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第一章 概论

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）抗电磁干扰性好。5）泄露小，

保密性好。6）节约金属材料，有利于资源合理利用。

2.光纤通信的应用：1）通信网。2）计算机局域网和广域网。3）有线电视网的干线和分配网。4）综合业务光纤接入网。

3.光纤通信系统的基本组成：

4.数字通信系统的优点：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）适用各种业务的传输，灵活性大。4）容易实现高强度的保

密通信。5）大量采用数字电路，易于集成，从而实现了小型化、微型化，增强

了设备可靠性，有利于降低成本。

第二章 光纤和光缆 1.光纤由中心的纤芯和外层的包层同轴组成的圆柱形细丝。

2.光纤的类型：1）突变型多模光纤。2）渐变性多模光纤。3）单模光纤。4）双包层光纤。5）三角芯光纤。6)椭圆芯光纤。

3.NA=2221n -n ≈n 1∆2，式中∆=（n 1-n 2)/n 1为纤芯与包层相对折射率差。NA 表示光纤接收和传输光的能力。NA 越大，光纤接收光的能力越强。

4.由于渐变性多模光纤折射率分布是径向坐标r 的函数，纤芯各点数值孔径不同，因此要定义局部数值孔径NA （r ）和最大数值孔径NA max 为

NA （r ）=222n -(r)n NA max= 2212n n -

5.渐变性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。

6.光信号经光纤传输后会产生损耗和畸变，因而输出信号和输入信号不同，对于

脉冲信号，幅度减小，波形展宽。产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。

7.色散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。一般包括模式色散、材料色散和波导色散。

1）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。

2）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，其传播时间不同而产生的。它取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。

3）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。

8.单模光纤的损耗谱，包括吸收损耗和散射损耗。见图P.32

9.光纤特性的标准。见表P.34

10.光缆一般由缆芯和护套组成。缆芯通常包括被覆光纤（芯线）和加强件两部分。

11.根据缆芯的结构特点，光缆可分为四种基本形式：层绞式、骨架式、中心束管式、带状式。

12.光缆特性：

1）拉力特性。光缆承受的最大拉力取决于加强件的材料和横截面，多数光缆在100～400kg 范围。

2）压力特性。光缆承受的最大压力取决于护套的材料和结构，多数光缆承受的最大侧压力在100～400kg/10cm 。

3）弯曲特性。实用光纤最小弯曲半径一般为20～50mm ，光缆最小弯曲半径一般为200～500mm 。

4）温度特性。对光缆使用温度要求一般在低温地区为-40～+40℃，高温地区为-5～+60℃。

13.光纤损耗测量两种基本方法：剪断法、向后散射法。

α=L

10lg 21P P （dB/km ）,α为光纤损耗系数，L 为被测光纤长度（km ），P 1和P 2分别为输入光功率和输出光功率（剪断法）。

14.光纤带宽检测的基本方法：

1）时域法。测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法。

2）扫频法。测量通过光纤的频率响应。

15.光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法。

第三章 通信用光器件

1.目前光纤通信广泛使用光源有激光器（LD ）和发光二极管（LED ）。

2.半导体激光器的工作原理：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子束反转分布，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震荡的。

3.粒子数反转分布是产生受激辐射的必要条件。

4.法布里-珀罗谐振腔由两个反射率分别为R 1和R 2的平行反射镜构成。P.51

5.激光震荡的相位条件： L=q n 2λ或q

nL 2=λ，λ为激光在真空中传播的波长，n 为激活物质的折射率， λ/n 为激光在介质中传播的波长，q=1,2,3...为纵模模数。

6.典型激光器的光功率特性曲线。当IIth 时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。 P.55

7.DFB 激光器与F-P 激光器相比，具有以下优点：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。

8.LED 发射的是自发辐射光，不需要光学谐振腔，没有阀值。

9.发光二极管与激光器相比，发光二极管输出光功率娇小，光谱宽度较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。

10.LED 通常和多模光纤耦合，用于1.3μm （或0.85μm ）波长的小容量短距离系统；LD 通常和G.652或G.653范围的单模光纤耦合，用于1.3μm 或1.55μm 大容量长距离系统；分布反馈激光器（DFB-LD ）主要和G.653或G.654范围的单模光纤或特殊设计的淡漠光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统。

11.LD 组件构成实例： 见图P.60

12.光检测器是光接收机的关键部件，它的功能是把光信号转换为电信号。目前常

用的光检测器有PIN 光电二极管和雪崩光电二极管（APD ）。

13.量子效率η的定义：相同时间内一次光生电子-空穴对和入射光子数的比值。 η=每秒入射光子数

空穴每秒光生电子-=hf P //e I 0P =0P I P e hf 14.电压增加到使电场达到200kV/cm 以上，初始电子（一次电子）在高电场区获得足够能量而加速运动。

15.拉通型雪崩光电二极管（RAPD ）具有光电转换效率高、响应速度快和附加噪声低等优点。

16.APD 是有增益的光电二极管，采用APD 的光接收机具有较高的灵敏度，有利于延长系统的传输距离。但采用APD 要求有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路，结果增加了成本，因此在灵敏度要求不高的场合，一般都采用PIN 。

17.连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。接头是实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。

18.耦合器的功能是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。

19.耦合器的类型：T 型耦合器、星型耦合器、定向耦合器、波分复用器/解复用器。

20.耦合器比较实用的结构有光纤型、微器件型和波导型。

21.光隔离器主要用在激光器和光放大器后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。

三端口光环行器：

22.为提高光纤通信系统的质量，避免直接调制激光器时产生附加线性调频的问题，要采用外调制方式。

23.光开关的功能是转换光路，实现光交换，它是光网络的重要器件。可分为两大类：机械光开关、固体光开关。机械光开关的优点：插入损耗小，串扰小，适合各种光纤，技术成熟；缺点是开关速度慢。固体光开关正好相反，优点是开