)26.直接检测数字光纤通信接收机一般组成。
直接检测数字光纤通信接收机一般由三个部分组成，即光接收机的前端、线性通道和数据恢复27.数字光接收机接收电路接收电路和判决电路两大部分组成接收电路由光电检测器和前置放大器、均衡器、主放大器、偏置电路和自动增益控制电路五部分组成。
判决电路由判决器、时钟恢复电路和译码器组成。
28.均衡滤波器的作用：均衡滤波器是使经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形。
29.分析光接收机的噪声源光接收机的噪声是与信息无关的随机变化量，噪声源从引入过程来分，可分为两类，即与信号光电检测器有关的噪声和与光电接收机电路有关的噪声。
与信号光电检测器有关的噪声包括：量子噪声、雪崩倍增噪声、暗电流及漏电流噪声和背景噪声等等。
与光接收机电路有关的噪声包括：放大器噪声、负载电阻热噪声等。
30.光波分复用的定义和基本形式。
光波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。
它是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。
WDM系统的基本形式：1双纤单向传输2. 单纤双向传输 3. 光分路插入传输31.WDM系统主要组成部分实际的DWM系统主要由五部分组成：光发射机、光中继放大（EDFA）、光接收机、光监控信道、网络管理系统32.WDM系统的应用代码一般采用以下方式构成：nWx-y·z，它的各个字母意义？WDM系统的应用代码一般采用以下方式构成：nWx-y·z，其中n是最大波长数目W代表传输区段（W＝L，V或U分别代表长距离、很长距离和超长距离）x表示所允许的最大区段数（x＞1）y是该波长信号的最大比特率（y＝4或16分别代表STM－4或STM－16）z代表光纤类型（z＝2，3，5分别代表G.652，G.653或G.655光纤）33.光波分复用系统的关键技术和相应的技术问题有哪些？.光波分复用系统的关键技术：光源技术光波分复用/解复用器与光滤波器技术光转发器（OTU）技术光纤传输技术（光纤选型、色散补偿技术、色散均衡技术、）监控技术光波分复用系统的技术问题：1.光源的波长准确度和稳定度问题2.光信道的串扰问题3.光纤色散对传输的影响问题4.光纤的非线性效应问题5. EDFA的动态可调整增益与锁定问题6. EDFA的增益平坦问题7. EDFA的光浪涌问题8. EDFA级联使用时的噪声积累问题34.为什么要引入非零色散位移光纤NZDSF重点考察的是G.655 NZDSF 在1550nm 波长处的有微量的色散与非线性效应和色散效应的关系。