光源和光发送机
光纤(带答案)
第一章：光纤通讯1、什么是光纤通讯光纤通讯及系统的构成光纤通讯使用光导纤维作为传输光波信号的通讯方式。
光纤通讯系统往常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等构成。
2、什么事光通讯光通讯就是以光波为载波的通讯。
3、光纤通讯的长处①传输频带宽，通讯容量大。
② 传输衰减小，传输距离长。
③ 抗电磁扰乱，传输质量好。
④ 体积小、重量轻、便于施工。
⑤ 原资料丰富，节俭有色金属，有益于环保4、光纤通讯的工作波长光源：近红外区波长：—μm频次：167—375THz5 、 WDM是指什么DWDM指什么WDM：波分复用DWDM：密集波分复用6、光纤从资料上能够分为哪几种从资料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连结器从连结方式来看分为哪几种常有的插针端面有哪几种PC、 APC、 SPC（球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触）8、按缆芯构造分，光缆分为哪几种层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光芒的制造分哪几个步骤I资料准备与提纯II制棒III拉丝、涂覆IV塑套此中制棒分为：（ 1） MCVD改良的化学气相积淀法（2）PCVD等离子化学气相积淀法10 、按资料光纤分几种同611、无源器件的种类连结器、分路器与耦合器、衰减器、隔绝器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章：光纤通讯的物理学基础1、经过哪些现象能够证明光拥有颠簸性光的颠簸性能够从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明2、什么叫光电效应光电效应拥有哪些试验规律因为光的照耀使电子从金属中溢出的现象称为光电效应⑴每种金属都有一个确立的截止频次γ0，当入射光的频次低于γ 0时，无论入射光多强，照耀时间多长，都不可以从金属中开释出电子。
⑵关于频次高于γ 0的入射光，从金属中开释出的电子的最大动能与入射光的强度没关，只与光的频次相关。
频次越高开释出的电子的动能就越大。
⑶关于频次高于γ 0的入射光，即便入射光特别轻微，照耀后也能立刻开释出电子。
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。
西元-第3章网络综合布线系统工程常用器材和工具
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表3-3 护套检测
序号 1 2 3 4 5 检查项目 外观检测 最小护套厚度(mm) 标称：0.6mm 偏心(mm) 电缆外径(mm) 记米长度误差 ≤0.20(在电缆同一截面上测量) 标称：5.4mm ≤0.5% 指标 光滑、圆整、无孔洞、无杂质 检查方法 目测 游标卡尺 游标卡尺 纸带法 卷尺
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第3章 网络综合布线系统工程 章 常用器材和工具
3.1 网络传输介质 目前，在通信线路上使用的传输介质有：双绞线、大对数 双绞线、光缆。 3.1.1 双绞线线缆 双绞线（Twistedpair，TP）是一种综合布线工程中最常用 的传输介质。双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组 成。把两根具有绝缘保护层的铜导线按一定节距互相绞在 一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射 出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消。 目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP，也称无屏蔽双绞 线和屏蔽双绞线STP，屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹 着，它的价格相对要高一些。
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第3章 网络综合布线系统工程 章 常用器材和工具
3.1.2 大对数双绞线 1.大对数双绞线的组成 大对数双绞线是由25对具有绝缘保护层的铜导线组成的。它 有3类25对大对数双绞线，5类25对大对数双绞线，为用户提 供更多的可用线对，并被设计为扩展的传输距离上实现高速 数据通信应用，传输速度为100MHz。导线色彩由蓝、橙、 棕、灰和白、红、黑、黄、紫编码组成。 2.大对数线品种 大对数线品种分为屏蔽大对数线和非屏蔽大对数线，如图33所示。
关于光发送机的原理与研究
关于光发送机的原理与研究厥类mjy摘要：光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。
作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
光通信系统由光发信机、光收信机、光纤或光缆、中继器、光纤连接器、耦合器等无源器件组成。
光发送机在光纤通信中起着重要的作用。
关键字：光纤通信光发送机Abstract：Optical fiber communication technology has become a very important pillar of modern communication. As the world's next generation of information technology is one important symbol of the revolution, optical fiber communication technology has become the main transmission medium of a variety of diverse and complex information in today's information society, and deep, extensive information network architecture has changed the society appearance. In the most modern information society, the identity of a solidcommunications infrastructure shows the infinitely bright prospects for the world’s development. Optical fiber communication system is based on the carrier, the use of high purity made of very fine glass optical fiber drawing as a transmission medium through photoelectric conversion, using light to transmit information. Optical communication system consists of optical transmitter, optical element beam, optical fiber, optic cable, repeaters, fiber optic connectors, couplers and other passive components. Optical transmitter in optical fiber communication plays an important role. Keywords:optical transmitter optical fiber communication system引言光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。
光纤通信课后答案
全书习题参考答案第1章概述1.1 填空题（1）光导纤维（2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC)（3）0.85µm 1.31µm 1.55µm 近红外（4）光发送机 光接收机 光纤链路（5）光纤 C=BW×log2(1+SNR) 信道带宽（6）大 大（7）带宽利用系数（8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。
1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输距离长（3）抗电磁干扰能力强，无串音（4）抗腐蚀、耐酸碱（5）重量轻，安全，易敷设（6）保密性强(7) 原料资源丰富1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。
光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。
其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。
光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。
其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。
光纤光缆用于传输光波信息。
中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。
光缆线路盒：将光缆连接起来。
光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。
光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。
1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。
1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85µm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31µm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。
典型光通信系统介绍
典型的光通信系统主要由光源、光纤、光发送机和光接收机组成。
1. 光源：是光波产生的根源。
2. 光纤：是传输光波的导体。
3. 光发送机：功能是产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤。
4. 光接收机：负责接收从光纤上传输的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。
此外，光通信系统还包括一些光互联与光信号处理器件，如光纤跳线、光耦合器、光分束器、光放大器、再生中继器等。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
光纤技术基础复习提纲
光纤技术基础复习提纲1 概论1、光纤通信的主要优点是什么?1频带宽、传输容量⼤；2损耗⼩、中继距离长；3重量轻、体积⼩；4抗电磁⼲扰性能好；5泄漏⼩、保密性好；6节约⾦属材料，有利于资源合理使⽤。
2、光纤通信系统有哪⼏个基本组成部分？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3、什么是NRZ 和RZ 码？NR Z ：⾮归零码 RZ ：归零码NRZ 码的信号带宽仅为RZ 的⼀半NRZ 的占空⽐等于1，RZ 的占空⽐⼩于或等于0.52 光纤和光缆1、⽤光线光学⽅法简述光纤的导光原理。
光波从折射率较⼤的介质⼊射到折射率较⼩的介质时，当⼊射⾓⼤于临界⾓时，在边界处发⽣全反射。
2、光纤的种类有哪些？什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？它们的尺⼨及使⽤场合有什么不同？多模光纤有哪两种？单模光纤⼜有哪⼏种？种类：按折射率分布的变化来分为阶跃光纤和渐变折射率光纤；按其中传播的光波模式数量分为单模光纤和多模光纤。
多模单模：如果光纤只⽀持⼀个传导模式，则称该光纤为单模光纤。
⽀持多个传导模式的光纤称为多模光纤尺⼨：单模光纤芯径⼩（10um 左右），多模光纤芯径⼤（62.5um 或50u m ）。
单模光纤传输适合⾼速⼤容量长距离传输。
多模光纤适⽤于低速短距离传输。
多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。
单模光纤有G.652光纤、G .653光纤、G .654光纤、G.655光纤、全波光纤和⾊散补偿光纤3、光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？⽤数值孔径NA 表⽰光线的最⼤⼊射⾓θmax ；θsin 0n NA =max=fd 2 221121221211(2),2n n n n NA n n n --=??=≈ NA 表⽰光纤接收和传输光的能⼒。
NA(或θmax)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，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
但NA越⼤，经光纤传输后产⽣的输出信号展宽越⼤，因⽽限制了信息传输容量。
《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。
光纤通信复习
题型:选择+填空50分简答20分（4或5题）计算30分（4题）1>光纤概念：光导纤维2>（简答题）光纤通信系统：光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。
组成：主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统框图：各部分的作用：发送机：产生信息并将其转换成适合在信道上传送的形式包括调制器：①将电信号转换成适合传输的形态；②将这种信号加载到由载波源产生的载波上。
载波源：产生携带信息并与之一起传播的波，我们将其称为载波信道耦合器：将功率送进信道信道：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包括光放大器：放大弱信号的功率中继器：将微弱的并已失真的光信号转换成电信号，然后还原成原来的数字脉冲串，以便进一步传输接收机：从信道中提取信息，并将其转换成最终的形态包括检测器：将光波转换成电流放大器：放大弱信号的功率信号处理器：对模拟传输来说，信号处理器仅包括对信号的放大和滤波对于数字系统，处理器除了要有放大器和滤波器外还必须包括判决电路3>英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)（光纤之父）和霍克哈姆(C.A.Hockham)指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径4>光纤通信的分类和组成：按传输信号类型分：光纤模拟通信系统光纤数字通信系统按光波长和光纤类型分：短波长（850nm）多模光纤通信系统长波长（1310nm）多模光纤通信系统长波长（1310nm）单模光纤通信系统长波长（1550nm）单模光纤通信系统按调制方式分：直接强度调制光纤系统外调制光纤系统5>（选择题）光纤通信的优点：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，保密性好；④质量轻，敷设方便；⑤耐腐蚀，寿命长6>光在电磁波谱中的位置：“光”指的是频谱中的红外光、可见光和紫外线部分的电磁波，光纤通信使用的是近红外线波段，因为光纤通信中波长范围0.8μm~1.8μm1>光纤的结构：纤芯、包层、涂覆层传输原理：全反射分类：按光纤的制造材料不同：石英光纤塑料光纤。
费米能级位于导带内——兼并型N型半导体
c
c Eg
hc
Eg (eV )
1.24 Eg (eV )
(m)
h
hc e
6.626 1034 3108 1.6 1019
1.24 106
物质 Si Ge GaAs InP InGaAs AlGaAs InGaAsP
二，采用半导体光源的理由
常用半导体激光器LD 和发光二极管LED；
体积小，易与光纤耦合 发光波长适合光纤的低损耗传输窗口 可以电光直接调制 可靠性较高
4.1 半导体的能带理论
1.半导体的能带
半导体的主要特征是它们的内部原子有规则地、周期 性地排列着。作共有化运动的电子受到周期性排列着 的原子的作用，它们的势能具有晶格的周期性。因此， 晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同 而分裂成若干组。虽然在半导体中能级还是离散的， 但是每组中能级彼此靠得很近，组成有一定宽度的带。 人们把这些组想象为很宽的连续的能量区，称为能带。
能级理论： 原子由原子核和核外沿固定轨道旋转的电子组成； 电子在特定的能级中运动，并通过与外界交换能量 发生能级跃迁； 能级所对应的能量值是离散的。
锗、硅和GaAs等都是共价晶体。形成共价键的价电子 所占据的能带称为价带。
价带下面的能带是被电子占满了，称为满带。 价带上面的能带称为导带。 价带和导带之间的宽度，不能被电子占据,因此称为禁
光吸收过程：
受激吸收：如果入射光子的能 量hν近似等于E2-E1，光子能量 就会被吸收，同时基态上的电子 跃迁到高能态。
半导体光检测器基于这种效 应。自������发发射、受激发射和受激吸收三种过程是同时 存在的。
《光波导理论与技术李玉权版》第一、二章
——自学《光波导理论与技术李玉权版》笔录第 1 章绪论 (2)1.1 光通讯技术 (2)1.2 光通讯的发展过程 (2)1.3 光通讯重点技术 (3)光纤 (3)光源和光发送机 (5)第 2 章电磁场理论基础 (7)2.1 电磁场基本方程 (7)麦克斯韦方程组 (7)电磁场界限条件 (8)颠簸方程和亥姆霍兹方程 (10)柱型波导中的场方程 (11)2.2 各向同性媒质中的平面电磁波 (13)无界平均媒质中的平均电磁波 (13)平面电磁波的偏振状态 (13)平面波的反射和折射 (15)非理想媒质中的平面电磁波 (16)2.3 各向异性媒质中的平面电磁波 (18)电各向异性媒质 (18)电各向异性媒质中的平面波 (18)2.4 电磁波理论的短波长极限——几何光学理论 (22)几何光学的基本方程—— eikonal 方程 (22)光芒流传的路径方程 (24)路径方程解的两个特例 (25)折射定律与反射定律 (28)第 1 章绪论1.1 光通讯技术光通讯的主要优势表此刻以下几个方面：（ 1）巨大的传输带宽石英光纤的工作频次为 0.8 ~ 1.65 m，单根光纤的可用频带几乎达到了200THz。
即即是在1.55 m邻近的低消耗窗口，其带宽也超出了15THz 。
（ 2）极低的传输消耗当前工业制造的光纤载 1.3 m邻近，其消耗在0.3 ~ 0.4dB/ km范围之内，在1.55 m 波段已降至 0.2dB / km以下。
（3）光纤通讯可抗强电磁扰乱，不向外辐射电磁波，这样就提升了这类通讯手段的保密性，同时也不会产生电磁污染。
1.2 光通讯的发展过程准同步数字系统（ PDH）同步光网络（ SONET）全光网络图 1.1.1 光纤通讯发展的三个阶段一个最基本的光纤通讯系统的构成：图 1.1.2 光纤通讯系统原理框架图1.3 光通讯重点技术1.3.1 光纤光纤是构成光网络的传输介质，当前通讯光纤所有都是以石英为基础资料制作的，它有纤芯、包层及保护层构成，横截面如图 1.1.3 所示。
宽带接入技术及应用-光纤通信
电信网络
01
02
03
语音通信
光纤通信能够提供稳定、 高质量的语音传输，是电 信网络的重要组成部分。
数据传输
光纤通信具有高速、大容 量的特点，广泛应用于互 联网、云计算、大数据等 领域的数据传输。
视频会议
光纤通信能够支持高清视 频传输，广泛应用于远程 视频会议和在线教育等领 域。
电力通信网络
智能电网
保密性好
光波在光纤中传输时不易泄露， 具有很好的保密性。
02
宽带接入技术
ADSL接入技术
ADSL是一种基于双绞线的宽带接入技 术，通过电话线提供上行和下行速率。
ADSL接入技术具有投资少、建设周期 短、维护成本低等优点，但受限于电 话线路质量和距离的影响，速率可能 会下降。
ADSL技术适用于分散式用户，能够满 足一般家庭和小型企业的高速上网需 求。
THANKS
感谢观看
无线接入技术具有移动性、灵活性、便捷性等优 点，但速率和稳定性可能受到一定影响。
03
光纤通信系统组成
光源和光发送机
光源
光源是光纤通信系统的发送端，用于产生光信号。常用的光源有发光二极管 （LED）和激光器（LD）。
光发送机
光发送机是将电信号转换为光信号的设备，它包括调制器、驱动器和光源等组 件。调制器将电信号调制到光波上，驱动器则提供适当的电流以驱动光源发出 调制光信号。
光纤接入技术适用于大型企业、园区、数据中心等高带宽需求用户，能够满足其不 断增长的网络需求。
光纤接入技术具有高速、稳定、安全、长距离传输等优点，但建设成本较高，需要 铺设大量光纤。
无线接入技术
无线接入技术是一种基于无线传输的宽带接入方 式，通过无线信号传输数据。
梁瑞生《现代光纤通信技术及应用》课后习题及参考答案
第1章概述1－1、什么是光纤通信？参考答案：光纤通信(Fiber-optic communication)是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，其先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。
光经过调变后便能携带资讯。
光纤通信利用了全反射原理，即当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。
1－2、光纤通信技术有哪些特点？参考答案：(1)无串音干扰，保密性好。
(2)频带极宽，通信容量大。
(3)抗电磁干扰能力强。
(4)损耗低，中继距离长。
(5)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。
除以上特点之外，还有光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长等特点。
1－3、光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
参考答案：光纤通信系统最基本由光发送机、光接收机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。
其中光发送机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，光纤线路负责传输信号，而光接收机负责接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。
(1)光发送机：由光源、驱动器和调制器组成，实现电/光转换的光端机。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
(2)光接收机：由光检测器和光放大器组成，实现光/电转换的光端机。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
(3)光纤线路：其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
(4)中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
(5)无源器件：包括光纤连接器、耦合器等，完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。
光发送机的组成
光发送机的组成光发送机是现代通信领域中一种重要的设备，它能使数据和信息以光信号的形式传输，具有传输速度快、带宽宽广等优点。
那么，光发送机的组成有哪些呢？1. 光源模块：光源模块是光发送机的核心部件，它能将电信号转换成光信号，实现光通信。
光源模块有很多种，常用的有半导体激光器、LED等。
2. 调制电路：调制电路是将要传输的数据信号转换成电信号，并将其与光源模块产生的光信号进行叠加。
调制电路有很多种，常用的有电容调制、直接调制、外差调制等。
3. 光纤：光纤是光信号传输的通道，它能够将光信号在光纤内部进行传输。
光纤的质量直接影响到光信号传输的质量，因此在光发送机的设计中，光纤的选择非常重要。
4. 光耦合器：光耦合器是将调制电路产生的电信号和光源模块产生的光信号耦合在一起的设备，它能够将电信号转换成与光源模块发出的光信号相匹配的光信号。
5. 稳定电源：稳定电源是光发送机必不可少的组成部分，它能够为光源模块和调制电路等设备提供稳定的电源，保证光信号的稳定性和可靠性。
6. 控制电路：控制电路是光发送机的控制中心，它能够对光源模块、调制电路等设备进行控制和调节，保证光信号的稳定性和可靠性。
7. 冷却装置：光源模块在工作过程中会产生大量的热量，因此需要配备冷却装置，保持光源模块的工作温度在一定的范围内，确保光信号的稳定性和可靠性。
8. 其他辅助设备：光发送机还需要配备一些其他辅助设备，如滤波器、放大器、光解码器等，以保证光信号的传输质量和稳定性。
光发送机的组成部分较为复杂，需要多种设备和技术的协同配合，才能够实现高速、高质量的光信号传输。
随着科技的不断发展和进步，光发送机的组成也在不断地改进和完善，为人们的通信生活带来了更加便捷和快速的服务。
光发射机基本组成
第4章
光端机
光发送机的技术要求
稳定的光功率输出和一定的光功率。入纤功率要求约
0.01~5mW，且环境温度变化及光源老化时，输出光功率应
保持稳定，变化不超过5％~10％。 消光比小于10％。
输出光脉冲上升、下降、延滞时间应尽量短。
尽量抑制弛豫振荡。
第4章
光端机
2. 调制电路和控制电路
第4章
光端机
(3) 对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高
速率调制下可能出现的弛张振荡，保证发射机正常工作。
(4) 应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)， 以保证输出光功率有足够的稳定性。
3. 线路编码电路
线路编码之所以必要，是因为电端机输出的数字信号是 适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲，所以要
变换为适合于光纤传输的单
调制特性
半导体激光器是光纤通信的理想光源，但在高速脉冲调
制下，其瞬态特性仍会出现许多复杂现象，如常见的电光延 迟、弛张振荡和自脉动现象。这种特性严重限制系统传输速
率和通信质量，因此在电路的设计时要给予充分考虑。
第4章
光端机
1. 电光延迟和弛张振荡现象 半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲和注入电 流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间td， 其数量级一般为ns。当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲
第4章
光端机
第4章 光端机
光发射机
光接收机 线路编码 小 结
第4章
光端机
4.1 光发射机
数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带电信
号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路，电/光 转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的。 调制分为直接调制和外调制两种方式。受调制的光源特性参 数有功率、幅度、频率和相位。这里着重介绍在实际光纤通 信系统得到广泛应用的直接光强(功率)调制。
一级建造师-通信与广电工程-光纤传输系统
一级建造师-通信与广电工程-光纤传输系统1.2 光纤传输系统1.【单选题】在光传输设备中，光发送机的作用不包括( )。
A. 由调制电路将模拟电信号转换成数字电信号B. 由光源产生光纤通信系统所需要的（江南博哥）载波C. 输入接口在电／光之间解决阻抗、功率及电位的匹配问题D. 线路编码包括码型转换和编码正确答案：A参考解析：光发送机的作用是将数字设备的电信号进行电/光转换，调节并处理成为满足一定条件的光信号后送入光纤中传输。
光源是光发送机的关键器件，它产生光纤通信系统所需要的载波;输入接口在电/光之间解决阻抗、功率及电位的匹配问题；线路编码包括码型转换和编码；调制电路将电信号转变为调制电流，以便实现对光源输出功率的调节。
2.【单选题】最基本的光纤通信系统组成不包括( )。
A. 光发射机B. 光纤线路C. 光接收机D. 接入设备正确答案：D参考解析：最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路(包括光缆和光中继器)和光接收机组成。
3.【单选题】在SDH传输网中，仅用于延长通信距离的基本网络单元是( )。
A. 终端复用器(TM)B. 分插复用器(ADM)C. 再生中继器(REG)D. 同步数字交叉连接设备(SDXC)正确答案：C参考解析：再生中继器(REG)的功能是将经过光纤长距离传输后，受到较大衰减和色散畸变的光脉冲信号转换成电信号后，进行放大、整形、再定时、再生成为规范的电脉冲信号，经过调制光源变换成光脉冲信号，送入光纤继续传输，以延长通信距离。
4.【单选题】在SDH网中，分插复用器与分插复用器之间的段落属于( )。
A. 再生段B. 复用段C. 数字段D. 数字通道正确答案：B参考解析：复用段：终端复用器与分插复用器之间以及分插复用器与分插复用器之间称为复用段。
复用段两端的TM及ADM称为复用段终端( MST) 。
5.【单选题】与交换机或终端设备相连的两个数字配线架(或其等效设备)间用来传送一种规定速率的数字信号的全部装置便构成一个( )。
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本章重点
❖ （1）掌握光与物质的相互作用的三种基本过程；构成激光
器的必须具备的条件；半导体激光器的工作特性； ❖ （2）掌握发光二极管LED的工作特性 ❖ （3）光发射机的基本组成及功能 ❖ (4)光源的调制方式、调制特性、调制电路 ❖ （5）光纤线路码型的种类
本章内容提要
❖ 3.0 激光基础知识 ❖ 3.1 半导体光源 ❖ 3.2 光源调制 ❖ 3.3 光发送机
❖ P型半导体：如果掺入的是III族元素，在核外 电子有 3个，其中三个与Si形成共价键，余 下一个空穴用来传导电流，由于这种材料是 由空穴流动来导电的称为P型材料
多数载流子与少数载流子
❖ 多数载流子：浓度高的载流子，N型材料中 的电子或P型材料中的空穴。
❖ 少数载流子：浓度低的低流子，N型材料中 的空穴或P型材料中的电子。
3.0 激光基础知识
❖ 光与物质相互作用的三种基本方式 ❖ 粒子数反转分布 ❖ 能带 ❖ PN结
光与物质相互作用的三种基本方式
❖ 自发辐射——无外界激励而高能级电子自发 跃迁到低能级，同时释放出光子。
❖ 受激辐射——高能级电子受到外来光作用， 被迫跃迁到低能级，同时释放出光子，且产 生的新光子与外来激励光子同频同方向，为 相干光。
2 PN结的能带
3 增益区的形成
❖ 对于兼并型P型半导体和兼并型N型半导体形成 的PN结，当注入电流(或正向电压)加大到某一 值后，准费米能级EfC和EfV的能量间隔大于禁带 宽度， PN结里出现一个增益区(也叫有源区)。
❖ 实现了粒子数反转。这个区域对光子能量满足
Eg＜hν＜e0V 的光子有光放大作用。半导体激 光器的辐射就发生在这个区域。
半导体的能带理论
❖ 1、晶体的能带 ❖ 晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的
不同而分裂成若干组。每组中能级彼此靠得很近， 组成有一定宽度的带，称为能带。内层电子态之间 的交叠小，原子间影响弱，分成的能带比较窄，外 层电子态之间的交叠大，分成的能带比较宽。
2 在半导体中的能带： 价带（valence band）:形成共价键的价电子所占据 的能带称为价带。较低的能量 满带：价带下面的能带是被电子占满了，称为满带。 导带（conduction band）:价带上面邻近的空带
（自由电子占据的能带）称为导带。
导带和价带通过禁带（energy gap）来分开，电子可 以在价带或者导带所对应的轨道上活动，但决不能在 它们之间－－禁带上活动。
一旦有外加能量，它们中的某些将获得足够的能量来 跃过禁带，占据导带的能级。我们称这些电子是“受 激的”。
3 费米－狄拉克统计
❖ 电子是费米子(自旋量子数为1/2)，符合泡里 不相容原理。电子在各能级中的分布，服从 费米－狄拉克统计。
❖ 费米能级不是一个可以被电子占据的实在的 能级，它是反映电子在各能级中分布情况的
参量，具有能级的量纲。
4、各种半导体中电子的统计分布
❖ 根据费米分布规律，可以画出各种半导 体中电子的统计分布。如图所示
光辐射与能带
本征材料和非本征材料
❖ 本征材料：不含杂质的理想材料，因为晶体中原 子的热运动，价带中的某些电子可以获得足够的 能量而激励到导带，同时在价带中留下一个空穴。
❖ 受激吸收——低能级电子在外来光作用下吸 收光能量而跃迁到高能级。
E2
初态
hf12
E1
E2
终态
hf12
E1
(a)受激吸收
(b)自发辐射
hf12
hf12
(c)受激辐射
能级与电子跃迁示意图
粒子数反转分布
设在单位物质中低能级电子数和高能级电 子 受 N光 受2数强激激且分会吸吸比别衰收收例为减与小系N，受于数1物和激受相质N辐激等2为射辐物，吸的质射此收速在，时物正率光光质常分通通。状别过过若态比该该下N例物物2N于＞质质1＞NN时时11N和，，，2， 光 的强分会布放与大正，常该状物态质相成反为，激故活称物为质粒。子N数2＞反N转1 分布。
半导体激光器输出激光的必要条件和 模式
1、PN结具有单向导电性
❖ 当PN结加上正向电压时，外加电压的电场方向消弱 了自建场，P区的空穴通过PN结流向N区，N区的电子 也流向P区，形成正向电流。由于P区的空穴和N区的 电子都很多，所以这股正向电流是大电流。
❖ 当PN结加反向电压时，外电场的方向和自建场相同， 多数载流子将背离PN结的交界面移动，使空间电荷 区变宽。空间电荷区内电子和空穴都很少，它变成 高阻层，因而反向电流非常小。
p-n结的形成
当P型半导体和N型半导体形成PN结时， 载流子的浓度差引起扩散运动，P区的空 穴向N区扩散，剩下带负电的电离受主， 从而在靠近PN结界面的区域形成一个带负 电的区域。同样，N区的电子向P区扩散， 剩下带正电的电离施主，从而造成一个带 正电的区域。载流子扩散运动的结果形成 了一个空间电荷区，称为PN结。
❖ 非本征材料：向晶体中掺微量的V族或 III族元素， （如P,As,Sb）可使晶体的导电性能大为增加， 掺杂后的半导体称为非本征半导体材料。
材料和P型半导体
❖ N型半导体：如果掺入的是V族元素，在核外 电子有 5个，其中四个与Si形成共价键，余 下一个电子可以用来传导电流，由于这种材 料是由电子来导电的称为N型材料。
3.1 半导体光源 光源材料与发射波长
❖ 从激射波长出发来选择半导体材料
❖ 有源区材料应该是直接带隙的，从量子力 学来看具有较高的跃迁几率。不需要粒子参 与来满足动量守恒。
❖ 虽没有单元素半导体是直接带隙的，但有许 多二元化合物都是直接带隙的,如Al,Ga,In,和 一种V族元素如P,As,Sb化合而成。
❖ 材料带隙的大小决定着LED发射光波的波长
E g h
hc
( m ) 1 .2 4 0
E (eV ) g
对于Ga1-xAlxAs ,0≤ x ≥0.37 Eg=1.414+1.266x+0.266x2
确定Eg后就可以得到峰值发 光波长。
3.1.1 半导体激光器
❖ 1 半导体激光器输出激光的必要条件和模式 ❖ 2 外量子效率 ❖ 3 频率特性 ❖ 4 温度特性 ❖ 5 半导体激光器的结构 ❖ 6 单纵模激光器