浙江大学光纤通信复习一
光纤通信考试复习重点
简答题一、光纤通信的特点？优点：1、速率高，传输容量大；2、损耗低，传输距离远；3、抗干扰能力强，XX性好；4、质量轻，敷设方便；5、耐腐蚀，寿命长；缺点：线路施工过程中连接较复杂，造价高。
二、光纤通信系统的基本组成，各个单元的作用？主要组成部分包括光纤、光发送器、光接收机、光中继器和适当的接口设备。
光发送机：把输入电信号转换为光信号，最大限度地耦合到光纤线路。
光纤线路：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。
光接收机：把光纤线路输出的微弱光信号转换为电信号，并经放大处理后恢复成原始信号。
三、半导体激光器的结构原理？四、新型半导体激光器1、分布反馈DFB激光器优点：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。
2、分布布拉格反射DBR激光器优点：增益区和它的波长选择是分开的，因此可以对它们分别进行控制。
3、量子阱QW激光器优点：①阈值电流低，输出功率大。
② 单纵模，谱线窄，利于调制。
③ 温度要求低。
无需温度控制，无需制冷器。
④ 外微分量子效率大。
⑤ 频率啁啾小，动态单纵模特性好。
4、垂直腔面发射激光器VCSEL 优点：① 实现极低阈值工作；② 平行光互连和光信息处理；③ 圆形光斑，发散角小，方向性好；④ 动态单纵模工作；⑤ 高密度集成；⑥ 适合光电集成电路OEIC 结构。
五、数字光发送机基本组成，各单元模块功能？采用直接调制（IM ）的光发送机主要包括：输入电路（输入盘）和电／光转换电路（发送盘）。
（1）均衡器的作用是对由PCM 电端机送来的HDB3码或CMI 码流进行均衡，用以补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的幅度、阻抗适配，以便正确译码。
（2）码型变换的作用是将适合在电缆中传输的双极性码，通过码型变换转换为适合于光纤线路传输的单极性码。
（3）扰码电路的作用就是当线路码流出现长连“0”或长连“1”的情况 ，有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，从而使“0”、光信号输出NRZ 码HDB3(CMI)电信号输入均衡放大码型变换信号扰码线路编码驱动电路光源时钟提取APC ATC 光监测告警输出输入盘发送盘“1”等概率出现，便于接收端提取时钟信号。
光纤通信期末复习题.doc
光纤通信期末复习题名词解释1.截止波长（41）截止波长指的是光纤屮只能传导基模的最低工作波长。
2.数值孔径（37）光纤端面临界入射角的正弦值3.抖动（201）数字脉冲信号时间坐标位證相对于具标准位直的随机性变化，称为抖动。
4.暗电流（114）无光照射时，光电二极管的反向电流，称为暗电流Id。
5.光吋分复用技术（OTDM）（142）在光域内进行时间分割复用，使不同的信道占有不同的时隙，在单根光纤单个波长上完成多信号复用。
6.消光比（213或65）光发送电路输出全“1”码时的平均输出光功率P1与输出全“0”码时的平均输出光功率P0之比,称为消光比,即EX=101lg （P1/P0）（dB）・7.mBnB码（93）将输入二进制码每m比特分成一组作为一个码字，在不改变每组时间宽度的条件下，根据一定的规律将其变换成n （n人于m）比特一组的新码输出，则新码速率是原码速率的n/m 倍。
简答题1•简述光波分复用的基本特点。
（147）1能够充分利用光纤的低损耗带宽资源，使单根光纤的传输容量增人几倍至几十倍以上，进一步显示了光纤通信的巨大优势，巩固了光纤通信在通信领域中的核心地位。
目前, 将16路或32路光波复合到一根光纤中进行传输已经实用。
2各个载波信道彼此独立，可以互不干扰地同时传输不同特性的信号，各种信号的合路与分路能够方便地进行，为宽带综合业务数字网的实现提供了可能。
3初步解决了屮继全光化问题，为全光通信网的实现奠定了基础。
4节省了光纤和光电型中继器，大大降低了建设成本，方便了己建成系统的扩容。
2.光纤数字通信系统的基本设计步骤。
（205-206）1选定传输速率和传输制式2选定工作波长3选定光源和光检测器件4选定光纤光缆类型5选定路由，估算中继距离6估算误码率3.简要描述LD的伏安特性，并画出具特性曲线。
（72）正向导电性4.简述参餌光纤放大器的工作原理。
（158）掺餌光纤放大器是一种直接对光信号进行放大的光学器件，穴可以充任全光传输型屮继器, 用來代替目前光纤通信中的光一电一光型再牛中继器，在WDM型光纤通信中应用广泛。
光纤通信复习题答案
光纤通信复习题答案1. 光纤通信中，光纤的类型主要有哪两种？答案：光纤通信中，光纤的类型主要有两种，分别是单模光纤和多模光纤。
2. 光纤通信中，光信号的调制方式有哪些？答案：光纤通信中，光信号的调制方式主要包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及脉冲编码调制（PCM）。
3. 光纤通信中，光放大器的作用是什么？答案：光纤通信中，光放大器的作用是放大光信号，以补偿光纤传输过程中的损耗，从而延长通信距离。
4. 光纤通信中，色散是如何产生的？答案：光纤通信中，色散是由于光纤中不同波长的光信号传播速度不同，导致信号到达接收端的时间不同而产生的。
5. 光纤通信中，波分复用（WDM）技术是如何实现的？答案：光纤通信中，波分复用（WDM）技术是通过在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号来实现的，这样可以大幅度提高光纤的传输容量。
6. 光纤通信中，光时分复用（OTDM）技术的原理是什么？答案：光纤通信中，光时分复用（OTDM）技术的原理是将时间划分为多个时隙，每个时隙传输一个光脉冲，通过这种方式实现多个光信号在同一光纤中的高速传输。
7. 光纤通信中，光纤的损耗主要由哪些因素造成？答案：光纤通信中，光纤的损耗主要由散射损耗、吸收损耗和非线性损耗等因素造成。
8. 光纤通信中，光纤的非线性效应有哪些？答案：光纤通信中，光纤的非线性效应主要包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和受激拉曼散射（SRS）等。
9. 光纤通信中，光纤的连接方式有哪些？答案：光纤通信中，光纤的连接方式主要有熔接、机械接续和光纤连接器连接等。
10. 光纤通信中，光纤的维护和检测方法有哪些？答案：光纤通信中，光纤的维护和检测方法包括光纤端面的清洁、光纤损耗的测量、光纤的弯曲半径检测以及光纤的折射率分布测量等。
浙江大学光纤通信复习一
第2 章 光纤：结构、导波原理和制造
? 1 、光纤具有何种结构； ? 2 、光在光纤中如何传播； ? 3 、光纤是由何种材料制作的； ? 4 、光纤是如何制造的； ? 5 、光纤中信号的损耗机理是什么； ? 6 、信号在光纤中传输时为什么会有失真，以及信号失
真的度量 ? 光纤结构、材料、种类； ? 光纤传输原理； ? 光纤传输特性（损耗和色散）。
逝场，而消逝场的大小随着到纤芯距离的增加而以指 数形式下降。 ? 纤芯中的场与其延伸到包层中的尾部一起传播，因而 可传播模式的部分能量在包层内，一旦发生弯曲，位 于曲率中心远侧的消逝场尾部必须以较大的速率才能 与纤芯中的场一同前进。
（b ）微观弯曲
? 微观弯曲是指光纤 ? 轴上曲率半径的重 ? 复性小尺度起伏。 ? 它的产生是由于光纤 ? 生产过程中的不均匀 ? 或是在光纤成缆时受 ? 到了不均匀的压力。 ? 微观弯曲之所以引起 ? 信号衰减，是因为光 ? 纤弯曲导致了导波模 ? 与漏泄模或非导波模 ? 之间能量耦合。
群时延差引入的脉冲展宽
? 群时延是波长的函数，任何特定模式的任意频谱分量
传播相同距离所需的时间都不一样。这种时延差所造
成的后果就是光脉冲传播时延随时间的推移而展宽。
? 在传播路径上单位波长间隔产生的时延差可表示
d? g d?
为。
? 对于谱宽为 ?? ，以中心波长?0 为中点的两个
频谱分量，经过距离为L 的传播后，时延差为
? 单模传输；
? 单模光纤工作原理。
模式总数
? 在多模阶跃光纤中，当V 值较大时，可以用V 值估算模式总 数M 。光纤可支持的模式总数为：
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M
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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。
《光纤通信》的复习要点
《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。
光纤通信期末考试复习提纲
光纤通信复习提纲题型:一、选择题，共15小题，总计30分二、填空题，共20空,总计20分三、简答题，共4小题,总计20分四、计算题，共3小题，总计30分一、选择题1.光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
A。
光波 B。
电信号 C。
微波 D.卫星2。
要使光纤导光必须使（ B ）A.纤芯折射率小于包层折射率B.纤芯折射率大于包层折射率C.纤芯折射率是渐变的D.纤芯折射率是均匀的3。
（ D ）是把光信号变为电信号的器件A.激光器 B。
发光二极管 C.光源 D.光检测器4。
在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（ A ）A.保证传输的透明度B.控制长串“1"和“0”的出现C。
进行在线无码监测 D.解决基线漂移5.SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。
A.155520 B。
622080C.2488320D.99532806.掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（ B ）nm波段。
A。
1310 B.1550 C.1510 D.8507.发光二极管发出的光是非相干光,它的基本原理是（ B ）。
A.受激吸收 B。
自发辐射 C.受激辐射 D.自发吸收8.下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（ A )A.两者都能提供动态的通道连接B.两者输入输出都是单个用户话路C。
两者通道连接变动时间相同 D。
两者改变连接都由网管系统配置9。
下列不是WDM的主要优点是( D )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10.下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括( D ）A.全光解复用技术B.光时钟提取技术C.超短波脉冲光源D.匹配技术11。
下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是（ A ）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。
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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。
7、半导体激光器的温度特性。
9、LD与LED的主要区别11、光电二极管的工作原理。
13、耦合器的功能。
15、什么是耦合比？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。
3、激光器为什么要采用自动温度控5、光接收机对光检测器的要求。
7、什么是误码和误码率？9、数字光纤通信读线路码型的要求。
10、第五章知识点小结1、SDH的优点。
3、SDH 的帧结构(STM-l)o5、三种误码率参数的概念。
7、损耗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3、掺钳光纤放大器的构成方框图5、光交换技术的方式7、光孤子的产生机理9、相干光通信技术的优点6、静态单纵模激光器。
8、DFB激光器的优点。
10、常用光电检测器的种类。
12、PIN和APD的主要特点。
14、光耦合器的结构种类。
16、什么是附加损耗？2、光电延迟和张驰振荡。
4、数字光接收机的方框图。
6、什么是灵敏度？8、什么是动态范围？数字光纤通信系统中常用的码型种类。
2、SDH传输网的主要组成设备。
4、SDH的复用原理。
6、可靠性及其表示方法。
8、色散对中继距离限制的计算。
2、掺钳光纤放大器的工作原理4、什么WDM?6、什么是光孤子？8、相干光通信信号调制的方式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、小结、习题、单元测试及试题、答案
光纤通信-复习、小结、习题、单元测试及试题、答案光纤通信一、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。
二、光在电磁波谱中的位置----光也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。
红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。
1、可见光是人眼能看见的光，其波长范围为:0.39 至0.76 。
2、红外线是人眼看不见的光，其波长范围为:0.76 至300 。
一般分为: (1)近红外区:其波长范围为:0.76 至15 ;(2)中红外区:其波长范围为:15 至25 ;(3)远红外区:其波长范围为:25 至300 ;三、光纤通信所用光波的波长范围(1)光纤通信所用光波的波长范围为0.8 至1.8 ，属于电磁波谱中的近红外区。
(2)在光纤通信中，常将0.8 至0.9 称为短波长，而将0.8 至0.9 称为长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口(1)0.85 、1.31 和1.55 左右是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。
(2)早期光纤通信系统传输所用的是多模光纤，其工作波长在0.85 的第一个工作窗口。
(3)非色散位移光纤(G.652光纤)工作在1.31 附近的第二个工作窗口。
(4)色散位移光纤(G.653光纤)工作在1.55 附近的第二个工作窗口。
- 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(一)概论习题1、什么是光纤通信,2、光纤的主要作用是什么,3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点,4、为什么说使用光纤通信可以节约大量有色金属,5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大,6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少,7、红外线是人眼看不见的光，其波长范围是多少,8、近红外区:其波长范围是多少,19、光纤通信所用光波的波长范围是多少,10、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少(二)单元测试 (单项选择题)1 光纤通信指的是:1以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; 2 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; 3 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; 4以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
光纤通信复习题（共5篇）
光纤通信复习题（共5篇）第一篇：光纤通信复习题1光通信系统组成及各部分作用2光通信系统分类及主要特点3光通信三个窗口是什么？为什么选择这三个窗口？4查阅相关资料，说明当前光纤通信商用和实验室速率（单信道，多信道）5查阅相关资料，说明当前光纤通信研究最新技术6光源的基本要求，主要参数，注意事项7什么是受激吸收、受激辐射、自发辐射8什么是粒子数反转分布9说明LED工作原理说明LD工作原理比较LED与LD各自特点对光检测器有什么要求，主要参数，注意事项什么是光电效应说明PIN 工作原理说明APD工作原理比较PIN与APD各自特点光源与光检测器使用时各加什么偏压？为什么？光纤是由哪几部分组成，各部分作用是什么？光纤如何分类的？松套光纤和紧套光纤含义是什么？画出多模阶跃、多模渐变、单模阶跃光纤折射率分布示意图光在光纤中全反射条件是什么？简述光纤导光原理光纤主要参数含义是什么？光纤主要传输特性是什么？什么是光纤损耗？造成光纤损耗原因是什么?什么是光纤色散？产生色散原因有哪些？对数字通信有什么危害？ 27 光纤损耗的测量方法有哪几种？其测量原理是什么？简述其测量原理28 说明光纤带宽测量原理常用光缆有哪几种结构形式？各有什么优点？HRX、HRDL、HRDS含义是什么？BERav、DM、SES、ES含义是什么？抖动含义是什么？衡量单位是什么？什么叫抖动峰——峰值？33 抖动三项性能指标含义是什么？光性能参数pt ext 灵敏度动态范围定义单位标准光线路码型基本要求mBnB码概念 , 编码方法光端机基本组成及各部分作用光发送电路组成、作用、原理APC ,ATC电路原理光接收电路组成各部分作用、原理Pt, EXT ,S ,D指标测试原理线路施工中现场测试内容方法光缆通信系统日常维护主要内容44 光缆线路防护内容光缆线路防雷电措施46 光缆线路防强电措施第二篇：光纤通信复习题光纤通信复习题一、填空题1、利用光波作为载波的通信方式称为（）。
光纤通信复习题库(整合版)
光纤通信复习题库〔整合版〕一、填空题“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
_I___型材料，称为__耗尽层。
倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
μm和 1.55um 。
纤芯和包层两部分构成。
模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
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。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和___。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
23.目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和_ 光放大器两类。
24. 瑞利散射损耗随___波长________的增加而急剧下降。
25. 在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1—9N列第__ _4____行的区域中。
光纤通信复习(OK)
光纤通信复习思考题第一章概述1.用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出?用光导纤维进行通信最早在1966年由英籍华人高锟提出。
2.光纤通信有哪些优点?频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成，如下图所示：光纤光纤光放大器光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输，它通常由复用器、调制器和光源组成。
复用器的作用是把多路信息信号复用为时分复用（TDM）信号或频分复用（FDM）信号。
调制器的作用是用复用信号直接调制（IM）激光器(LD)的光强，或通过外调制器调制LD 的相位。
光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。
光接收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号。
光中继器的作用是对经光纤传输衰减后的信号进行放大。
光中继器有光-电-光中继器和全光中继器。
如需对业务进行分出和插入，可使用光-电-光中继器；如只要求对光信号进行放大，则可以使用光放大器。
光纤是光信号传输的介质。
4.简述通信网络的发展过程。
通信网络的发展已经历了两代，第一代网络节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路,它的容量有限，这是全电网络；用一段段光纤取代电缆后构成的网络，这是现在正被广泛使用的第二代网络，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络；所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代网络，即全光网络。
全光网络是光在传输、放大、中继、光存储、上下话路、分组交换、复用和解复用过程中完全是在光频范围内进行处理的网络。
5.比较光在空气和光纤中传输的速度。
哪个传输得快？光在光纤中传输的速度比在空气中传输得慢，慢n倍，n是光纤纤芯折射率。
第二章光纤和光缆1.用光线光学方法简述多模光纤导光原理。
光纤通信原理复习资料.docx
第一章*激光的突出优点：为高度札I 干光；单色性好，波谱宽度窄；方向性极好；输出功率人。
*模拟信号与数字信号模拟信号——信号幅度电平随时间连续变化。
技术指标:传输带宽、传输信噪比(SNR)或传输载噪比(CNR)、非线性等。
频域特征：带宽、中心频率、 幅度及幅度范围等。
数字信号——信号电平随时间周期呈离散分布。
时域特征：信号的编码形式、幅度、脉宽以及上升与下降时间等。
比特时间TB ：每个码持续的时间。
比特率B ：每秒钟的比特数。
B=1/T B一一解决方法：光纤具冇巨人带宽资源 问题2：宽带模拟信号的数模转换困难。
—解决方法：光纤通信釆用数字和模拟 两种传输方案 *直接调制：川电信号直接调制光源的驱动电流， 使输出光随电信号变化而实现调制。
优点：技术简单，成本较低，容易实 现。
缺点：调制速率较低，受激光器的频 率特性限制。
*间接调制：把激光的产牛和调制分开，用独立的调制器调 制激光器的输出光。
优点：调制速率高。
缺点：技术复杂，成本较 高。
使用场合:人容最的波分复用和相干通信系统。
•L 分贝毫瓦的定义■发送光功率(dBm)P=10 lg [ P(mW) / 1(mW)]P^10lg[P(mW)/1 (mW)] (dBm) P=40lg\PMmW)/P\(mW 刀 (dB )♦L 分贝的定义:髯信号功率与某个绝对值或某个噪声功率进行比较。
■分贝：功率比值.用相当简单的方式表示很大比值。
dB=10 lg [ P 2(mW) / P 1 (mW) ]P 2. P,-光功率如：功率增加一倍，哀明增益是3dB ；功率减小到一半， 表明损耗是3dB 。
分贝是一比值或相对单位。
光纤损耗6dB —一通过光纤后，功率减小到25%连接器损耗4dB —一通过连接器后，功率减小到80%岔三问题1：将模拟信号转换成数字信号传输,对信道带宽的要求将增加许多倍。
I 光发射机的基本参数：O 发射功率:意味着传输过程中可容忍的传输损耗.Q 光源的光谱特性通常发光二极管(LED)发射功率较低，一般小于・ lOdBm,激光二极管(LD)可以发出单色.定向性好、高强 度和相干性的光，发射功率可达到0-10dBm 。
光纤通信复习题(含答案)
1.Make a choice （共十题 每题1分）10p(1).Which of the following dispersion (色散)dose not exist in single-mode optical fiber? （ D ）A .material （材料）dispersion B.waveguide （波导） dispersionC.polarization-mode （偏振）dispersionD.intermodal （联合） dispersion(2).The unit （单位）of the fiber attenuation coefficient （衰减系数）is (C)A. dBB. dBmC. dB/kmD. dBm/km(3).the bands of Optical fiber communication is (B)A.0.01um-0.39umB. 0.8um-2.0umC.0.39um-0.79umD.100um-1000um(4).If the optical input power of a Optical amplifier is 10mW ，and the optical output power is 100mW as well ,then its output gain level is (A)A.10dBB.20dBC.30dBD.40dB(5)In order to make sure of the system BER （比特误差率） conditions , if the minimum optical input power of the receiver is 1 uW, the sensitivity of the receiver must be (A)A.－30dBmB.－40dBmC.－20dBmD.－43dBm(6)The principal （主要）light sources used for fiber optical communications applications are ：（D ）A.OA 、LDB.PIN 、APDC.PD 、LEDD.LD 、LED(7)laser （激光） action is the result of three key process ，which one of the following is not be included ？（D ）A.photon absorption （光子吸收）B.spontaneous emission （自发发射）C.stimulated emission （受激发射）pound radiation （复合发射）(8) A single mode fiber usually has a core diameter （芯径）of A.A. 10mB. 62.5nmC. 125nmD. 50mm (9)To make sure that the APD photo-detector works properly, a sufficiently D is applied across the p-n junction.A. high forward-bias voltage （高的前置偏压）B. low forward-bias voltageC. low reverse-bias voltage （低的反相偏压）D. high reverse-bias voltage(10) When DFA fiber amplifier uses as light Repeaters （中继器）, its main effect is B.A. amplifying and regenerating the signalB. regenerating the signalC. amplifying the signalD. reducing the signal noise(11) In graded-index optical fiber, the numerical aperture （数值孔径） NA can be expressed as C. A. 21n n - B. ∆2a C. ∆2n 1 D. 21n n a -(12) In practical SMFs, the core diameter is just below the cutoff （截止） of the first higher-order （高阶）mode; that is, for V slightly A.A. <2.4B. > 2.4C. =3D. =3.5(13) It is well known that the total dispersion in the single-mode regime is composed of two components: C.A. mode-partition noise （电流分配噪声）, inter- symbol InterferenceB. frequency chirp, modal dispersionC. material dispersion, waveguide dispersionD. modal dispersion, waveguide dispersion(14)At present, erbium doped （涂饵的）fiber amplifier’s maximum small signal gain （小信号增益）is around A.A. 40 dBB. 30 dBC. 20 dBD. 10 dB(15)Which of the following doesn’t belong to passive optical components （无源光学组件）BA. Directional coupler（定向耦合器）B. Semiconductor laser（半导体激光）C. Optical fiber connector（光纤连接器）D. Optical attenuator（光学衰减器）(16) The A mode has no cut off（截止）and ceases（停止）to exist only when the core diameter （芯径）is zero.A. HE11B. TE01C. TM01D. EH11(17)When the phase difference（相位差）is an integral multiple（整数倍）of A, the two modeswill beat and the input polarization（偏振）state will be reproduced.A. 2πB. πC. 1800D. π/2(18)which one of the following model can transmit in the single-mode optical fiber ?(A)A.HE11B. TE01C. TM01D. EH112. Write the full name of the following acronym（共十题每题1分）10p(1)DCF: dispersion compensating fiber（色散补偿光纤）(2)CNR: carrier to noise ratio（载噪比）(3)SRS: Stimulated Raman Scattering（受激的拉曼色散）(4)SOA: Semiconductor optical amplifier（半导体激光放大器）(5)NA: numerical aperture（数值孔径）(6)PON: passive optical network（无源光网络）(7)SLM: single longitudinal mode（单纵向模式）(8)NEP: noise-equivalent power(噪声等效功率)(9)DSF: dispersion shift fiber（色散转移光纤）(10)SONET: synchronous optical network（同步光网络）(11)A TM: asynchronous transfer mode（异步传输模式）(12)ISDN: integrated services digital network（综合业务数字网）(13)WDM: wavelength-division multiplexing(波分多路复用)(14)SDH: Synchronous digital hierarchy(同步数据系列)(15)TLLM: transmission-line laser model(传输线激光模式)(16)ONSL: optical network simulation layer（光网络模拟层）(17)OVPO: outside vapor-phase oxidation（外气相沉积法）(18)V AD: vapor-phase axial deposition(汽相轴向沉积)(19)CDMA: code-division multiple access(码分多址)(20)FDM: frequency-division multiplexing（频分复用）(21)DSP: digital signal processing（数字信号处理）(22)MCVD: modified chemical vapor deposition（修正的化学汽相沉积）(23)EDFA: erbium-doped fiber amplifier(惨饵光纤放大器)(24)FDDI: fiber distributed data interface(光纤分布式数据接口)(25)SIOF: step index optical fiber(阶跃指数光纤)(26)GIOF: graded index optical fiber(渐变性光纤)(27)SQW: single quantum-well（单量子井）(28)ARQ: automatic reapt request(自动重发请求)(29)FEC: forward error correction（前向纠错）3. Filling blanks(共20空每空1分) 20p(1) According the mode which propagate（传播）in the fiber, the fiber can be divided into (single mode) fiber) and (multimode) fiber.(2) The most common misalignment（非线性）occurring in practice, which also causes the greatest power loss, is (axial displacement轴向移位).(3) The electromagnetic energy（电磁能）of a guided mode is carried partly in the (core) and partly in the (cladding包层).(4)The basic attenuation mechanisms（衰减机制）in a fiber are (absorption吸收), (scattering散射) and (radiative losses辐射损耗) of the optical waveguide.(5) The two main optical amplifier types can be classified as (SOAs半导体激光放大器) and (DFAs).(6) Networks are traditionally divided into: (LANs局域网), (MANs城域网),(W ANs广域网).(7)The principal light sources used for fiber optic communications applications are (ILDs注入型激光二极管) and (LEDs发光二级管) .(8) The dominant noise generated in an optical amplifier is (ASE).(9) The two most common samples of these spontaneous fluctuations（波动）are (shot noise) and (thermal noise热噪声).(10)According to the refractive index（折射率）of the core, the fiber can be divided into (step-index) fiber and (graded-index) fiber .(11)The total dispersion in single-mode fibers consists mainly of (material) and (waveguide) dispersion.(12) The most meaningful criterion（标准）for measuring the performance of a digital communication system is the (average error probability平均概率误差). In an analog system the fidelity criterion is usually specified in terms of a (peak signal-to-noise ratio).(13) The simplest transmission link is a (point-to-point line) that has a transmitter on one end an a receiver on the other.(14)The commonly used materials for fiber lasers are (erbium) and (neodymium).(15)Absorption is related to the fiber material, whereas scattering is associated both with the (fiber material) and with (structural imperfections) in the optical waveguide.(16)The two basic LED configurations being used for fiber optics are (surface emitters) and (edge emitters).(17) The basic schemes for improving the reliability are (ARQ自动重发请求) and (FEC前向纠错).4. Give a brief description of following terms and questions（共5题每题3分）15p (1) Briefly describe the key system features of WDM.波分复用1) capacity upgrade（容量升级）2) transparency （透明度）3) wavelength routing（波长选路）4) wavelength switching（波长转换）5) the connectors used to join individual fiber cables to each other and to the source anddetector(2) Briefly describe there major goals of SDH.同步数据系列1) Avoid the problems of PDH2) Achieve higher bit rates3) Better means for operation, administration and Maintenance(3) List at least three advantages of SOA半导体激光放大器.1) Small size, and easy to be integrated with semiconductor circuits.2) Fabrication（制造）is simple and with low power consumption（功耗）, long life-span and low cost.3) Gain response is very quick and well suited for switching and signal processing in optical networks application.4) Can amplify optical signal and process signal in the same time such as switch, so can be used in wavelength converting and optical switch.(4) List more than three disadvantages of SOA.1) The coupling loss with optical fiber is too large2) Sensitive to polarization3) Noise figure is high(~8 dB)4) crosstalk串音干扰5) Easy to be affected by temperature, low stability(5) Stimulated Emissions受激发射If a photon（光子）of energy hv12 impinges on（撞击）the system while the electron is still in its excited state, the electron is immediately stimulated to drop to the ground state and give off a photon of energy hv12.(6)Dynamic rangeSystem dynamic range is the maximum optical power range to which any detector must be able to respond.(7) What conditions should be met to achieve a high signal-to-noise ratio?1) The photodetector（光电探测器）must have a high quantum efficiency（量子效率）to generate a large signal power.2) The photodetector and amplifier noises should be kept as low as possible.(8) Please write the three basic categories（类别）of degradation of light sources1) internal damage2) ohmic contact degradation3) damage to the facets of laser diodes（激光二极管）(9)List the three factors largely determining the frequency response of an LED1) the doping level（掺杂度）in the active region2) the injected carrier lifetime Ti in the recombination region3) the parasitic capacitance(寄生电容) of the LED.(10)Write the three basic types of two-level binary line codes that can be used for optical fiber transmission links.1) non-return-to-zero (NRZ) format2) return-to-zero (RZ) format3) phase-encoded (PE) format(11) Please write the three different mechanisms causing absorption briefly1) Absorption by atomic defects （原子缺陷） in the glass composition.2) Extrinsic （非固有的） absorption by impurity atoms in the glass material.3) Intrinsic absorption by the basic constituent atoms of the fiber material.(12) The disadvantage of Raman amplifierNeed large output power pump laser. As Raman Scattering, the energy is transferred from high frequency to low frequency. Cross talk will affect signal.5. Figure （共1题 每题5分）5p（1）Please draw the basic step for an automatic-repeat-request (ARQ) error-correction scheme. Solution:（ARQ纠错机制）(2)Please draw out the basic elements of the optical receiver.(5p)（光接收器）Solution:(3)Please draw out the basic elements of an analog link and the major noise contributions. Solution:（模拟链路及噪声源）光发送机电模拟输入信号谐波失真互调失真RIN激光削波光纤信道模式失真损耗GVD 光放大器ASE 噪声光检测器散弹噪声热噪声放大器噪声APD 倍增噪声电模拟输出到RF 接收机(3) consider the encoder shown in Fig.1that changes NRZ data into a PSK ing this encoder,draw the NRZ and PSK waveforms for the data sequence 0001011101001101.clock/2PSK dataNRZ datafrequency Afrequency BFig.1Solution:6. Calculation Problems(共3-4题，统计40分) 40p(1) A wave is specified by 8cos 2(20.8)y t z π=-,where y is expressed in micrometers and the propagation constant （传播常数） is given in 1m μ-.Find (a) the amplitude,(b) the wavelength,(c) the angular frequency （角频率）, and (d) the displacement at time 0t = and 4z m μ=. Solution:The general form is:y = (amplitude) cos()cos[2(/)]t kz A vt z ωπλ-=-.Therefore(a) amplitude 8m μ=(b) wavelength: 11/0.8m λμ-= so that 1.25m λμ=(c) 22(2)4v ωπππ===(d) At 0t = and 4z m μ= we have 18cos[2(0.8)(4)]8cos[2( 3.2)] 2.472y m m πμμπ-=-=-=(2) A certain optical fiber has an attenuation of 0.6dB/km at 1300nm and 0.3dB/km at 1550nm.Suppose the following two optical signals are launched simultaneously into the fiber: an optical power of 150W μ at 1300nm and an optical power of 100W μ at 1550nm. What are the Solution:power levels in W μof these two signals at (a) 8km and (b) 20km?Since the attenuations are given in dB/km, first find the power levels in dBm for100W μ and 150W μ. These are, respectively,P(100W μ) = 10 log (100 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.10) = - 10.0 dBmP(150W μ) = 10 log (150 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.15) = - 8.24 dBm(a) At 8 km we have the following power levels:P 1300(8 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(8 km) = - 13.0 dBm = 50W μP 1550(8 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(8 km) = - 12.4 dBm = 57.5W μ(b) At 20 km we have the following power levels:P 1300(20 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(20 km) = - 20.2 dBm = 9.55W μP 1550(20 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(20 km) = - 16.0 dBm = 25.1W μ(3) A double-heterojunction （异质结） InGaAsP LED emitting at a peak wavelength of 1310nm has radiative and nonradiative recombination times of 25 and 90ns, respectively. The drive current is 35mA.(a) Find the internal quantum efficiency and the internal power level.(b) If the refractive index （折射率） of the light source material is n=3.5, find the power emitted from the device.Solution: (a) From Eq. int 11/r nr rτητττ==+, the internal quantum efficiency is int 10.783125/90η==+， and from Eq.int intint I hcI p hv q q ηηλ== the internal power level is int (35)(0.783)26(1310)hc mA p mW q nm ==(b) From Eq.int e int 2p (1)n t p P n n η==+, 21260.373.5(3.51)P mW mW ==+ (4) An LED with a circular emitting area of radius 20m μ has a lambertian emission pattern with a 1002()W cm sr ∙axial radiance at a 100mA drive current. How much optical power can be coupled into a step-index fiber having a 100m μ core diameter and NA=0.22? How much optical power can be coupled from this source into a 50m μ core-diameter graded-index fiber having 12.0, 1.48n α== and 0.01∆=?Solution:The source radius （半径） is less than the fiber radius,so Eq. 222222,1()2LED step s o s o P r B NA r B n ππ==∆ holds: 22223222,()(210)(100/)(0.22)191LED step s o P r B NA cm W cm W ππμ-==⨯= From Eq. 222,122[1()]2s LED graded s o r P r B n απαα=∆-+ 232222,122(210)(100/)(1.48)(0.01)[1()]15925LED graded P cm W cm W πμ-=⨯-=(5)Suppose an avalanche photodiode hasthe following parameters ：1/231,1,0.85,,10L D L I nA I nA F M R η=====Ω, and 1B kHz=.Consider a sinusoidally(正弦） varying 850nm signal, which has a modulation index m=0.85 and an average power level 050P dBm =-, to fall on the detector at room temperature. At what value of M does the maximum signal-to-noise ratio occur?Solution: Using Eq.2222()()24/p P D L B Li M S N q I I M F M B qI B k TB R <>=+++ we have 22005/2001()22()24/D L B LR P m M S N qB R P I M qI B k TB R =+++ 162235/2191.215102.17610 1.65610M M ---⨯=⨯+⨯ The value of M for maximum S/N is found from Eq.224/()x L B L opt P D qI k T R M xq I I ++=+, with x = 0.5:Moptimum = 62.1.(6)An LED operating at 1300 nm injects 25W μ of optical power into a fiber. If the attenuation （衰减） between the LED and the photodetector （光电探测器） is 40 dB and the photodetector quantum efficiency （量子效率） is 0.65, what is the probability that fewer than 5 electronhole pairs （电子空穴对） will be generated at the detector in a 1-ns interval ?Solution: From ⎰==τηη0)(hvN hv E dt t P ,the average number of electron-hole pairs generated in a time t is 6.10)/103)(106256.6()103.1)(101)(1025(65.0/8346910=⨯⨯⨯⨯⨯===----s m Js m s W hc Pt h E N ληνη Then,from Eq.(7-2)%505.0120133822!5)6.10(!)(6.106.105=====---e e n e N n P N n(7) An engineer has the following components available:(a) GaAlAs laser diode operating at 850 nm and capable of coupling 1 mW (0 dBm) into a fiber. (b) Ten sections of cable each of which is 500 m long, as a 4-dB/km attenuation, and hasconnectors on both ends.(c) Connector loss of 2dB/connector.(d) A pin photodiode receiver.(e) An avalanche photodiode receiver.Using these components, the engineer wishes to construct a 5-km link operating at 20 Mb/s. If the sensitivities of the pin and APD receivers are -45 and -56 dBm, respectively, which receiver should be used if a 6-dB system operating margin is required?Solution:(a)Use margin 2system L l P P P f C R S T ++=-=α，to analyze the link power budget.(a) For the pin photodiode,with 11 jointsdB L km dB dB dBm dBm insystemm L l P P P f C R S T 6)/4()2(11)45(0arg )(11++=--=++=-=αWhich gives L=4.25km. the teansmission distance cannot be met with these components. (b)For the APDdB L km dB dB dBm dBm 6)/4()2(11)56(0++=--Which gives L=7.0km. the transmission distance can be met with these components.(8) Suppose we want to frequency-division multiplex 60 FM signals. If 30 of these signals have a per-channel modulation index i m =3 percent and the other 30 signals have i m =4 percent, find the optical modulation index （调制指数） of the laser.Solution:The total optical modulation index is%4.27])04(.30)03(.30[][2/1222/12=+==∑ii m m(9) An optical transmission system is constrained to have 500-GHz channel spacings. How many wavelength channels can be utilized in the 1536-to-1556-nm spectral band （频谱带）? Solution: In terms of wavelength,at acentral wavelength of 1546nm a 500-GHz channel spacing isnm s sm nm f c 410500/103)1546(19822=⨯⨯=∆=∆-λλ The number of wavelength channels fitting into the 1536-to-1556 spectral band then is 54/)15361556(=-=nm nm N(10) The output saturation （饱和） power sat out P , is defined as the amplifier output power for which the amplifier gain G is reduced by 3 dB (a factor of 2) from its unsaturated value 0G . Assuming 0G >>1, show that in terms of the amplifier saturation power sat amp P ,, the output saturation power issat amp sat out P G G P ,00,)1(2ln -=Solution: Let 2/0G G = and 0,/22/G P P P sat out out in ==.then Eq.(11-15) yields2ln 212,,00satout sat amp P P G G += Solving for s a t out P , and with 10>>G ,we havesat amp sat amp sat amp sat out P P P G G P ,..00,693.0)2(ln 22ln =≈-=。
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uJ (ua) wK (wa)
• 上两式分别对应EH模、HE模
2.5 单模光纤
V 2 a
n12 n22
1/ 2 2 an1
2 2.405
• 保证纤芯半径a和纤芯包层折射差Δ的变化范围内，可 以实现单模传播。
• 但实际设计的单模光纤，其纤芯包层折射率差一般在 0.2％到1 ％间变化，因而纤芯直径的取值必须使第一 个高阶模（次最低阶模）是截止模，或者是使V值稍 小于2.4。
率所占的比例可表示为：
•
Pclad 4
（2.29)
P 3M
2.4.8 线偏振模
• 通信光纤的纤芯包层的折射率差非常小，光纤仅有四
个场分量需要考虑，这样它们的表达式变得相当简单，
这些场分量称为线偏振（LP）模。主模式LP01模相当
于HE11模
• （2.63)
•(（v 2.v6)(4k1)2v k22v )
n2k
2.4.2 对关键的模式概念的归纳
• 与截止条件相联系的一个重要参数是归一化频率V
•
V
2 a
(n12
n22 )1/ 2
2 a
NA
（2.27）
• 不同的模式有不同的极限Vc值。 • V>Vc时,该模式为导波模。 • 最低阶模HE11，Vc=0 • 次最低模TE01， Vc＝2.405 • 当0<V≤2.405时,
Fig. 2-10: Comparison of fiber structures
2.3.2 射线和模式
• 研究光纤中光的传播特性的方法
• 电磁波（模式）分析方法 • 由光纤导引的光频电磁场由光波导中一系列导波模式叠
加。导波模式是能够独立存在的电磁场的最小结构单元。 • 几何光学方法（射线追踪方法） • 在光纤的半径与波长之比很大时，由几何光学方法可以
2.4 圆波导的模式理论
• 在满足纤芯和包层圆柱形界面上的边界条件下求解麦 克斯韦方程。
• 解法有一般有两种：精确解、标量近似解
• 精确解
• 光纤纤芯和包层的边界条件导致电场和磁场分量之间 相互耦合，形成了混合模，这使得对光波导的分析比 起对金属波导的分析更为复杂。
• 一个混合电磁场模式中包含6个场分量，而每一个场分 量都有很复杂的数学表达式。
2.6 梯度折射率光纤的结构
阶跃光纤中的折射率分布为
n( r
)
n1
n2
梯度型光纤中的折射率分布为
ra ra
n(r
)
n1
1
n1 (1
2
2)
r a
1 2
1
2
n2
ra ra
梯度光纤纤芯中的折射率分布
式中 a 为纤芯半径，取值范围为 1 到。当>>10 时，折射率分布为阶跃
型，=1 时为三角型，梯度光纤中通常取2，即按平方律分布。
•
•v
•
（ （ P.4225..v66956递))推av 关u1系2
1பைடு நூலகம்
w2
v
a
J 1(ua) K 1(wa) 0
2
1 u2
1 w2
2
k12
v
J
' v
(ua)
uJv (ua)
J 1(ua)
k22 2
v
Kv' (wa) wKv (wa)
K 1(wa) 0
uJ (ua) wK (wa)
第2章 光纤：结构、导波原理和制造
• 1、光纤具有何种结构； • 2、光在光纤中如何传播； • 3、光纤是由何种材料制作的； • 4、光纤是如何制造的； • 5、光纤中信号的损耗机理是什么； • 6、信号在光纤中传输时为什么会有失真，以及信号失
真的度量 • 光纤结构、材料、种类； • 光纤传输原理； • 光纤传输特性（损耗和色散）。
得到光纤导波特性的很好的近似结果（“短波长极 限”）。对于多模光纤射线方法可以提供相当精确的结 果。 • 射线方法的优点：给出光纤中光传播特性的直观的物理 解释。
Fig. 2-12: Meridional ray representation
sin min
n2 n1
nsin0,max n1 sinc (n12 n22 )1/2 NA nsin0,max (n12 n22 )1/2 n1 2
• Major
• elements of
• an optical
• fiber link
课程框架
• 概述（第1章） • 光纤（第2、3章） • 光源和光发射机（第4、5章） • 光检测器和光接收机（第6、7章） • 光纤数字传输系统（第8章） • 光纤模拟传输系统（第9章） • 波分复用（第10章） • 光放大器（第11章） • 光网络（第12 章）
《光纤通信》
复习一
第1章 光纤通信总览
时分复用（TDM）和频分复用（FDM）
Fig. 1-2: Digital transmission hierarchy
表 1.2 北美、欧洲和日本的数字复用等级
表 1.3 常用的SONET和SDH传输速率
1.3 光纤传输链路的基本单元
• Fig. 1-5:
定义
相对折射率差
n12
n
2 2
n1
n2
2n12
n1
在石英光纤中， n1 1.5, 0.01 ，即包层折射率仅比纤芯略低一点。
NA(r)
[n2 (r)
n22 ]1
2
;
NA(0)
1 (r
a) ,
0,
NA(0) [n2 (0) n22 ]1 2 [n12 n22 ]1 2 n1 2
• (2)电磁场的横向分量是线偏振的，称为线偏振（LP） 模Hz。或场与由之六正个交分的量Ex简、化H为y、四E个z、分H量z。，即Ey、Hx、Ez、
导波模条件
n2k n1k；
• 如果满足下述条件：或
n2 k n1
• 则该模式是导波模，其中 k 2
• 导波模和漏泄模的分界点定义为截止条件
• 单模传输；
• 单模光纤工作原理。
模式总数
• 在多模阶跃光纤中，当V值较大时，可以用V值估算模式总 数M。光纤可支持的模式总数为：
•
M
1 2
2
a
2
(n12
n22 )1/ 2
V2 2
（2.28)
• 由于部分导波模会进入包层，一个给定模式在纤芯中的功率 流与包层中的功率流之比。
• （远离截止点，也就是相当于大的V值），包层中的平均功
• 根据横向电场（E场）和横向磁场（H场）哪一个更大 一些，可以将混合模式分为HE模和EH模。
• 标量近似解
• 对于相对折射率即 1
为弱导光纤。
或n2 1 n1
• 一般通信光纤可视为弱导光纤。
• 入射光线矢量与光纤纵轴的夹角很小
的光纤，称
•
sin c
在弱导光纤中，
n2 n1
1
c
2
• (1)电磁场的横向分量远大于纵向分量（接近一个平面 TEM波）