光纤通信复习资料
光纤通信期末复习提纲——光纤资料文档
光纤通信期末总复习一、总述题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学（不考）要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术语做了整理，可在网络教学平台下载），平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外），2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率v fλ=4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径（NA ）定义，意义3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算Proof::dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB kmγααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数：传输距离当时值就是；单位为=-==--=≈-2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）12212112122ccf f f c f c thenf f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫-∆=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫∆∆== ⎪⎝⎭∆∆∆∆⎛⎫∆=⇒∆=⇒=⎪⎝⎭3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of thewaveguide.L L ττ∆∆⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦''n M L c τλλλ⎛⎫∆=-∆=-∆ ⎪⎝⎭4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念1(1)222c m mc f f f m c mc c f Ln Ln Ln∆∆+=-+=-=2cc oo co c c of ff f ccλλλλλλ∆∆∆∆∆===7、平面边界上的反射，全反射临界角计算1212n n n n ρ-=+221212power reflected R power incidentR n n R n n ρ≡=⎛⎫-= ⎪+⎝⎭分界面上损耗计算什么是消逝场？发生全反射时低折射率材料中仍然有光能量 五、 光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE121n n n -∆=00sin NA n α== 单模光纤的NA 和多模光纤NA 通常哪个更大？光纤包层和纤芯折射率关系是怎样的？2、光纤损耗Losses may be classified as: AbsorptionScattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects目前光纤损耗水平大致是多少？在什么波长？ 光纤三个透光窗口是什么，中心波长分别是多少3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter2a V NA πλ==归一化频率和光斑尺寸关系是什么？4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>1022V N =对于抛物线分布折射率光纤，若V>1024V N =5、单模传播条件2.405V =<aλ<2.4052aNAλπ<6、多模光纤中的畸变阶跃折射率：11211122()()n n n nn n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈ ⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭可知多模阶跃折射率光纤中模式畸变一般情形下远大于GRIN 光纤这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽. 因此总的脉冲展宽:τ∆=modal modal pulse spread τ∆=dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ∆=那么总的色散可计算如下()g M M L τλ⎛⎫∆=-+∆ ⎪⎝⎭由于色散导致的展宽和那几个因素有关？L 、D 、λ∆7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:c (2)2.612.405a NA a NA πλ==8、普通光纤中传输的光信号一般是非偏振的.六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度(能带间隙 bandgap)与辐射波长关系g i P W e η⎛⎫= ⎪⎝⎭P g W i η=2、量子效率定义，计算。
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光纤通信复习资料必看(总16页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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WDM5、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
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.
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。
光纤通信复习总结
填空与选择光接收机的最重要的特性参数是灵敏度。
固体激光器的发明大大提高了发射光功率, 延长了传输距离。
光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有暗电流噪声和量子噪声。
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。
光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是:自发辐射、受激吸收、受激辐射；产生激光的最主要过程是:受激辐射。
光源的作用是将电信号变换为光信号。
光检测器的作用是将光信号转换为电信号。
光中继器实现方式主要有光-电-光中继器和对光信号直接放大的中继器两种。
光纤传输衰减分为材料的吸收衰减、光纤的散射衰减和辐射衰减。
光纤数字通信系统中,误码性能和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。
光纤中的传输信号由于受到光纤的色散和损耗的影响,使得信号的幅度受到衰减,波形出现失真。
光与物质作用时有输出功率与效率、输出光谱特性和响应速率与带宽三个物理过程。
光纤的主要材料是二氧化硅,光纤的结构从里到外依次为纤芯、包层,其中纤芯部分是用来传导光信号的。
光纤的传输特性是光纤的损耗特性、色散特性。
光纤的色散分为材料色散、波导色散和模式色散。
光纤的分类中按传输的模式来分可分为单模和多模光纤,按纤芯的折射率分布的不同来分可分为阶跃型和渐变型光纤。
光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:0.85um ,1.31um,1.55um,最低损耗窗口的中心波长是在1.55um。
目前光纤通信所用光波的光波波长范围为0.8~1.8um ,属于电磁波谱中的近红外区。
EDFA称为掺铒光纤放大器,其实现放大的光波长范围是1.53~1.56um。
光纤通信是以光纤为传输媒质。
以光波为载波的通信方式。
光纤通信系统的长期平均误码率定义为传送错误的码元数占传送的总码元数的百分比,反映突发性误码,用严重误码秒(SES)、误码秒(ES)两个性能指标来评价。
单模光纤是指在给定的工作波长上,mBnBPIN光电二极管,是在P型材料和N型材料之间加上一层轻掺杂质的N型材料, I层。
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）。
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。
光纤通信总复习资料
光纤通信复习资料一、填空题1、光纤通信系统一般由____________、___________和__________三部分组成。
2、典型特种单模光纤分为___________________、______________________和_____________三种，而多模光纤分为_____________和____________两种。
3、常见的激光光源有______________、____________和__________________；常见的光检测器包括____________________和_____________________。
4、WDM系统结构的基本形式包括_______________和__________________。
5、光纤通信系统实际工程验收时，常采用_____的时间来监测长期平均误码率。
6、数字光纤通信系统中常见的线路码型有________、________和_______三种。
7、相干检测包括_______________检测和_______________检测两种。
8、在数字光纤通信系统设计时，主要问题是确定_____________________。
9、__________和__________是光纤最重要的传输特性，其中前者决定了系统的传输距离，后者决定了系统的传输容量。
10、在WDM系统中，EDFA采用________技术可以使不同波长的光具有接近相同的放大增益，实现该技术常采用的光纤光栅是_________________。
11、SDH同步数字传输体制中，SDH帧是块状帧结构，其中AU-PTR是_____________。
12、色散是不同成份的单色光在光纤中传输时间延迟不同而产生的物理效应，它主要包括_______________、_______________和_______________三种成份。
13、理想单模光纤的色散称为色度色散，它包括___________和____________。
光纤复习资料
光纤复习资料光纤通信：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
通信光纤的材料：二氧化硅。
三个低能耗窗口：0.85um1.31um1.55um点对点：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，使其恢复原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信宿恢复用户信息。
光纤通信的优点：1传输频带阔，通信容量大；2传输损耗大，中继距离短；3保密性能够不好。
缺点：1无法远距离传输；2传输过程极易出现色散。
光纤的结构：光纤由涂覆层、纤芯、包层共同组成。
分析光纤原理常用方法：几何光学法【射线理论】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（渐变型）光纤；2按照纤芯中传输模式的数量分割：单模（多模）光纤。
相对折射指数差：δ＝n12-n22/2n12=(n1-n2)/n1（弱导波光纤）2数值孔径na(定义)：则表示光纤抓取入射光线的能力。
na?n12?n2?n12?物理意义：数值孔径越大，就表示光纤捕捉射线的能力越强，效率越大。
单模光纤（定义）：在给定的工作波长上，只能传输单一基模的光纤。
色散位移光纤（dsf）：就是将零色散点移到1.55um处的光纤。
色散平坦光纤（dff）：使光纤在整个光纤通信的长波段（1.3～1.6μm）都保持低损耗和低色散的光纤。
色散补偿光纤（dcf）：利用一段光纤去消解光纤中由于色散的存有使光脉冲信号出现的沉降和畸变的光纤。
用时延来量化光纤的色散。
光纤的损耗原因：1稀释损耗；2反射损耗。
光纤通信的光源:半导体激光器（ld）和半导体发光二极管（led）。
粒子数反转分布状态是物质产生光放大的必要条件。
无机物质的相互作用：1自发辐射；2极化稀释；3极化电磁辐射激光器的基本组成：1能够产生激光的工作物质；2泵浦源；3光学谐振腔。
半导体激光器产生激光的条件：1粒子束探底回升原产；2合乎谐振条件；3合乎阀值条件。
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
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。
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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1、SDH传送网主要涉及（ A ）两层。
A：电路层和通道层 B：电路层和传输媒质层
C：通道层和传输媒质层 D：段层和物理层
2、下列（ C ）不属于发送机参数。
A：消光比 B：最小边模抑制比 C：动态范围 D：最大-20dB带宽
3、下列哪一种吸收属于光纤的本征吸收?( A )
A.SiO
的吸收 B.OH-的吸收
2
C.Cu2+的吸收
D.V3+的吸收
4、目前EDFA采用的泵浦波长是( C )
A. 0.85μm和1.3μm
B. 0.85μm和1.48μm
C. 0.98μm和1.48μm
D. 0.98μm和1.55μm
5、表示光放大器放大能力的特性指标是( A )
A.功率增益
B.带宽
C.输出饱和功率
D.噪声系数
6、下列现象是光纤色散造成的，是（ B ）
A.光散射出光纤侧面
B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽
C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄
D.信号脉冲衰减
码的原因是( A )
7、光纤数字通信系统中不能传输HDB
3
A.光源不能产生负信号光
B.将出现长连“1”或长连“0”
C.编码器太复杂
D.码率冗余度太大
8、目前光纤通信系统中广泛使用的调制─检测方式是( D )
A.相位调制—相干检测
B.强度调制—相干检测
C.频率调制—直接检测
D.强度调制—直接检测
9、STM—4传输一帧所用的时间为( A )
A.125μs
B.250μs
C.375μs
D. 500μs
10、在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不．属．于．插入比特码的是( C)
A.mB1P
B.4B1H
C.5B6B
D.mB1C
11、2.5G系统中（ B ）监控的是整个STM-16的信号传输状态。
A：SOH B：RSOH C：MSOH D：POH
12、（ B）是用来完成各种速率接口适配功能的信息结构单元。
A：虚容器 B：容器 C：支路单元 D：管理单元
13、SDH的速率等级不包括（ C ）
A：STM-1 B：STM-4 C：STM-8 D：STM-16
14、下列信号中，不能为SDH所容纳的是（ C ）
A：2M B：6M C：8M D：45M
15、目前，通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是(C )
A.多成分玻璃
B.石英和塑料
C.石英
D.塑料
16、在SDH传送网的分层模型中，VC-12属于（ A ）
A：低阶通道层 B：高阶通道层 C：复用段层 D：再生段层
17、相距10KM左右两台STM-4SDH设备采用光接口互联，应当选用的光接口类型为（ B ）
A：I-4.1 B：S-4.1 C：L-4.1 D：L-4.2
18、同一站两台STM-1SDH设备采用光接口互联，应当选用的光接口类型为（ A ）
A：I-1.1 B： S-1.1 C：L-1.1 D：L-1.2
19、SDH系统的线路码型采用加扰的（ B ）码
A：RZ B：NRZ C：CMI D：HDB3
20、在传送网中，直接面向通信业务是（ A ）
A：电路层 B：通道层 C：段层 D：物理层
21、为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？（ B ）
A．光耦合器 B．光隔离器
C．光衰减器 D．光纤活动连接器
22、在SDH传送网的分层模型中，VC-4属于（ B ）
A：低阶通道层 B：高阶通道层 C：复用段层 D：再生段层
23、STM—N信号一帧的字节数为(A )
A.9×270×N
B.9×261×N
C.9×270
D.9×261
24、处于高能级E2上的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1上，同时放出一个能量为hf=E2-E1的光子，这个跃迁过程称为（C ）
A.自发辐射
B.受激吸收
C.受激辐射
D.光电效应
25、掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（ D ）
A.0.85 μm～0.87 μm
B.1.31 μm～1.35 μm
C.1.45 μm～1.55 μm
D.1.53 μm～1.56 μm
26、STM—N 信号一帧的字节数为(A )
A.9×270×N
B.9×261×N
C.9×270
D.9×261
27、只有当激光器的注入电流大于阈值后，谐振腔里的增益才大于损耗，此时产生( D )
A. 自发辐射
B. 瑞利散射
C. 受激吸收
D. 受激辐射
28、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( C )来完成。
A. 光衰减器
B. 光隔离器
C. 光耦合器
D. 光纤连接器
29、STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( D )
A.1～9列，1～3行和5～9行
B.1～9列，1～9行
C.1～3列和5～9列，1～9行
D.1～3列和5～9列，1～3行和5～9行
30、关于PIN 和APD 的偏置电压表述，正确的是( B )。
A.均为正向偏置
B.均为反向偏置
C.前者正偏，后者反偏
D.前者反偏，后者正偏
1、对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和隔离度__ 高 （高还是低）
2、在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW ，最大允许输入光功率为0.01 mW ，则该接收机的动态范围为__20____dB 。
3、、目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 μm,1.55 μm 和___1.31μm _。
4、SDH 帧结构中信息净负荷区域传送的都是有效负荷。
错 （对还是错 ）
5、光放大器主要有半导体光放大器和 光纤放大器 。
四、
1、耦合器的插入损耗
光信号通过耦合器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数
插入损耗
IL = 2、光波分复用技术
光波分复用技术是在一根光纤芯中同时传输多个波长光信号的一种技术。
3、抖动（5分）
抖动（简称抖动）定义为数字脉冲信号的特定时刻（如最佳判决时刻）相对于其理想时间位置的短时间偏离
4光发射机的消光比
光发射机的发射的1码光功率与0码光功率的比率的分贝数
5双向业务与单向业务
传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务
一致路由 (双向业务) 分离路由单向业务
7、漂移
漂移定义为数字脉冲的特定时刻相对于其理想时间位置的长时间偏移
8、请写出光纤损耗系数的计算公式 10
10log(
)p p
光纤损耗用α表示，0
10lg i p L p α=
，其中p i 是输入光功率,p 0是输出光功率.L 是光纤长度。
9、回答光隔离器的功能和用途
答：隔离器的主要功能是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其它方向特别是反方向传输；隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。
五、 简答题
1单模光纤有哪几类，特点是什么？（10分）
常规单模光纤 (SMF), G.652
零色散点在 1310nm
在1.55 um 波段D(l) = 17 ps/nm-km ，若传输速率在 10 Gbps 或更高，需要色散补偿
色散位移光纤 (DSF), G.653
零色散点移动到1.55 um ，适合在损耗最低窗口传输高速率信号
但由于四波混频（FWM ）造成复用信道的串扰，不适合 DWDM 系统
非零色散位移光纤(NZDF), G.655
在1.55um 窗口 D(l) = 1 ~ 4 ps/nm-km ，抑制FWM, 支持高速率传输
色散补偿光纤 (DCF)
在1.55um 窗口有 -100 ps/nm km Pure-silica core fib
2什么是SDH ？简述其主要特点
● SDH 网不仅能与现有的PDH 网实现兼容，即使PDH 的1.544Mbit/s 和2.048Mbit/s 两大体系在SDH 信息结构上能获得统一，形成数字传输体制上的世界标准 ● SDH 网络通过网络保护和网络恢复具有强大的自愈能力，这不仅使SDH 网络的生存性和可靠性大大增强，而且便于组网和降低网络维护的费用
● SDH 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高阶信号的复用和解复用一次到位，大大简化了设备的处理过程，省去了大量的有关电路单元、跳线电缆和电路接口数量，从而简化运营和维护，改善网络的业务透明性 ● SDH 标准规范了全世界统一的网络节点接口，对各网络单元的光接口有严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，实现了横向的兼容性
● SDH 帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络运营管理、维护与指配（OAM&P ）的能力大大地加强，通过远程控制，可实现对各网络单元/节点设备的分布式管理，同时也便于新功能和新特性的及时开发和升级，而且促进了更完善的网络管理和智能化设备的发展
3.回答光纤通信的优点
答：（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）泄漏小，保密性能好
（5）节约金属材料，有利于资源合理使用。