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文档简介
1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除一光纤基本理论1、贝尔光电话系统中,将弧光灯的恒定光束投射在话筒的音模上,随声音的振动而得到强弱变化的反射光束.在接收端,载有信息的反射在硅谷电池上,直接产生反应声音变化规律的光电流,将这一电流送入听筒,从而恢复成声音信息。2、1966年7月,高银和AGHeckhom等人发表著名论文介质纤维表面光频波导,首次谈到实用型光纤的制造与在通信上的应用,提出了光纤传输光信号理论。3、光纤的主要特征优点:光线容量大损耗低,中继距离长抗电磁干扰能力强保密性能好体积小,重量轻节省有色金属和原材料缺点:抗拉强度低光纤连接困难光纤怕水4、光纤由纤芯,包层和
2、涂覆层构成。包层的折射率略小于纤芯,从而可以形成光波导效应,使大部分的光被束缚在纤芯中传输。5、根据光纤横截面折射率分布的不同,常用光纤可以分成阶跃折射率分部光纤(简称阶跃光纤)和渐变折射率分部光纤(简称渐变光纤)两种类型。6、本征损耗是指光纤材料固有的一种损耗,是无法避免的,它决定了光纤的损耗极限。7、光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的,不同频率和模式成分的传输速率不同,从而导致信号的畸变。8、根据色散产生的原因,光纤色散的种类主要可以分为模式色散,材料色散和波导色散三种。9、光纤的非线性可以分为两类:受激散射效应和折射率扰动.10、光通过光纤介质时.,有
3、一部分能力偏离预定的传播方向,且光波的频率发生改变,这种现象称为受激散射效应.11、折射率扰动主要引起四种非线性效应:自相位调制,交又相位调制,四波混频和光弧子形成.12、单模光纤是指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。由于单模光纤只传输基模,吧存在模式色散,因此它具有相当宽的传输带宽.13、模场是光纤中基模的电场在空间的强度分部,模场直径则是描述光纤中光功率沿光纤半径的分布状态,即光纤中光能的集中程度。142 / 16资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除、由于双折射(光纤不完善造成的光纤中正反基模的相位不相等)的存在,引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化,使得光纤中两个
4、正交的偏振模式的群速率不同,从而产生时延差,导致脉冲展宽,这就是偏振色散。15、吸收损耗是由制造光纤材料本身以及其中的过渡金属离子和氢氧根离子等杂质对光的吸收而产生的损耗,前者是由光纤材料本身的特性决定的,称为本征吸收损耗.16、光纤的制造工艺主要包括原料的提纯,预制棒的熔炼,拉丝涂覆三道工序。17、为保护光纤,提高光纤的强度,需将涂覆后的光纤再套上一层热塑性材料,这就是套塑。18、为了在实际工程中应用,必须将若干根光纤制成光缆。光缆结构能够保护光纤不受机械损伤以及环境的影响。二光源和光发射机1、量子态(电子在原子中的微观运动状态)的能量只能取某些特定的值,而不是随意的,需要满足电子轨道的量子
5、化条件,当电子在每一个这样的轨道上运动时,原子具有确定的能量,成为原子的一个能级.2、处于高能级的电子状态是不稳定的,它将自发地从高能级跃迁到低能级与空穴复合,同时释放出一个光子,由于不需要外部激励,该过程称为自发辐射。3、光跃迁过程中,自发植射是高能级电子的自发行为,与是否存在外界激励作用无关。4、设媒质中低能级E1上的电子密度为N1,高能级E2上的电子密度为N2,当N2<N1时,受激吸收过程占主导地位,光波经过媒质时强度按指数规律衰减,光波被吸收。5、半导体激光器和发光二级管的主要区别在于LD结构上要形成光学谐振腔,它的作用是提供光学正反馈,以便在腔内建立并维持自激振荡,控制输出激光
6、束的特性。6、半导体激光器在结构上相当于一个多层介质波导谐振腔,.当注入电流大于阈值电流时,辐射光在腔内建立起来的电磁场模式成为激光器的模式。7、在激光器PI曲线中,激光器由自发辐射到开始受激振荡时的临界注入电流,称为阈值电流。8、除半导体激光器外,发光二极管(LED)也是光纤通信中常用的光源,它基本上是用直接带隙的半导体材料制作的PN结二极管。9、根据光发射和调制过程的关系,光源调制可分为直接调制和间接调制两大类.10、光源间接调制时利用晶体的电光效应、磁光效应和声光效应等性质来实现对激光辐射的调制.这种调制方式适用于各种类型的激光光源。11、从调制信号的类型划分,光源的直接调制方式包括模拟
7、调制和数字调制.3 / 16资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除12、当把电压加到某些晶体上的时候.可能使晶体的折射率发生变化,晶体的这种性质称为电光效应。13、对激光器进行高速脉冲调制时,调制电路既要有快的开关速度,又要保持有良好的电流脉冲波形。因为不仅电流脉冲上升沿和下降沿的快慢会影响到光脉冲的响应速度,而且电流脉冲上升沿的过冲还会加剧光脉冲的张弛振荡。14、激光器自动温度控制系统由致冷器、热敏元件以及相关的控制电路组成。三光接收机1、光接收机常用的非相干检测方式是直接功率检测方式一一通过光电二极管直接将接收的光信号恢复成基带调制信号。2、当光子照射到物体上时,它的能量
8、可以被物体中的某个电子全部吸收,如果电子吸收的能量足够大,超过了克服脱离原子所需的电离能和脱离物体表面时所需要的逸出功,电子就可以离开物体表而脱逸出来,成为光电子,这就是光电效应.3、在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体以扩大耗尽层宽度,这种结构便是常用的PIN光电二极管。4、光生电流脉冲由前沿最大幅度的10%上升到90%,后沿的90%下降到10%的时间定义为脉冲上升时间和下降时间。5、对于一个多级放大器,尽管各级放大器中的任何电阻和有源器件会引入附加噪声,但只要放大器第一级的增益很大,以后各级引入的噪声就可以忽略.6、双级晶体管主要的噪声源有散粒噪声、基区电阻的热噪声和分配噪声.7、
9、光电检测器上的噪声包括光检测噪声、暗电流噪声及背景辐射噪声。8、一个频域受限系统,它的时域响应时无限的,即它的输出波形必定有很长的拖尾,使前后码元在波形上互相重叠产生码间干扰,影响接收机的灵敏度。9、分析放大器的噪声时,将放大器的各个噪声源等效为与信号并联的电流噪声源和与信号串联的电压噪声源,给出各个噪声源的功率谱密度,再根据放大器、均衡滤波器的转移阻抗,计算出输出端的噪声功率.10、观察码间干扰是否存在的最直观、最简单的方法是眼图分析法。将均衡滤波器输出的随机脉冲序列输入示波器。用时钟信号作为外触发信号,示波器就显示出随机序列的眼图。11、灵敏度反映接收机接收微弱光信号的能力。12、光接收机
10、的动态范围是指在保证光接收机正常工作的前提下.所允许额的接收光功率的变化范围,它是光接收机的一个重要性能指标。13、再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号。它有判决电路和时钟提取电路组成。14、光接收机时钟的抖动使取样偏离最佳的时间,增加误码率,尤其在多中继器的长途通信系统中,时钟抖动在中继器的积累将给系统带来严重的危害。四、光纤通信系统1、用光纤替代原同轴电缆CATV网络干线传输中的同轴电缆,而配线和引入部分保留原来的结构即可组成光纤同轴电缆混合系统(HFC)。2、中继/再生器的功能是光电转换、3R(Reshaping,Retiming,Regenerating)o3、误码是
11、指经光接收机的接收与判决再生之后,码流中的某些比特发生了差错,使传输的质量发生了损失。4、传统上常用平均误比特BER来衡量系统的误码性能,即在某一规定的观测时间内发生差错的比特数和传输比特总数之比。5、定时抖动定义为数字脉冲信号的特定时刻(如最佳判决时刻)相对于其理想时间位置的短时间偏离(短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化)。6、漂移定义为数字为数字脉冲的特定时刻相对于其理想时间位置的长时间偏移(长时间值变化频率低于10Hz的变化).7、光放大器出现之前,只能在中继距离处把波形畸变的、功率微弱的光信号为电信号,经放大整型、判决再生后再经过电光转换成波形好、功率大的光信号进一步传输。8
12、、应用光放大器直接在光域对信号进行放大,解决了光纤损耗对光传输网络传输距离的限制,而且在密集波分复用系统中可以对多达几十路的不同波长信号同时放大。9、光放大器分为光纤放大器的半导体放大器两类。10、EDFA的工作波长窗口为1559nm窗口,与光纤的低损耗窗口,是最具吸引力和最为成熟的光纤放大器.11、掺饵光纤是EDFA的核心,它以石英光纤作基础材料,在光纤芯子中掺入一定比例的稀上元素-锂离子(Er3+),形成掺银光纤。12、喇变光纤放大器可以提供整个光纤波长波段的放大,它是一种通过适当改变泵浦激光光波波长可达在任意波段进行放大的带宽放大器.13、大波长范围的带宽放大可以利用成熟的掺银光纤放大器
13、技术,将RFA和EDFA相结合构造带宽放大器,这样可大大减少所需泵浦数却能实现较大的带宽,且增益均衡也比较容易。五无源光器件和WDM技术1、光连接器的功能是将两根光纤连接起来,与高温熔融连接两根光纤不同,它是一种可以拆装式连接。2、光通信中经常需要把多哥光信号耦合到一起,或将光信号分到多根光纤中,光耦合器可以实现这些功能。3、所谓光敏性质,是指紫外光通过光纤时,光纤的折射率会随光强的空间分布发生相应地变化,并在紫外光撤消后这种变化可以永久保存下来。4、明楸光纤光栅是指光纤的折射率调制幅度不变,而周期沿光栅轴线变化的光栅。5、光信号在光纤中传输时,由于群速度色散,入射光脉冲中的短波长分量(高频分
14、量)群速度高,经过光纤传输以后位于脉冲的前沿,而长波长分量位于脉冲的后沿,结果造成脉冲的展宽.这种被展宽的光信号进入明楸光纤光栅后,不同波长的信号在与光栅周期对应的位置被反射,即短波长的信号在光栅的末端才被反射,长波长的信号在脉冲的起始端就被反射,于是就补偿了群速度色散效应,即脉冲宽度被压缩甚至还原.6、光隔离器允许正向输入光以最小的损耗通过,并能最大地阻止反向光通过。7、光环行器的原理是利用法拉第电磁旋转效应实现光的单向传输。8、光开关是构成光网络中光交叉连接和光分插复用设备的核心器件,也是光网络实现保护倒换的必需器件。9、热光开关有两种基本结构:一种是Y型分路器结构,另一种是MZT干涉仪结
15、构。10、WDM技术以较低的成本、较简单的结构形式成几倍、数十倍、数百倍的扩大单根光纤的传输容量使其成为光网络中的主导技术.11、波分复用技术指不同波长的多个独立光信号复用在一起,在同一个光纤中同时传输.12、WDM系统分为单向传输方式和双向传输方式,从它对外的光接口来看,又可分为集成式WDM系统和开放式WDM系统。13、在WDM系统中,光波长的稳定性是一个重要的问题,ITU已建议193.1THZ(即1552.52nm)值作为WDM的参考波长。14、WDM技术特点:可以充分利用光纤的巨大带宽潜力,大容量长途传输可以节约大量的光纤,WDM通道对传输信号完全透明,可扩展性好,可降低器件的超高速要求
16、。六光网络1、ITUT提出的光传送网(OTN)以波长(也可以是波带或者光纤)作为交换粒度,通过光交叉连接设备(OXC)和光分插复用设备(OADM)实现组网,形成具有高度灵活性、透明性和生存性的光网络。2、所谓全光通信网是指信号以光的形式穿过整个网络,直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接、光分插复用和交换/选路,中间不需经过光电/电光转换。3、光传送网出发点是子网内全光透明,而在子网的边界处采用O/E/O技术。4、光交叉连接是光网络最重要的网元设备,其主要功能是光通道的交叉连接、本地上下路功能、连接和带宽管理功能。5、SDH特点:高度标准化的光接口规范、较好的兼容性、灵活的分插功能、强大
17、的网络管理能力、强大到自愈功能。6、光分插复用器在光域内实现了传统SDH的分插复用设备在电域上分插复用的功能,而且对信号的格式与速率具有通明性。7、ASON网络结构最核心的特点就是支持电子交换设备动态向光网络申请带宽资源,可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求,通过信令系统或者管理平面自主地建立或者拆除光通道,而不需要人工干预。8、光突发交换最早由ChunmingQiao等人提出,其基本思想是将电路交换与分组交换结合,形成一种吸取电路交换与分组交换的优点,克服这两种交换方式的不足的折中方案.9、城域网位于骨干网与接入网的交汇处,是通信网中最复杂的应用环境,各种业务和各种协议都在此汇聚、分流和
18、进出骨干网.10、城域网的核心层主要是为各业务汇聚层行点提供高速的承载和传输通道,同时实现与的干网络的互连.汇聚层主要完成本地业务的区域汇接,进行业务汇聚、管理与分发处理。接入层主要利用各种接入技术和线路资源实现对用户的覆盖。11、空间复用是环形光网络中应用的一种概念,即允许共享信道的不同部分同时承载业务,从而增加环上的有效带宽总量。12、城域网业务和接口的多样性需要网络的智能,城域网流量的不确定性需要网络能动态分配资源,自动建立、维护和删除链接,这使得智能城域光网络成为发展的方向。13、接入网处于整个电信网的网络边缘,是交换局和用户之间的实施系统,具有复用、交叉连接和传输功能,14、无源光网
19、络是指在交换局和用户之间的光分配网络中没有任何有源电子设备,记载光分支点采用无源光分路器构成的管接入网路。七扩大容量和增加功能的新光通信技术1、限制光通信系统扩容的主要因素是光线中的损耗和色散,掺银(真的是这两个字)光纤放大器的出现使损耗的影响变得次要,色敢便上升成为首要限制因素。2、色散位移光纤在1。550um处色散系统数接近于零,损耗的统一,克服了单模光纤的不足,是线性传输的首选光纤。3、色散补偿光纤法就是用一段在1.550um处具有负色散系统数的光纤去抵消常规光纤或非零色散位移光线中的正色散系数。4、明啾光纤光栅是一个宽带滤波器,不停波长的光经过它时,使这种光栅具有波长色散的特性。利用这
20、一特性可以实现色散补偿。5、在通常的线性补偿方案(明啾光纤光栅法、预明啾法等)中,光纤色散虽然得到补偿,但非线性效应却随着光纤链路的加长而累积起来,成为限制光通信系统的距离和速度的重要因素。6、在光纤的生产、成缆、铺设等各种条件变化时的随机扰动影响,使得纤芯呈现一定的椭圆度,导致两个偏振模具有不同的传输速度,从而产生偏振模色散。7、光信号在色散系数为负的光纤中传输时,高频成分因传播速度较快而逐渐集中到脉冲的前沿,低频成分因传播速度较慢而逐渐集中于脉冲的后沿,并且两者之间的时差越来越大,脉冲就变得越来越宽。预明啾就是在脉冲进入光线之前,使它的相位是当地随时间变化,是脉冲从前沿到到后沿的频率逐渐升
21、高(即正明啾),从而脉冲在传输过程中有一个初始变窄的过程,抵消.8、光时分复用的关键技术包括:超短光脉冲产生技术、光复用/解复用技术、时钟提取和同步技术以及高速信号传输技术。9、光分组交换是分组交换技术向光层的渗透和延伸,简单说是以分组的形式来承载业务数据,净荷的传输和交换在光域中进行,而信头处理和控制在光域或电域中完成。10、在节点输入端和输出端需要对光分组进行同步。输入端同步的目的是补偿传输引起的时差并提取时钟,输出端同步的目的是补偿时间抖动。11、量子通信概念是1993年物理学家贝内特结合量子理论和信息科学而提出来的,它利用光在微观上的粒子特性,让一个个光子通过量子态来运载和传输。或1的
22、数字信息。12、假设两个粒子处于相干叠加态,一旦测量确定了其中一个粒子的状态,通过态函数的塌缩我们能洞悉另一个粒子的状态。在理论上,即使这两个粒子的距离很遥远,我们也能在瞬间由一个粒子的状态确定另一个粒子的状态,这样一对粒子似乎是永远缠结在一起,所以这种现象称为量子纠缠。13、最典型的量子通信技术是量子隐形传态和量子密集编码。八光纤通信测量1、在光纤通信系统和网络的测量中,使用较多的标准是ITU-T的建议。2、GBrri6714-1997是同步数字体系光缆线路系统测试标准。3、YD-T1017-1999是关于同步数字体系网络节点接口的行业标准。4、色散的大小勇色散系数来表征,定义为单位线宽光源
23、在单位长度光纤上所引起的时延差。5、PI特性的测量通常利用光功率计、偏置电流源、X-Y记录仪,测量器件在不同注入电流下的输出光功率。6、相移法的测量原理是通过测量不同波长的光信号经过光纤后产生的相移量,计算得出不同波长的相对群时延,再经过进一步的拟合和运算得到光纤的色散特性曲线。7、背向散色法的原理与雷达相似,它是在光纤的一端注入大功率的窄光脉冲,在光脉冲沿着光纤传输时,由于光纤各处存在着瑞利散射,其后向散射部分不断返回光纤的输入端;而当光信号遇到裂纹时反射回的光信号会比后向散射的光信号强很多。在光纤输入端通过适当的耦合和接收信号处理,就可以得到光脉冲沿着光纤的衰减及K他信息。8、把光脉冲的上
24、升时间定义为从额定光功率的10%上升到90%所需要的时间;光脉冲的下降时间定义为从从额定光功率的90%下降到10%所需要的时间。9、脉冲响应测量法是把一个短脉冲输入光检测器,并把光检测输出的电信号输入取样示波器,研究由光检测器造成的脉冲形状失真以及失真的原因。10、在测量波分复用器的插入损耗时,采用可调谐激光器作为光源,先用光功率计测量在选定的信道的中心波长上的可调谐激光器的输出光功率,然后测量这一信道的输出光功率,二者之差即为波分复用器在该信道的插入损耗。11、系统的误码率测试方法可以分为两大类,停业务测试和在线测试。对于低速率通道较多采用停业务测试:而对于高速率通道或者线路系统较多采用在线测试。12、通常,可以用发送信号的眼图模框来规范发送机送出的光发送信号的脉冲形状,眼图模框包括上升时间、下降时间、脉冲过冲及宸荡.测试接收机灵敏度时,调整光衰减器,逐渐加大衰减值,使误码率测试仪尽量接近、但不大于规定的BER,断开光衰减器,测量衰减器输出的光功率,即为接收机的灵敏度。第二部分数字光纤通信系统的组成驱动电路 _njl_光源调制器光发射机光纤光接收机光电二 极管 放大器判决器由光发射机、
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