光纤通信资料
光纤通信技术期末复习资料试题
光纤通信技术期末复习资料试题光纤通信技术复习1、⽬前，通信⽤光纤的纤芯和包层绝⼤多数是由材料构成的。
2、STM－4⼀帧的字节数是。
3、EDFA泵浦光源的典型⼯作波长是。
4、为了得到较好的信噪⽐，对光接收机中前置放⼤器的要求是。
5、随着激光器温度的上升，其输出光功率会6、在光纤通信系统中，EDFA以何种应⽤形式可以显著提⾼光接收机的灵敏度。
7、⼯作波长位于附近的单模光纤，可以获得最低损耗。
8、关于半导体光源和半导体光电检测器的偏置电压应分别设置为9、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，需要器来完成。
10、EDFA和激光器的基本构成中都有11、光纤通信指的是以作载波、以为传输媒介的通信⽅式。
12、光纤单模传输条件，归⼀化频率V应满⾜。
13、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是14、⽬前光纤通信系统中⼴泛使⽤的调制─检测⽅式是15、为了使雪崩光电⼆极管能正常⼯作，需在其两端加上电压。
16、1970年出现的第⼀根光纤损耗是。
17、现在通信⽤光纤包层直径⼀般为。
18、在外来光⼦的激发下，低能级E1上的电⼦吸收了光⼦的能中hf（＝E2⼀E1）⽽跃迁到⾼能级E2的过程称为。
19、以下⼏种光纤分别是什么光纤。
20、⽬前世界上敷设的90%光缆线路采⽤以下G.光纤。
21、在多模光纤中占主导地位、最终限制了多模光纤带宽的是⾊散。
22、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是。
23、阶跃型光纤中，导模的传输条件为24、下列器件的作⽤分别是什么？A. 光衰减器B. 光隔离器C. 光耦合器D. 光纤连接器25、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是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. 光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光⼦数26、⽬前光纤通信的长波波长低损耗⼯作窗⼝是1.31µm和。
光纤通信复习资料必看
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。
光纤通信复习资料
1、均匀光纤，若n1=1.50，m μλ30.10=，试计算：（1）若∆=0.0025，为了保证单模传输，其芯半径应取多大？（2）若取a=5m μ，为了保证单模传输，∆应取多大？解：（1）由单模传输条件：22122 2.405a V n n πλ=-≤，推导出：22122an n π≤-将m μλ30.10=，211 1.496n n n =-∆=代入，a=1.815m μ（2）当a=5m μ，得2212 2.4052n n aλπ⨯-≤得∆121n n n -≤=0.0016.3、一阶跃折射率光纤的相对折射率差10.005, 1.5n ∆==，当波长分别为0.85,1.31,1.55m m m μμμ时，要实现单模传输，纤芯半径a 应小于多少？解：由单模传输条件：22122 2.405aV n n πλ=-≤22122.4052a n n λπ⨯≤-2212120.15n n n -≈∆=。
0.851.311.55m m m mm mλμμλμμλμμ=≤=≤=≤当时,a 2.164当时,a 3.345当时,a 3.9755、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？221210222 2.307 2.405a aV n n n ππλλ=-=∆=< 所以，光纤中导模只有HE11模；221210222 2.75a a V n n n ππλλ=-=∆=因为2.405<V=2.75<3.832，所以光纤中的导模只有HE11、TE01，TM01，HE21模；221210222 4.21a aV n n n ππλλ=-=∆=因为3.832<V=4.21<5，所以光纤中的导模只有HE01，TE01，TM01，HE21，EH11，HE31，HE12模。
光纤通信课后习题复习资料
第一章1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和APD。
然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。
3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和 1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。
光纤通信基础
光纤通信的概念
光纤通信就是以光波为载波，光导纤维为 传输介质的通信方式 。
光纤通信基础
光纤通信的发展过程
光纤通信基础
3
古代光通信 ➢ 约3000年前的烽火台：烽火戏诸侯； ➢ 17世纪，发明了望远镜； ➢ 17世纪，旗语在航海上得到广泛应用
共同特点：利用空气传播可见光，由人眼接收
光纤通信基础
➢ 第一窗口 ➢ 第二窗口 ➢ 第三窗口
光纤的三个“窗口” 850nm 损耗<3dB/km 。 1310nm 损耗<0.35dB/km 1550nm 损耗<0.2dB/km
(dB/km)
衰6
减
5 4
第一窗口
第二窗口
3
第三窗口
2
10.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 λ nm
光纤通信基础
常用单模光纤
光纤通信基础
33
G.652单模光纤
光纤通信基础
定义
在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散 一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31μm 波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来 看 ， 1.31μm 处 正 好 是 光 纤 的 一 个 低 损 耗 窗 口 。 这 样 ， 1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口。 这种光纤由国际电信联盟ITU－T在G.652建议中确定的， 因此这种光纤又称G.652光纤。
光纤通信基础
25
按照制造光纤所用的材料分类有： ➢石英系光纤 ➢多组分玻璃光纤 ➢塑料包层石英芯光纤 ➢全塑料光纤 ➢氟化物光纤
光纤通信基础
按光在光纤中的传输模式分 ➢多模光纤 ➢单模光纤
通信工程中的光纤通信技术资料
通信工程中的光纤通信技术资料光纤通信技术在通信工程中扮演着至关重要的角色，其广泛应用于电信、互联网、有线电视等领域。
本文将对光纤通信技术的原理、分类、应用以及未来发展进行详细介绍。
一、光纤通信技术的原理光纤通信技术是在光纤中传输光信号来实现信息传输的方法。
其基本原理是利用光纤中的光波导特性，将发光器发出的光信号转变为光脉冲，并通过光纤中的全反射作用将光信号传输到接收器处，再将光信号转变为电信号进行解码。
光纤通信技术相较于传统的电缆传输技术具有传输距离远、传输速度快、传输带宽大等优势。
二、光纤通信技术的分类根据光纤的结构和传输方式的不同，光纤通信技术可分为单模光纤通信和多模光纤通信两大类。
1. 单模光纤通信单模光纤通信是指在光纤中只有一条主模式传输的方式。
其光纤核心较细，能够保证光信号在内部只有一个主要的有效传输路径，从而降低传输损耗。
由于单模光纤的传输特性能使其在长距离传输时信号衰减较小，传输质量较高，广泛应用于电话通信、广域网等领域。
2. 多模光纤通信多模光纤通信是指在光纤中存在多个模式传输的方式。
其光纤核心较大，能够同时传输多个光信号，但随着传输距离的增加，多模光纤的色散效应会导致信号失真，传输质量下降。
多模光纤通信适用于短距离通信，广泛应用于数据中心、局域网等场景。
三、光纤通信技术的应用随着光纤通信技术的不断发展，其在各个领域得到了广泛的应用。
1. 电信领域光纤通信技术是实现宽带接入的重要方式，其在电信领域中被广泛应用于电话通信、宽带接入、光纤到户等方面。
通过利用光纤通信技术，可以提供更高的传输速度和更稳定的网络连接，满足用户对通信质量和速度的需求。
2. 互联网领域光纤通信技术是实现互联网高速传输的关键支撑技术。
通过光纤网络，互联网用户可以享受到更快的上网速度和更稳定的网络连接，实现大规模数据传输和多媒体内容的高效传输。
3. 有线电视领域光纤通信技术在有线电视领域中也有重要应用。
传统的有线电视网络采用同轴电缆进行信号传输，而光纤通信技术的应用可以实现更高的信号质量和更大的频宽，提供更清晰、稳定的电视信号。
光缆培训资料(全面)
2.1.2光纤的分类
（2）按光纤中传输模式数量来分 ① 多模光纤 多模光纤就是可以传输多个模式的光纤。多模光纤的折 射率分布可采用阶跃型和渐变型，前者称为阶跃型多模光纤， 后者称为渐变型多模光纤。 ② 单模光纤 单模光纤就是只能传输一种模式的光纤。单模光纤只能 传输基模，不存在模式色散，具有比多模光纤大得多的带宽， 故单模光纤使用大容量、长距离传输。
（2）光密介质和光疏介质
介质的折射率表示介质的传光能力,某一介质的折射率n
等于光在真空中的传播速度c与在该介质中的传播速度之比v 之比,即
c n v
相对来说,传光速度大(折射率小)的介质称为光疏介质, 传光速度小(折射率大)的介质称为光密介质.
（3）光的全反射 产生全反射必须满足两个条件： ①光线从光密介质射向光疏介质。 ② 入射角大于临界角。
由于V值是一个无量纲参数，又与光波的频率成正比， 因此被称为光纤的归一化频率。V值的大小不仅可以判断一 根光纤师傅是单模传输，而且也决定多模光纤中传输导模的 数目。 （3）多模光纤和单模光纤 按照光纤中传输模式数量的多少，光纤可以分为多模光 纤和单模光纤。 ①多模光纤 多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤。多模传 输时光纤的归一化频率V＞2.045，且随着V值的增加，光纤 中传输的模式数也越多。 当前通信用多模光纤的芯径和外径一般为50μm和125μm， 最大相对折射率差△约为1%。
2.1.1光纤的结构
涂覆层 包层 纤芯 套塑
n1 n1>n2 n2
光纤结构示意图
2.1.1光纤的结构
纤芯直径的直径 单模光纤：8-10μm 包层直径： 125μm
光纤 光纤 一次涂覆层 油膏 缓冲层 二次涂覆层 松套管 一次涂覆层
多模光纤：50μm
光纤通信资料
光纤通信系统第一章所谓光纤通信，就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。
通信系统的容量通常用比特率一距离积BL表示，B为比特率丄为中继间距。
三种低损耗窗850nm、3dB/km ；1310nm、0.4dB/km ；1550nm、0.2dB/km4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH 表示同步数字序列。
PDH速率等级标准：SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/sSTM-4: 622.080 Mbit/sSTM-16: 2.5 Gbit/STM-64：10 Gbit/s3、光纤通信有哪些优点？答：1、频带宽，通信容量大2、损耗低，中继距离长3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、柔软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。
5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
答：光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器（混合或全光）。
1.光纤由哪几部分构成？从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层;2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8ym〜12 ym,包层直径：2b=125^m;多模光纤纤芯直径：2a=50ym,包层直径：2b=125^m。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？答：按照折射率：折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤。
按照传输模式：单模光纤和多模光纤。
5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？答：光纤的数值孔径NA,它的含义是反映光纤对光信号的集光能力（接收能力），NA = sin Cn0 sin Q n°sin o n1 sin(90 01n1 cos c① J1 sin 2n2或c)n11#n2NA值越大，对光信号集光（接收）能力越强。
光纤通信原理
光纤通信原理（终极资料）第一章1. 单模光纤芯径小（10m m 左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm 和1550nm ），与光器件的耦合相对困难2. 多模光纤芯径大（62.5m m 或50m m ），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm 或1310nm 。
与光器件的耦合相对容易3、目前的实用光纤通信系统中采用直接调制方式，即将调制信号直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。
即（点—点光通信系统）包括：收发信电端机、传输信道、光接收端机等。
4、光纤通信与电通信的主要差异有两点：一是用光频作为载频传输信号，二是用光缆作为传输线路。
主要特点：(1)传输频带宽，通信容量大；(2)损耗低，传输距离远，通信质量高；(3)抗干抗能力强，应用范围广；(4)线径细，重量轻。
（5）线路易铺设；（6）、耐化学腐蚀；（7）、材料来源丰富，节约大量有色金属缺点：(1)光纤弯曲半径不宜过小；(2)光纤的切断和连接操作技术复杂；(3)分路、耦合麻烦。
5、概念：光纤通信是以光波为载体，以光纤为传输媒质的一种通信方式。
光纤通信技术是世界新技术革命的重要标志，是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。
PS:单模光纤一般用LD 、LED 做光源，多模用LD ，电--光转换（E/O ），光--电转换（O/E ）。
多模光纤的带宽为50MHz~500MHz/Km ，单模光纤的带宽为2000MHz/Km 。
6、光纤工作波长：850nm,1300nm,1500nm ，波段：0.8~1.8μm第二章1、光纤典型结构多层同轴圆柱体，通常由高纯二氧化硅（SiO2），多模光纤的芯径大多为50μm,单模光纤的芯径仅4~10μm 。
包层外径一般为125μm 。
2、几种分类方法：（1）．阶跃型和梯度型光纤(根据光纤的折射率分布函数)：光纤中光线包括：子午光线和斜线光线。
梯度型：折射率沿光纤径向渐变。
纤芯折射率呈均匀分布，纤芯和包层相对折射率差Δ为1%～2%。
光纤通信复习资料必看3
光纤通信延长中继距离入纤功率灵敏度五、计算题1．弱导波阶跃型光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.48, 试计算：光纤的数值孔径。
2．上题中，若纤芯半径a=6μm, λ0=1μm, 试计算光纤中传输的模数量。
3．阶跃型光纤，若n1=1.5, λ0=1μm, 若Δ=0.018，当保证单模传输时，光纤芯径取多大？4.已知阶跃光纤的n1=1.62，n2=1.52, 试计算：（1）相对折射率Δ（2）数值孔径5.已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试计算：（1）数值孔径NA （2）归一化频率（3）入射光线的激励角范围6. 已知均匀光纤的n1=1.51，Δ=0.01，工作波长λ0=0.85μm, 当纤芯半径a=25μm，此光纤中传输的导模数是多少？若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？7. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm, 若光纤中的导模数量N=2，试问至少纤芯半径为多大？8．已知光功率为2.4mw，光波频率为1015Hz,求单位时间传播的光子数。
9．某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？10．有622Mbit/s速率的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB。
采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。
若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB 设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？11、若一个2.5Gbit/s单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用的激光器为单纵摸激光器，其阈值电流小于50mA，激光器工作于1550nm.光脉冲谱线宽度Δλmax≤1.8nm。
光纤通信期末考试资料-书本整理
★★第一章★★★光纤通信：是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
★光纤通信工作在什么区，其波长和频率：目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。
★光纤通信的主要优点：1 通信容量大；2 中继距离远；3 抗电磁干扰能力强，无串话；4 光纤细，光缆轻；5 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
★光纤通信系统：光发送设备、光接收设备、光传输设备。
1 光发送设备：主要有驱动器和光源，其作用试吧店端机输入的信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。
2 光接收设备：主要有光检测器和光放大器，3 光传输设备：短距离的是电缆，长距离时要加中继器。
4 中继器：由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。
作用是将光信号变成电信号。
★★第二章★★★光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，这种相互作用有三种主要过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
自发辐射：该过程与外界作用无关，各个原子的辐射是自发地、独立地进行，彼此毫无关联。
（LED）受激辐射：在受激辐射中，通过一个光子的作用，可以得到两个特征完全相同的光子，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，就可以得到四个特征完全相同的光子，…，如此进行下去，将形成“雪崩”反应。
（LD）受激吸收：该过程对外来光有严格的频率选择性。
★形成粒子反转的条件：首先要有能实现粒子数反转分布的物质，也就是激光器的工作物质，它具有对光信号放大的能力；其次，要实现粒子数反转，还必须从外界输入能量，使工作物质中有尽可能多的粒子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。
这一过程也称为激励。
当激励强度足够大时，便可在一堆激光能级之间实现粒子数反转。
★★第三章★★★通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯度SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。
光纤技术复习资料全
《光纤技术》复习资料第一章 绪论要求：1、了解光纤的基本结构和基本特性；2、充分认识光纤传感和光纤通信在现代工农业生产、军事、科研及日常生活中的作用和地位，明确学习目的；3、了解光纤技术的发展动向；4、知道本课程的学习方法。
具体：1、光纤的定义：光纤是“光导纤维”的简称，是指能够约束并导引光波在其内部或表面附近沿轴线方向传播的传输介质。
2、光纤的结构：主要由纤芯、包层和涂敷层构成。
其中纤芯的折射率比包层要高。
纤芯和包层的折射率差引起光在纤芯内发生全内反射，从而使光在纤芯内传播。
3、通信光纤的标准包层直径是125m μ，涂敷层的直径大约是250m μ。
4、常用的光纤材料有纯石英（2SiO ）、玻璃和塑料。
5、列举光纤相对于金属导线的优点（至少5点）：如容量大、抗电磁干扰、电绝缘、本质安全；灵敏度高；体积小、重量轻、可绕曲；测量对象广泛；对被测介质影响小；便于复用，便于成网；损耗低；防水、防火、耐腐蚀；成本低、储量丰富等。
6、光纤通信所占的波长范围大概是0817..m μ。
7、1953年，在伦敦皇家科学技术学院开发出了用不同光学玻璃作纤芯和包层的包层纤维，由此导致光纤的诞生。
8、1966年，光纤之父高锟博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题，发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因。
9、目前，F T T H （光纤到户）是宽带接入的一种理想模式，各国发展迅猛。
10、目前流行的“三网合一”指的是将现存三个网络：电信网、有线电视网和计算机网的信号在同一个光纤网络中传输。
11、光纤被喻为信息时代的神经。
第二章 光纤拉制及成缆要求：1、了解光纤的分类方法和光纤的种类，理解各种不同种类光纤之间的区别及每种光纤的特点；2、知道光纤的制作材料及要求；3、了解光纤预制棒的制造原理和工艺；4、知道各种光缆结构和材料的用途。
具体：1、光纤的分类：按照光纤横截面折射率分布不同分为：阶跃光纤和渐变光纤（折射率在纤芯中保持恒定，在芯与包层界面突变的光纤称为阶跃光纤，折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤。
光纤通信系统中常用的调制方法
光纤通信系统中常用的调制方法一．光纤通信概况1.发展1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表论文，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。
1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB ／km的光纤，光纤通信时代由此开始。
由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。
光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。
2.基本组成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。
最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成，具体如下图所示二．光调制与解调1.基本概念类似于电通信中对高频载波的调制与解调，在光通信中叶对光信号进行调制与解调。
不管是模拟系统还是数字系统，输入到光发射机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端，再由接收机通过解调把光信号转换为电信号。
2.常用的调制方式根据调制和光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两类。
直接调制方法是把要传送的信息转变为电信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，是采用电源调制的方法。
间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，有电光调制、磁光调制、声光调制、电吸收效应和共振吸收效应等。
本文将详细介绍现在常用的是电光调制和声光调制两种。
三、调制方式的详细介绍1.直接调制（1）调制原理直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小来改变激光器输出光波的强弱。
传统的 PDH 和 2.5Gbit/s 速率以下的 SDH 系统使用的 LED 或 LD 光源基本上采用的都是这种调制方式。
(2)优缺点a.优点：结构简单、损耗小、成本低。
光纤通信复习资料
第一章1光纤通信是以光波为载波，以光纤作为传输媒质的通信方式。
主要包括收发信电缆机、光发送接收机端机、传输光纤等几个部分。
2光纤通信工作在近红外区，工作频段167-375THz，工作波长0.8-1.8um。
3光纤通信有3个低损耗窗口，850nm的短波长窗口和1310nm、1550nm的长波长窗口。
850nm 是多模窗口，1310nm是单模零色散窗口，1550nm是单模最低损耗窗口。
4光纤通信的特点：1传输频带宽，通信容量大2中继距离远，误码率小3抗电磁干扰能力强，无串话4质量轻，体积小，经济效益好5资源丰富，节约有色金属和能源6保密性好 7抗腐蚀，不怕潮湿缺点：质地脆、机械强度低、连接比较困难、分路耦合不方便5光纤通信技术的基本内容：1光纤传输理论与技术、光纤器件2信号传输原理、调制解调方式、信号编码及信道复用等3光源与光发送机4光检测机与光接收机5光纤通信系统的设计、结构及应用6光纤通信技术如光放大器技术、WDM技术、全光网络技术6目前光纤通信采用的系统：采用光放大器的WDM第四代系统7光纤多址通信系统即为波分复用系统WDM：几个-几百个波长在单根光纤中一起传输，用光放大器作中继放大，使传输容量提高成千上百倍。
第二章1光纤的典型结构式多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包涂覆层。
光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。
包层的折射率为n2(<n1)，通常也由SiO2制造，掺杂B2O3及F等以降低折射率。
2光纤根据传输的模式可分为单模和多模，单模光纤纤芯的芯径是4-10um，多模光纤纤芯的芯径为50um，两者的包层一般为125um，涂覆层为5-40um，根据横截面上的折射率可分为阶跃光纤SI和梯度光纤GI。
按材料分为石英光纤、塑料光纤和纳米光纤。
3数值孔径NA定义：入射临界角&0的正弦即NA=SIN&0=N1根号下芯包折射率差值的两倍。
物理意义：表示入射到光纤端面上的光线，只有与纤芯轴夹角为&0，圆锥角内的入射光线才能在纤芯内传输。
光纤通信原理
光纤通信原理
光纤通信是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
它利用光的
全反射特性，将光信号传输到远距离，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
首先，光纤通信的原理是基于光的全反射。
光纤是由两种不同折射率的材料构
成的，当光线从折射率较高的材料传输到折射率较低的材料时，光线会发生全反射，从而可以在光纤内部进行长距离的传输。
这种全反射的原理保证了光信号可以在光纤中传输而不会损失太多能量，从而实现了高效的信息传输。
其次，光纤通信利用光的波长多路复用技术，可以在一根光纤中传输多个不同
波长的光信号。
这种技术使得光纤通信具有了更大的传输带宽，可以同时传输多个信道的信息，从而满足了不同用户对于通信带宽的需求。
另外，光纤通信还利用光的数字调制技术，将数字信号转换为光信号进行传输。
在发送端，数字信号会经过调制器转换为光信号，然后经过光纤传输到接收端，在接收端经过解调器将光信号转换为数字信号。
这种数字调制技术保证了信息的准确传输，同时也提高了通信的安全性。
此外，光纤通信还利用了光放大器技术，可以在光纤传输过程中对信号进行放大，从而延长了光信号在光纤中的传输距离。
光放大器技术保证了光信号可以在长距离内进行传输而不会出现过大的衰减，从而满足了远距离通信的需求。
总的来说，光纤通信的原理是基于光的全反射特性，利用了波长多路复用、数
字调制和光放大器等技术，实现了高速、大带宽、抗干扰的信息传输。
随着科技的不断发展，光纤通信将会在未来的通信领域发挥越来越重要的作用。
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光纤通信系统第一章所谓光纤通信，就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。
通信系统的容量通常用比特率—距离积BL 表示，B 为比特率,L 为中继间距。
三种低损耗窗850nm、3dB/km；1310nm、0.4dB/km；1550nm、0.2dB/km4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH表示同步数字序列。
PDH速率等级标准：SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/sSTM-4：622.080 Mbit/sSTM-16：2.5 Gbit/STM-64：10 Gbit/s3、光纤通信有哪些优点？答：1、频带宽，通信容量大2、损耗低，中继距离长3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、柔软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。
5 、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
答：光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
1.光纤由哪几部分构成？从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8μm ～１２μm ，包层直径：2b=125μm ；多模光纤纤芯直径：2a=50μm ，包层直径：2b=125μm 。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？ 答：按照折射率：折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤。
按照传输模式： 单模光纤和多模光纤。
5、数值孔径NA 的物理意义？表达式是什么？答：光纤的数值孔径NA,它的含义是反映光纤对光信号的集光能力（接收能力），NA 值越大，对光信号集光（接收）能力越强。
NA ＝sin θC(0001001sin sin(90)1sin cos c cn n n n n n n nNA n θθθθ=-=======∴=或或6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？产生自聚焦的条件？ 答：若折射率分布合适，可以使以不同角度入射的全部光射线以相同的轴向速度，同时到达光纤轴上的某点，即所有光射线都具有相同的空间周期L ，这种现象称为自聚焦，具有自聚焦特性的光纤称为自聚焦光纤；梯 自聚焦---以不同角度入射的光射线以相同的轴向速度，具有相同的空间周期 L ，这种光纤称为自聚焦光纤。
产生在渐变（梯度）型光纤中；当折射率分布按平方率分布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特性。
第二章7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n 1＝1.46和n 2＝1.45，试计算： (a)相对芯包折射率差△；(b)若该光纤的端面外为空气(n 0=1)，计算允许的最大入射角θ0及数值孔径NA ；(c)若该光纤浸于水中(n 0=1.33)，计算θ0及NA 的大小。
解：00221221000000000000()0.006832()9.8(1)sin 1sin 9.80.17()7.4( 1.33)sin 1.33sin 7.40.17n n a n b n NA n c n NA n θθθθ-∆=======⨯======⨯=8、有一SI 型多模光纤的芯径为50 μm ，芯包折射率分别为n l =1.465和n 2=1.46。
计算与光纤轴线夹角最大的那条子午射线，在1m 的传输距离上共要反射多少次?解：2.2 1、导模的传播常数应满足什么条件？答：2、归一化频率V 与什么参量有关？其值与导模数的关系？ 答由式（2.2.21），与自由空间波数、芯经、波长、折射率和相对折射率差有关。
3、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？答：单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。
当阶跃光纤的归一化频率V < 2.405时，实现单模传输。
2.4 什么是光纤色散？光纤色散包括哪些？零色散点所处的波长在那儿？决定什么因素？a ）光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。
（b ）材料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。
（d ）在1310nm 处，决定因素是材料色散和波导色散。
0201k n k n β≤≤24vM =2222012()()V k a n n =-22v M =全色散为两种色散的近似相加，即D ＝D mat + D W [ps/(nm.km)]全色散为零的波长约在1.31μm 。
2.5 1、什么叫光纤损耗？写出损耗的表达式。
光纤损耗有哪几种？造成光纤损耗的原因是什么？答：当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。
损耗一般用损耗系数α表示。
10(/)lg outinP dB km L P α=-光纤损耗有：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。
光纤的衰减机理主要有3种，即光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
吸收损耗与光纤材料有关；散射损耗则与光纤材料及光纤中的结构缺陷有关； 辐射损耗是由光纤几何形状的微观和宏观扰动引起的。
2.7 2、光纤有那些类型？G.652、G.653、G.654、G.655光纤各表示什么？答： G.652光纤（SSF ）：常规单模光纤，色散为零的波长约在1310 nm ，1550 nm具有更低的损耗；G.653光纤(DSF)：色散位移光纤，将零色散波长从1.3μm 移到1.55m m ，这种低损耗、低色散的光纤，无疑对长距离大容量光纤通信来说是十分有利的。
G.654光纤(CSF)：截止波长位移光纤，设计的出发点进一步降低1550nm处的衰减，而零色散波长仍为1310nm。
G.655光纤(NZ-DSF)：非零色散位移光纤，将零色散波长移至1550 nm附近，目地是应用DWDM，克服非线性产物四波混频（FWM）。
1、按照成缆结构方式不同可分为哪几种光缆？答：层绞式、骨架式、带状式、束管式2、光纤光缆制造的主要流程是什么？答：制棒---拉丝---涂敷---成缆光纤预制棒制作方式：用气相沉积法（MCVD)制造一根具有所需折射率分布的预制棒。
典型的预制棒长1m，直径2cm，包含具有合适相对尺寸的纤芯和包层。
3.1 2、比较发光二极管与半导体激光器，指出各自特点？答：发光二极管特点：以自发辐射为基础，发普通荧光，发散角大，是无阈值的器件，发射功率一般为微瓦级。
半导体激光器特点：以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，发射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），发射功率一般为毫瓦级。
1、光和物质的相互作用是什么？答：受激辐射、自发辐射、受激吸收1、半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些？答：半导体激光器产生激光输出的基本条件是：形成粒子数反转；提供光反馈；满足激光振荡的阈值条件。
3.2 1、用于光纤通信的发光二极管有哪几类？特点是什么？答：LED的基本结构可分为两类：面发光LED和边发光LED。
面发光LED：称为布鲁斯(Burrus)型LED，这种LED发射面积限制在一个小区域，小区域的横向尺寸与光纤纤芯直径接近。
面发光管输出功率较大，一般注入电流100mA时可达几毫瓦，但光发散角大，其水平发散角θ‖≈120°，垂直发散角θ⊥≈120°，光束呈朗伯分布，与光纤耦合效率很低。
边发光LED：采用条形半导体激光器的设计方案，其发散光束不同于面发光LED，它在垂直于结平面方向的发散角仅为30°，所以边发光LED的输出耦合效率比面发光LED高，调制带宽亦较大，可达约200MHz。
2、制张弛振荡、减小电光延迟时间的简单方法是什么？答：把LD预偏置在I th附近时，是减小t d，缩短载流子寿命 sp，有利于提高调制速率的简单方法。
所以，无论是从减弱张弛振荡，还是从缩短电光延迟时间来提高调制性能，LD都需要预偏置在阈值附近。
3.4 LD的 Ith 随着工作温度的提高，P-I特性曲线向右移动，这时阈值电流增大，斜率减小。
外量子效率(总效率)调制特性3.5 光发送机作用：将输入的电信号加载到光源的发射光束上变成光信号，送入光纤。
信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波。
把信息加载到光波上的过程就是调制。
调制方式：将电信号转变为光信号的方式通常有两种：直接调制和间接调制。
直接调制技术具有简单、经济和容易实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流变化转换为光频调制是一种线性调制。
1、光驱动电路的基本结构是什么？特点是什么？答：光驱动电路由调制电路和控制电路组成，即提供恒定的偏置电流和调制信号，采用伺服回路保持平均光功率恒定不变。
分为LED、LD光驱动电路两类。
数字电路通常由差分对管组成差分电流开关电路，特点是速度快，电路易于调整，若用LD管还需提供预偏电路。
模拟电路由单管或多管构成，由于对线性要求较高，需要复杂的补偿电路。
2、APC与ATC电路起何作用？答：为了克服温度及老化造成的输出功率的下降，在驱动电路中要采取稳定补偿措施，这就是自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)。
ATC控制利用LD组件内的半导体致冷器及热敏电阻进行反馈控制即可恒定LD芯片的温度。
APC可通过两条途径来实现，一是自动跟踪Ith的变化，使LD 偏置在最佳状态；二是控制调制脉冲电流幅度Im，自动跟踪ηd（外量子效率）的变化。
由于一般ηd随温度的变化不是非常大，因此简单的办法是通过检测直流光功率控制偏置电流，也能收到较好的效果。
光源与光纤耦合效率的主要因素：●光源的发散角发散角大，耦合效率低。
●光纤的数值孔径(NA)NA大，耦合效率高。
●光源发光面、光纤端面尺寸、形状及二者间间距也都直接影响耦合效率。
针对不同的因素，通常采用两类方法来实现光源与光纤的耦合，即直接耦合法：直接耦合法：是将光纤端面直接对准光源发光面，当发光面大于纤芯面积时，这是一种有效的方法。
透镜耦合法：透镜耦合法：当光源发光面积小于纤芯面积时，可在光源与光纤之间放置聚焦透镜，使更多的发散光线会聚进入光纤来提高耦合效率。
4.1 光接收机作用是：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号。
光接收机主要由3部分电路组成，分别为由光电二极管和前置放大器构成的接收机前端，由主放大器和均衡滤波器构成的线性通道及由判决器和时钟恢复电路构成的再生电路。