华南师范大学光纤通信复习资料
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光纤通信复习（第一章至第五章）第一章光纤由纤芯、包层和涂覆层构成。
按照截面上折射率分布的不同分:阶跃折射率分布光纤（简称阶跃光纤）和渐变折射率分布光纤（简称渐变光纤）0在渐变折射率光纤中，由于纤芯的折射率不均匀，光射线的轨迹不再是直线而是曲线。
根据传导模式数量的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两类。
按光纤构成的原材料分类:石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层光纤、全塑光纤 目前光纤通信中主要使用石英系光纤 纤芯和包层主要成分：SiO2纤芯的掺杂剂：GeO2, P2O5包层主要掺杂剂：B2O3, F 涂覆层材料：丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙或它们的复合；作用增加光纤的机械强度与可弯曲 也按光纤的套塑层分类：紧套光纤、松套光纤 光纤通信中所用的光纤的A 一般小于1%,所以相对折射率差A 可近似表示为, （一A « —— - -- — n\ （一 n 9） M ___ i 匕n 2可以定义光纤的数值孔径为 7VA = sin^maxllldA / ? 7= -n 2« n { V 2 A数值孔径表征了光纤的集光能力。
由此看出，nl, “2差别越大，即』越大，光纤收集射线 的能力越强。
但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。
通信用光纤的数值孔径是较小的。
光纤的损耗谱：三类损耗相加就可以得到总的损耗，它是一条随波长而变化的曲线，称做光纤的损耗特性 曲线——损耗谱（或衰减谱）2nf 包层纤芯<>OO 700 «OO 900 1 OOO 1 1 OO 1 200 1 300 14<>O 1 500 I f>OO第一tSTZ 第二KSf 口第三tsr 口波长（ntn）1、光纤损耗谱形象地描绘了衰减系数与波长的关系。
2、从光纤损耗谱可以看出，衰减系数随波长增大呈降低趋势，损耗的峰值主要与OH-离子有关。
3、波长大于1600nm时，损耗增大，原因是由于石英玻璃的吸收损耗和微（或宏）观弯曲损耗引起。
光纤通信复习提纲-11页文档资料
《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。
光纤通信期末考试复习资料
1·在激光器中，光放大是通过（A）粒子数反转分布….谐振腔来实现的。
2·下列哪些不是要求光接收机有动态接收范围原因（C）系统可能传输多种业务在不同的系统中3·光在通信中要从光纤的…试用中，需要（C）光隔离器4·使用连接器进行光纤链接时，若接头不连续会造成（D）光功率一部分散射损耗以反射形式返回发送端。
5·在系统发射机的调制器前加一个扰码器的作用是（A）保证传输的透明度出现。
6·将光限制在有包层的光纤中的作用原理是（Ｂ）在包层折射边界上的全内反射。
7·下列现象时光色散造成的（B）随距离的…扩展8·光纤相对折射指数差的定义为（C）Δ=(n1^2-n2^2)/(2*n1^2)9 ·不宜在光中传输的的波形为（Ｂ）HDB3码10·单模光纤在信号波长处…20ps/(nm·km)-5ps(nm·km)则光线的总色散为（5ps(nm·km)）11·激光是通过什么产生的（C）受激辐射12·在光纤通信系统的光中继器中，均衡器的作用是（）均衡成有利于判决的波形。
13·随着输入光功率的逐步增加，EDFA输出光功率的变化趋势为（A）先逐步增大，后保持不变。
14·通常根据传播方向上有无电场分量…..分成三类即（D）IE波，TM波，EH波15·在弱导波阶跃光纤中，导波传输的条件为（B）Ｖ＞Ｖｃ16·表征光纤色散程度的物理量是（B）时延差17·利用光放大器是（B）为了补偿光纤损耗18·EDFA在做光中继器使用时，其主要作用（A）光信号放大再生名词解释1. 多模光纤：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 m左右），适用于中容量、中距离通信。
光纤的单模工作条件为0＜V≤2.4048多模工作条件为V＞2.40482. 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适用于大容量、长距离通信。
光纤通信考试复习资料
1. 光纤通信的优点：（1）传输容量很大（2）传输损耗小，中继距离长且误码率很小（3）泄露小，保密性好（4）节省大量有色金属（5）重量轻、体积小（6）抗电磁干扰性能好2. 光纤通信系统的基本组成(单向传输)3 （1）直接调制：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。
（2）外调制：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。
4 光纤结构：光纤(Optical Fiber）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。
5 光纤类型：(a) 突变型多模光纤；(b) 渐变型多模光纤；(c) 单模光纤6 数值孔径：定义临界角θc的正弦为数值孔径(NA，Numerical Aperture)NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)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。
7 光纤色散：色散(Dispersion)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。
从频域上看，色散限制了传输信号的带宽(Bandwith)；从时域上看，色散引起信号脉冲的展宽(Pulse Broadening)。
色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。
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。
材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光)，其传播时间不同而产生的。
这种色散取决于光纤材料折射波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
(完整word版)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1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__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。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于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。
14.SDH中STM—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。
16.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。
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__1.31um_。
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。
光纤通信期末复习题答案
光纤通信期末复习题答案
一、选择题
1. 光纤通信中，光纤的类型主要有哪几种？
A. 单模光纤
B. 多模光纤
C. 塑料光纤
D. 所有以上
答案：D
2. 下列哪个不是光纤通信的优点？
A. 传输距离远
B. 抗干扰性强
C. 传输速率低
D. 带宽大
答案：C
二、填空题
1. 光纤通信的基本原理是利用_________传输光信号。
答案：光纤
2. 光纤通信系统中，_________是将电信号转换为光信号的设备。
答案：光发射机
三、简答题
1. 简述光纤通信的基本原理。
答案：光纤通信的基本原理是利用光纤作为传输媒介，将电信号转换为光信号，通过光纤传输到接收端，再由光接收机将光信号转换回电信号。
2. 光纤通信有哪些主要的应用领域？
答案：光纤通信广泛应用于长距离通信、局域网、广域网、有线电视、军事通信、海底通信等领域。
四、计算题
1. 假设光纤的损耗为0.2dB/km，计算在100km距离上的损耗。
答案：损耗 = 0.2dB/km * 100km = 20dB
五、论述题
1. 论述光纤通信与传统电缆通信相比的优势。
答案：光纤通信相比于传统电缆通信，具有传输距离远、带宽大、抗干扰性强、体积小、重量轻、保密性好等优点。
光纤通信的高带宽特性使得它可以支持更多的数据传输，而低损耗特性则允许信号在更长的距离上传输而不需要中继放大。
以上是光纤通信期末复习题的答案，希望能够帮助同学们更好地复习和掌握光纤通信的相关知识。
在准备考试时，还需要注意理解每个概念的内涵和应用，以及它们之间的联系。
祝同学们考试顺利！。
光纤通信复习材料(汇总汇编
光纤通信复习材料(2015年12月11日)一、填空题(仅供参考，个人乱感觉，)1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础2、光纤传输是以激光光波作为信号载体，以光纤作为传输媒质的传输方式。
3、光纤通常由纤芯、包层和涂敷层三部分组成的。
4、光纤色散主要包括材料色散、模式色散、波导色散和偏振模色散。
5、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散6、采用渐变型光纤可以减小光纤中的模式色散。
7、光纤通信的最低损耗波长是1.55um ，零色散波长是1.31um8、光纤通信中常用的低损耗窗口为0.85um、1.31um、1.55um 。
9、HE11模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。
10、色散的常用单位是 ps/(km.nm) ， G.652光纤的中文名称是标准单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。
（G.651多模渐变型、G.653色散移位光纤、G.654 1.55um损耗最小的单模光纤、G.655非色散移位光纤）11、光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声和放大器噪声等。
12、光与物质作用时有受激吸收、受激辐射和自发辐射三个物理过程13、光纤通信系统中最常用的光检测器有：PIN光电二极管和雪崩光电二极管14、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。
15、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。
16、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约17、LD是一种阈值器件，它通过受激发射发光，而LED通过自发发射发光。
二、简答题(个人感觉觉得7、11、12、13比较重要，)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抗电磁干扰能力好⑤泄露小，保密性能好2、数字光纤通信的优点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3、DFB激光器与F-P激光器相比，具有以下优点(课本57页)①单纵模激光器②光谱宽度窄，波长稳定性好③动态谱特性好④线性好4、发光二极管具有的工作特性(课本58页)①光谱特性②光束的空间分布③输出光功率特性④频率特性5、光隔离器的工作原理(课本72页)隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
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____________。
[精品]光纤通信复习.doc
![[精品]光纤通信复习.doc](https://img.taocdn.com/s3/m/bc27080c5ef7ba0d4b733b9d.png)
第一章：概论1、光纤通信用的三个低损耗窗口： 850nm, 1310nm, 1550nm。
三个窗口的衰减分贝为，2dB/km, 0. 5 dB/km, 0. 2 dB/km P42、自发辐射，受激吸收，受激辐射3、光纤通信的优势：4、光发射机的辅助电路：驱动电路，APC, ATC5、光接收机的灵敏度：满足给定误码率或信噪比条件下，接收机能够接收的最小平均光功率。
6、光纤的衰减的计算7、光纤衰减的主要原因：3种8、瑞利散射损耗与波长的四次方呈反比，随波长的增加而急剧下降。
9、弯曲半径的经验值：150倍，和100倍10、色散：色散造成脉冲展宽，引起码间干扰，增大误码率11、什么是色散：是由…产生不同延时的物理效应12、色散的种类，及各个种类的原因13、非线性效应的种类14、通信容量的表示：比特率距离积15、光纤衰减系数的是以dB/km为单位的16、对于带宽为100MHz • km的光纤，说明50km容许传送2M带宽的信号。
17、光纤通信的优势18、激光器的调制方式：外调制，直接调制19、1550nm是光纤最低损耗波长，1310nm是零色散波长20、光纤数字传输系统的误码性能用误码率来描述。
21、光发射机主要包括输入电路和驱动电路电路。
22、在数字光纤通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使误码增多。
23、光发射机中的自动功率控制电路用来克服激光器老化和环境温度变化的影响，。
第二章光纤1、光纤的结构：纤芯，包层，涂覆层：2、阶跃折射率光纤，渐变折射率光纤中光的传播方式；3、单模光纤，多模光纤的主要色散4、单模光纤，多模光纤的带宽5、普通单模光纤的零色散点6、渐变型光纤中不同射线，具有相同轴向速度的现象，称为自聚焦现象。
光纤的数值孔径7、根据光纤折射率分布不同可把光纤分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤第三章：光源和激光器1.阈值电流随LD管温度的升高而增大。
2.在半导体激光器中P-I曲线中，当驱动电流I小于阈值电流Ith时，激光器发出的是荧光。
光纤通信复习资料(1)
光纤通信复习题1、详细阐述光纤的色散原理（11月30日考试）答：当一个光脉冲从光线中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有明显失真，这说明光纤对光脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。
这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。
G.652光纤是1310nm窗口零色散，在1550nm窗口存在色散，在传输10G信号时需加色散补偿光纤；G.655光纤是色散位移光纤，有1550nm窗口零色散，可传输10G光信号，不能用于WDM波分的传输，G.655光纤在1550nm窗口有很小的色散，可用于SDH光信号和WDM 信号的传输。
还有G.653规范的光纤。
2、光纤的分类及传输特性答：按照光纤的原材料的不同，光纤可分为石英光纤、多组份玻璃纤维、塑料包层光纤、全塑光纤。
按照光纤横截面上折射率分布的情况来分类，光纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型（也称为梯度折射率型）。
按照光纤中的传输模式数量分类，光纤又可分为多模光纤和单模光纤。
光纤的传输特性：损耗特性和色散特性；光纤的传输损耗特性：指光信号在传输的过程中光信号减弱的现象。
光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。
光纤的传输损耗与工作波长有关。
关系的色散特性：制光信号随着传输距离的增长光脉冲展宽的现象。
传输距离越长色散越大，光纤的色散越大光纤的传输带宽越窄，传输容量小。
光纤的色散可分为三部分：模式色散、材料色散和波导色散。
3、通信系统组成：信源、变换器、信道（噪声源）、反变换器、信宿。
变换器：将信源信息变换成信道传输的信号。
信道：是指传输媒介的总称。
分为有线传输信道和和无线传输信道。
有线传输信道有光纤信道和电缆。
4、通信网的三要素：终端设备、交换设备、和传输链路。
5、度量通信系统性能好坏的主要指标是有效性和可靠性。
有效性是衡量通信系统传输信息的数量/容量/速率的多少。
信息传输的有效性一般用传输频带来度量。
可靠性是衡量通信系统的传输信息的质量的好坏。
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。
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复习提纲第一章知识点小结： 1. 什么是光纤通信？2. 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。
目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)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。
对光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参数都尽可能地小，而且有足够好的机械特性和环境特性，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。
3、光纤通信和电通信的区别。
光纤通信和电通信的主要差别：（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。
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）。
光纤结构 纤芯：光能量传输的通道。
包层：为光的传输提供反射面和光隔离以及机械保护作用。
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n1>n2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1， 纤芯中心轴线与z 轴一致，如图2.4定义临界角θc 的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。
根据定义和斯奈尔定律设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。
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本光纤传输接 收发 射∆≈-==2sin 12221n n n NA C θ3、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 μm ，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。
4、相对折射率指数差的定义及计算。
相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）定义： 弱导波光纤中n1和n2相差很少，则 n1+n2 2 n1所以有：5、突变多模光纤的时间延迟。
由式(2.4)得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
渐变型多模光纤的光线轨迹是传输距离z 的正弦函数 θ*=θ0cos(Az)对于确定的光纤，其幅度的大小取决于入射角θ0，其周期Λ=2π/A=2πa/， 取决于光纤的结构参数(a, Δ)， 而与入射角θ0无关。
这说明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，这种现象称为自聚焦(Self Focusing)效应。
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在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。
这是因为(1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c 为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。
(2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。
所以这些光线的时间延迟近似相等。
7、归一化频率的表达式。
V= 由式可以看到，对于给定的光纤(n1、n2和a 确定)，存在一个临界波长λc ，当λ<λc 时，是多模传输，当λ>λc 时，是单模传输，这个临界波长λc 称为截止波长。
由此得到8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
对于突变型光纤，g →∞，M=V 2/2； 对于平方律渐变型光纤，g=2，M=V 2/4。
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。
半导体激光二极管 或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED)2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？2121212))((n n n n n +-=2122212n n n -=∆121/)(n n n -≈∆∆≈==∆c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ)sin()0(Az An r θ=405.222221≤-n n a λπ405.222221=-n n a Cλπ 2.405V 405.2λλλλ==c C V 或22()2(2122v g g n k a g g M +=∆+=主要由激励源、激光物质和谐振腔组成3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
受激辐射是受激吸收的逆过程。
电子在E1和E2两个能级之间跃迁，吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件，即E2-E1=hf 12(3.1)式中，h=6.628×10-34J·s ，为普朗克常数，f12为吸收或辐射的光子频率。
受激辐射：产生相干光，辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同。
自发辐射：产生非相干光，其频率和方向分布在一定范围内，相位和偏振态是混乱的。
4、什么是粒子数反转分布？设在单位物质中，处于低能级E1和处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别为N1和N2。
当系统处于热平衡状态时，存在下面的分布：式中， k=1.381×10-23J/K ，为波尔兹曼常数，T 为热力学温度。
由于(E2-E1)>0，T>0，所以在这种状态下，总是N1>N2。
吸收物质：如果N1>N2，即受激吸收大于受激辐射。
当光通过这种物质，光强按指数衰减。
激活物质：如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光通过这种物质，会产生放大作用。
N2>N1的分布，和正常状态(N1>N2)的分布相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。
5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
过程：由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后，P 层的空穴和N 层的电子注入有源层。
P 层带隙宽，导带的能态比有源层高，对注入电子形成了势垒， 注入到有源层的电子不可能扩散到P 层。
同理，注入到有源层的空穴也不可能扩散到N 层。
另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在有源区内。
书本52页机理：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子数反转，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡。
6、静态单纵模激光器。
随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐减少， 谱线宽度变窄。
这种变化是由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模消失、主模增益增加而产生的。
当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这种激光器称为静态单纵模激光器。
注：激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电流Ith随温度升高)exp(1212kTE E N N --=而增大，二是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。
温度升高时，Ith 增大，ηd 减小， 输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。
当以直流电流驱动激光器时，阈值电流随温度的变化更加严重。
当对激光器进行脉冲调制时，阈值电流随温度呈指数变化。
8、DFB 激光器的优点。
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。
广泛用于模拟调制的有线电视光纤传输系统中。
想详细点就看书（57）9、LD 与LED 的主要区别（课件只是两点，可看课后小结）（1）LD 发射的是受激辐射光，LED 发射的是自发辐射光。
（2）LED 不需要光学谐振腔， 没有阈值。
10、常用光电检测器的种类。
PIN 光电二极管 雪崩光电二极管（APD ）11、光电二极管的工作原理。
P58光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN 结的光电效应实现的。
（课本61）12、PIN 和APD 的主要特点。
P59~P63PIN : 为改善器件的特性，在PN 结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)主要特性：(1) 量子效率和光谱特性。
(2) 响应时间和频率特性。
(3) 噪声。
APD:电子和原子多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增的器件主要特性：1. 倍增因子。
2. 过剩噪声因子13、耦合器的功能。
功能：把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。
14、光耦合器的结构种类。
比较实用和有发展前途的有光纤型、光子器件型、微器件型和波导型。
15、什么是耦合比？ 耦合比CR 是一个指定输出端的光功率Poc 和全部输出端的光功率总和的比值，用%表示。
由此可定义功率分路损耗Ls ： Ls=10lg16、什么是附加损耗？由散射、吸收和器件缺陷产生的损耗，是全部输入端的光功率总和Pit 和全部输出端的光功率总和Pot 的比值，用分贝表示∑===N n on oc Ot OC p p P P CR 1)1(CR ⎬⎫⎨⎧=∑=NN n it Pin P 1lg 10Le=10lg17、光隔离器的结构和工作原理。
（必考）隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
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。
插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好课本72第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。
P75数字光发射机的方框图如图4.2所示，主要有光源和电路两部分。
光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着光发射机的性能。
电路的设计应以光源为依据，使输出光信号准确反映输入电信号。
2、光电延迟和张驰振荡。
P77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，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振荡，其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2 GHz 。
3、激光器为什么要采用自动温度控 P79温度通过阈值电流和外微分量子效率引起的输出光脉冲的变化：温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。
温度对输出光脉冲的另一个影响是“结发热效应”。
由于激光器结区温度的变化使得输出光脉冲的形状发生变化，这种效应称为“结发热效应”。