光纤通信复习提纲

c

m表示： n表示：
(p47图2.18)
五、单模光纤 1、光纤的单模传输条件 0 V 2.405 在均匀折射光纤中，单模光纤只传输： 光纤的主模(基模)： 2、截止波长c
2an1 2 c 2.405
3、模场直径： 4、双折射： 知道物理意义，相关公式不要求 5、保偏光纤：
重点看书：p24-p28 line15 P31 line12-line17
1 2 段开销 3 4 5 6 7 线路开销 8 9
3字节
87字节
通 道 开 销
用户业务净荷 (SPE)
STS-1帧结构
三、 155.520Mb/s(SDH)信号帧结构 SDH中最基本的模块信号是STM-1，其速率为 155.520Mb/s。
重点看书：p146-p148 p154-p155 p157-p162(噪声方面大的公式不要求) p165 P168-p170 课后习题：5.1-5.5，5.8
光发送机 一、任务： 二、组成及各部分功能： 三、设计应满足的技术要求： 四、光源的调制 1、间接调制： 利用晶体的电光、磁光和声光效应等性质。 高速长距离光波系统中，采用间接调制。 2、直接调制(p148图5.2，5.3) (1)模拟信号的直接调制
(2)数字信号的直接调制
一、任务：
光接收机
二、组成及各部分功能(p154图5.12a) 对前置放大器的要求： 三、性能指标 1、灵敏度(越低越好)
p65-p67(色散的分类和概念，公式不要求) p74 (单模光纤色散的特点) p75line20-p77 课后习题：3.2-3.8，3.10，3.13-3.15(D为已知)
第4章 光通信器件 光源 一、三种跃迁过程(具体过程和作用) 1、自发辐射: 2、受激辐射：
3、受激吸收（共振吸收） 二、半导体的能带 2、N型半导体
2、误码率
3、信噪比
4、动态范围(越大越好)
三、噪声 1、噪声源： (1)散弹噪声(量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声 和APD的过剩噪声) (2)热噪声 2、信噪比： 四、灵敏度 1、误码率
BER P (0) P (1 / 0) P (1) P (0 / 1)
2、量子极限灵敏度
系统设计 一、链路的功率预算
五、光放大器在光波系统中的应用
(1)在线放大器 (2)功率放大器
(3)前置放大器
(4)LAN放大器
六、半导体光放大器 (2)优、缺点 (1)应用 七、光纤拉曼放大器 (1)工作原理: (2)拉曼增益系数的特点： (3)性能及其应用 八、EDFA的基本结构(p121图4.27) 九、EDFA的工作原理 泵浦方式： 泵浦波长：
V2 M 2
5、多模光纤，模式色散引起的单位长度的最大时 延差为 (会推导) n

1
五、渐变光纤：结构和自聚焦性质 五、光纤中的传输模式 (一)矢量模 Ez 0 , H z 0 1、横电模TE0n
2、横磁模TM0n H z 0 , Ez 0 3、混合模EHmn和HEmn (二)标量模 (LPmn)
1、相对折射率差： -对于弱导光纤，有
n1 n 2 2n1 n1 n2
2 2
2、数值孔径(会推导)
NA n0 sin max n n
2 1
2 2
或
NA n n n1 2
2 1 2 2
表示：
3、归一化频率V：
V
2a
4、模式数量 ：

2 n12 n2 k0an1 2
1、本征半导体：
3、P型半导体
(基态，激发态，价带，禁带，导带，费密能级等)
三、PN结的能带结构 (耗尽区，自建电场，势垒，单向导电性等) 四、发光二极管的工作原理 五、发光二极管的结构 1、两种半导体材料 2、发光二极管的两种类型： 六、发光二极管的工作特性 1、P-I特性(图4.9) 量子效率： 电光转换效率: 2、LED的光谱特性 中心发射波长： 光谱宽度：
32路中，有30路是话音信息，两路是非话音信息， 称为PCM30/32路系统。
SDH光通信系统
一、SONET和SDH的起源
北美 其它国家和地区 同步光网络(SONET) 同步数字系列(SDH)
二、 (SONET)信号帧结构
SONET的基本传送单元是STS-1帧。 传输速率，54.84Mb/s。
90字节
Ic / e h Ri P / h e
五、PIN光电二极管的结构
六、雪崩光电二极管(APD)的结构
光无源器件 各种光无源器件的功能：
(光连接器、耦合器、波分复用器、衰减器、光开 关、光调制器、光隔离器) 重点看书：p97-p109
p112-p113 p118-p130
课后习题：4.1-4.16，(4.3，4.9(3)不要求)
第一章 绪论
一、光纤之父：
二、 光纤通信的优点：
三、 光纤通信系统构成框图及各单元功能： 重点看书：p5-p10
第2章 光纤传输原理总结 2.1, 2.2不要求，阶跃光纤为重点 一、光纤的结构 二、光纤的分类 按纤芯剖面折射率的分布不同来分 :
按纤芯中传输模式的多少来分: 三、光纤中光射线的分类： 四、光纤的光学参数 (阶跃光纤) 2
十一、激光器的输出 1、纵模 谐振条件： 频率：
2nL q
qc 2nL
( q 1,2 ,3...)
相邻两纵模的频率间隔：
c 2nL
2
2nL
如何实现单模输出： 2、横模(p110图4.15)
十二、半导体激光器的工作特性 1、P-I特性(p112图4.18) 2、温度特性(p113图4.19) 温度升高时: LED和LD的比较(工作原理，结构，特性，优缺点 等)
七、发光二极管的特点(p107) 八、半导体激光器的工作原理 九、半导体激光器的基本结构
十、激光产生的条件 1、激光产生的必要条件 2、激光产生的充分条件
dI ( x ) 1 dx I ( x )
g dI ( x ) dx 1 I( x )
g ( )th
1 2L
ln R1 R2
发送机 c (TX )
PS
s
PR
连接器 熔接头
接收机 (RX ) L
A Ps PR 2αc Nα s α f L M
二、色散系统的上升时间预算
2 2 2 2 2 t sys t tx t mat t mod t rx
t mat D L
t mod 440 / BM 440 Lq / B1
光放大器 一、光发大器的作用：补偿光纤损耗 二、光放大器的种类 1、半导体光放大器 法布里-珀罗放大器 行波放大器 2、光纤放大器 非线性光纤放大器 光纤拉曼放大器 光纤布里渊放大器
掺杂光纤放大器
掺铒光纤放大器(EDFA) 掺镨光纤放大器
三、光放大器的原理
受激辐射或受激散射。 四、对放大器的要求 (3)低噪声系数 (1)高增益 (2)宽带宽
P42 -P43
P50line23 –P53(复杂的公式不要求)
P31 –P43(公式推导，考试不要求，程度好的同学 尽量看) 课后习题：2.7-2.12，2.17-2.25
(涉及到GI光纤的计算不要求) 2.16，2.21图会看即可 2.24，2.25只要求第一问
第3章
光纤的传输特性
一、光纤的损耗 1、光纤损耗限制了光纤通信的： 光纤损耗的表示： (1)用dB/km作单位
3、产生光纤损耗的原因主要分为三种：
4、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长 是： 最低损耗窗口的中心波长是在：
5、全波光纤是：
二、光纤的色散 1、光纤色散限制光纤通信的： 2、光纤色散分为： 3、对于材料、波导色散的色散系数：
d ( ) D d
表示:
[ps/(nm km)]
时延差：
十、EDFA的主要性能指标 1. 增益频谱 2. 小信号增益和饱和特性 3. 放大器噪声 十一、EDFA的优点 三种放大器的比较(工作原理，工作波长，放大倍 数，增益带宽，噪声系数，偏振依赖性等)
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光检测器 一、 PN结的光电效应： 二、 响应波长：
三、灵敏度（响应度）
四、量子效率
Ic Ri P
10 Pout lg L Pin
(2)用dB作单位
(dB/km )
Pout 10 lg P in
(dB )
(3)用损耗系数表示 Pout
损耗系数的单位：cm-1 2、功率的另外一个单位：
Pin
e
L
功率(mW ) 功率(dBm ) 10 lg 1mW
T D L
0=1.31μm
色度色散为零的波长： 比特速率： 传输容量：BL 带宽：
0 .5 B T
0.44 B T
5、常用单模光纤： G.652 称为标准单模光纤 G.653 称为色散位移光纤 G.655称为非零色散光纤
每种的特点：
三、单模光纤的非线性特性 有哪些非线性特性? 重点看书：p60-p65
B(兆赫)，t(纳秒)
PDH光通信系统 一、PCM信号速率
二、群：将低速数据信号复合成高速数据流。 北美 64kb/s 1.544M/s 64kb/s 2.048Mb/s DS0 DS1 E0 E1
欧洲
三、PDH的帧结构(PCM30/32)
一帧(125ms)分成32个时隙(TS)
每个时隙(3.9ms)包含8比特 16帧为一个复帧(2ms)