光纤通信期末总复习

光纤通信期末总复习

一、总述

题型：判断（20% ）（2×10）+选择（50%）（2.5×20）+计算（30%）（3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， 每次作业一定要会做 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

3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率

v f

λ=

4、一路话音信号速率

4、什么是光子？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、数值孔径定义，计算

3、光斑尺寸的计算 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 km

γααγ

γααααγα

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）

12212112122c

c

f f f c f c then

f 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 the

waveguide.

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、带宽距离积、NRZ ，RZ （50%）比特距离积计算

3()3()0.70.35

0.5

NRZ dB electrical RZ dB optical R L L f L R L L f L L τττ∆∆∆--⨯=

⎛⎫ ⎪⎝⎭

⨯=

=⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭⨯=

⎛⎫ ⎪⎝⎭ 6、谐振腔（F-P 腔）

1(1)222c m m

c f f f m c mc c f Ln Ln Ln

∆∆+=-+=-=

2c

c o

o c

o c

c o

f f

f f c

c

λλλλλλ∆∆∆∆∆==

=

7、平面边界上的反射，全反射临界角计算

12

12

n n n n ρ-=

+

2

2

1212power reflected R power incident

R n n R n n ρ

≡

=⎛⎫-= ⎪

+⎝⎭

分界面上损耗计算 什么是消逝场？ 五、 光纤波导

1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE

12

1

n n n -∆=

00sin NA n α== 2、光纤损耗

Losses may be classified as: Absorption Scattering ： Rayleigh Scattering

Geometric effects

目前损耗水平是多少？主要限制因素是什么

3、归一化频率计算；

V is called the normalized frequency or V parameter

2a V NA πλ

==

4、多模光纤模式数目计算

对于阶跃折射率光纤，若V>10

2

2

V N =

对于抛物线分布折射率光纤，若V>10

2

4

V N = 5、单模传播条件

2.405V =

a

λ

<

2.405

2a

NA

λ

π<

单模工作区位于长波长有什么优点？

6、多模光纤中的畸变 阶跃折射率：1121

1122()()n n n n n n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈

⎪

⎝⎭

对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:2

12n L c τ∆

⎛⎫∆= ⎪⎝⎭

GRIN 优点是什么？

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⎛⎫

∆=-+∆ ⎪⎝⎭

7、单模截止波长

2.405

2a

NA

λ

π<

=

那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为: