光纤通信系统复习重点

学习好资料 欢迎下载学习好资料 欢迎下载第一章：概述1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。传输损耗高达1000dB/km左右。2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。系统中光发送机将电信号转换为光信号， 并将生成的光信号注入光纤光缆， 调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，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等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。第二章：光纤和光缆.ITU-T建议分类G.651--G.656felTU-T建及为凄光笄类型名称传输波长(ym)衰减常数(dB/Km)色散系数「(Ps/ntn.km)G.65]渐变型多模光纤0.85较大较大1J一,(G.652■*常规单模光纤1.31/1,55035/0.2G.653色散位移光纤1.550.20G.654截止波长光纤1.550.2 -117G.655非零色散位移光纤1.550.26a/10G.656宽带非零色散光纤1.55Q2/0.4_2G5i.相对折射率差光在均匀介质中沿直线传播，其传播速度为： V=C/N(c为光速，n是介质的折射率)光在不同介质的分界面:qJ3.NA3.NA22.阶跃光纤中字平射线的传播＞＞阶跃型光纤是由半径为&、折射率为常数口1的纤

芯和折射率为常数口2的包层组成，并且为＞的«0sin«0sin(Po='勺2 2-«211 2 2“一名令：△=一一 相对折射率差 2珥%sin①。=勺J2A。一般情况下，._光源和光纤之间之间是空气,空气的折射正向_所以一般将sin。称为光纤的数值孔径节记十, 一一-一~~~ _

A光纤的数值孔径（英文缩写NA）,表示光纤的集光能力口A纤芯包折射率相差越大（a越大），则光纤的数值孔径越大，其集光能力越强"》相对折射率差并不是越大越好，它有一个最优值口4.多模光纤与单模光纤（P19-20）多模光纤：就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多个分离的传导模。单模光纤：只能传输一种模式的光纤为了描述光纤中传输的模式数目，在此引入一个非常重要的结构参数，即光纤的归一■化频率，一■般用V表小，其表达式如下：2,单模光纤光纤单模工作的条件上乐纤的归一化频率比Vc=2405Vc=2405x,U对于阶跃型光纤，0T0则Vc=2,405对于抛物线型光纤，01=2,则Vc=3.40],问题,如何实现光纤单模工作？V<Vc~1.增大3减12值,减小相对折射率差.第3章光纤的传输特性光纤的传输特性主要有两部分,光纤的损耗特性和色散特性★本征损耗本征吸收红外吸收

紫外吸收本征散射一瑞利散射光纤的最低理论衰减值是由本征损耗决定的

瑞利散射：1.损耗曲线:在光纤的制造过程中，热骚动使原子产生压缩性的不均匀性或压缩性的起伏，这使物房的密度不均匀，进而使折射率不均匀.这些不均匀尺寸比光波长还小.当光纤中传播的光照在这些不均匀微粒上时，就会向各个方向散射，这种造成散射的粒子尺寸比波长小得米时的散射称为瑞利散射.瑞利散射引起的损耗与入，成正比*1.损耗曲线:典型光纤损耗曲线4A1靠“dBKffiGK>,-P,OLSiO,光纤的损耗请 波长A（口鬲4A1靠“dBKffiGK>,-P,OLSiO,光纤的损耗请 波长A（口鬲三个低损耗窗口： 0.85pm、1.31pm、1.55^m2.光纤损耗系数dB三个低损耗窗口： 0.85pm、1.31pm、1.55^m2.光纤损耗系数dB表示为了衡量一根光纤损耗特性的好坏，在此引入损耗系数，即传输单位长度（光功率减小的分贝数，一般用 “表示损耗系数，单位是dB/Km10

a——L1km）光纤所引起的a=―—与函/Km）Lk（Y\L kmp mW或区W3.光纤的最低损耗值1波长<所）单模光印&0.酚多嗅犬轩（公理论棍限值（dB/krf已达到的最悔值（dB/U理论榴限值（dB/H已达到的晶低值1f0用乳1.91.92.5工121L311G350.440,421(L55'QNQfl.220/3光纤的最低损耗值4.色散估算在光纤中，光信号是由很多不同的成份（如不同模式、不同频率）组成的，由于信号的不同成份的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成份之间出现时延差，从而引起信号畸变，这种现象称为色散。（书本P58）5.光纤带宽：光纤的色散和带宽描写的是光纤的同一特性。色散是这一特性在时域中的表现，即光脉冲经过光纤传输后脉冲在时间座标轴上展宽了多少。带宽是这一特性在频域中的表现。1、P6踊脸。限一光纤通信系统的发射功率L哪，最赧收功率（灵敏度）1诩，根据图3-5估算131轿口550两种校长的最大传输距离:MiilErud皿It.s'-4>1业 corfEitKiThinAaOfKiealhberwill”CM苫Ibrd=：5陵4MiilErud皿It.s'-4>1业 corfEitKiThinAaOfKiealhberwill”CM苫Ibrd=：5陵411皿2ninlinewidth.Sa=8unbdispersionperknF?（2）2a=?ForzerochromaticdispersiDn（色度色散）.⑶estimate加bandwidtiifor2a=8iHDlitransmitdistance100km第四章：常用无源器件.光连接器用于光纤设备和光纤之间，光纤和光纤之间 ，光纤与其它部件之间，设备和设备之间的连接。又叫活接头。.我国常用的光纤连接器有哪些类型？答：我国常用的光纤连接器有 FGSC和ST三种类型连接器。使用方法+焰带启一^曲光纤和奏射光纤的插针体如别插冬套簿手，将螺旋拧紧,就实现了光纤的耦合。直接接触型光纤连接器(PC4一physicalconnect)特点：插针体(包括光纤)的端面研磨成凸面球，使得被连接

拧光纤的端面可以直接接触，实现物理结构的直接连接二作用；将带状光纤的光纤一根据分开，与单芯光纤连梅”2.光耦合器6、MT型光纤连接港作用：作用常优光缆的光纤的一次连受-、光纤褐合器功能：时光售号实现分路，台路、战入，分配的一种无源含性”买理光明率的分配，对洸的夜丘及有死响”1、理耦合5r功能।将一个形千的输入光功率按照一定的比例分配给两根光纤，或者将两根光纤的输入光信号合在一起送入一根淤丸工、星型耦合器功能t将龈光纤的输入光功率合在一起，均匀

的分给小根光纤.用途.多端口功率分配器3.光开关3、定向耦合器功能：取出光纤中向不同方向传送的光信号4d光开关光开关是一种光路控制器，起转换母各的作用.如，保护倒换二、光开关的类型（1）机械式光猿:

原理-!移动粉式★移动棱镜式（2）电光式光开关3）热光开关⑷军0.A光开关4.6光隔离器一、$54光隔离器是一种防止光沿传输光程返回的无源器件.— .光环形器：用途：用于光放大器和光时域反射仪.光波分复用器干涉滤光片型波分复用器干涉腌光瞋输入苑轩及俄管侣道）干涉腌光瞋输入苑轩及俄管侣道）2、（P78）有一个无源树形光耦合器（1:6耦合器），输入端注入光功率30mW,6个输出端口分别输出光功率4.9mW,5.1mW,4.8mW,4.8mW,4.9mw和5.0mW,求此光耦合器的各端口插入损耗、附加损耗和分光比。答：练习本上3、分光比表明定向耦合器两输出端口的（ 输出功率）分配情况；3dB耦合器的两个输出端口的输出光功率之比为（ 1:1）第五章：光有源器件：需要外加能源驱动工作的光电子器件光有源器件：光连接器、耦合器、分插复用器、波分复用器.光子能量：54J玻尔的能级假说 『一能量最低的原子能级称为基态能级，其它二能量较高的原子能级称为激发态能级“ ！工/hv=\E2-E] 46,6261X3-其中玲和E】分别为跃迁前'后的原子能级能量，A为普朗克常数，1为电磁辐射的频率， 若原子从E2—Ei,△E=E2-El,这个差△E将以一个量子的能量形式释放，一个量子的能量被称为光子（photon）。一个光子的能量Ep由下面的公式定义Ep=hv（3.1.3-1）h是普朗克常数（h=6.626X10-34J?S）而丫是光子的频率。原子从高能级一低能级，对应于光子的辐射；原子从低能级一高能级，对应于光子的吸收。.自发辐射受激辐射和受激吸收①处于高能级的原子自发的辐射一个频率为 V、能量为E的光子，跃迁到低能级，这一过程称为自发辐射。是相位、偏振方向不同的非相干光。②在能量为E的入射光子的激励下，原子从高能级向低能级跃迁， 同时发射一个与入射光子频率、相位、偏振方向和传播方向都相同的另一个光子 ，这一过程称为受激辐射。③外来光被低能级吸收，使原子从 ElE2。在入射光子的激励下，原子从低能级向高能级跃迁，称为受激吸收。.FP-LD（法不里-泊罗激光器）的工作原理（半导体激光器）AFP-LD的工作原理要实现FPTD激射，必须满足几个基本条件:要有能实现电子和光场相互作用的物质；要有注入能量的泵浦源孑要有一个F-P谐振腔另必须增益大于损耗要S6足振荡条件二六2/tZZVn其申工是镜间距.是T整数.口为谐振腔内折射率.云是光波长.4.LD（激光器）直接光强数字调制原理直接光强数字调制原理：当激光器的驱动电流大于阈值电流 Ith时，出光功率P和驱动电流I基本上是线性关系，输出光功率和输入电流成正比，输出光信号反映输入电信号。

直接光强数字调制原理直接光强数字调制原理第6章光电检测器与光接收机1.PINAPD的概念（百度百科）在pp和nn之间加进一个接近本征材料的 I区，形成PIN结构的一种应用最广泛的半导体光电探测器。PIN光电二极管（Photodiodes）-高线性，低暗电流PIN光电二极管的结构如图所示,其在P区和N区之间夹有一层厚的本征层.“本征”-伏然的"、,不掺杂P-1-3的完整意思：正极-本征-负极。实际上，本征区是轻掺杂的（X型），所以电子浓度很高，大大提高了光电转换效率0PIN光电二极管是在反向偏压作用下使用的，一般为-5V左右中当光入射到PIR结时，由于光激发产生的光生载流子一电子和空穴经过扩散和漂移，形成了通过PIN结的光电流.光生载流子通过PIN结时间很短，这是因为虽然I层较厚，但它处于一个强的反向电场作用下，所以载流子以快的漂移速度通过 I层。光生载流子通过两边P与N区时，是以比较慢的扩散速度前进的，但因 P层和N层均较薄，这样总的来说就提高了 PIN管的响应速度。目前PIN光电二极管带宽以达110GHzoAPD:（雪崩光电二极管）增益提高x100,接收大于接收机电噪声的光信号是高速、高灵敏度的接收器极大的温度倚赖性主要性能增益带宽积暗电流响应简单归纳其工作原理为：高的反向偏置电压，碰撞电离，产生一次光生载流子、二次光生载流子APD的平均雪崩增益G:是个复杂的随机过程， G是一个统计平均值。

之比成为.响应度：在一定波长的光照射下， 光电检测器平均输出电流与入射的平均光功率之比成为响应度。（公式：P114）.幅度和时间判决•判决、再生过程产声TOC\o"1-5"\h\z判减电压':；：1 ， : \台井户二七弁^-jWuuuwIfIi'l'i! !i■i■iiii＞4IIINIIIII

Im| 1|i| |I再喋百的晒」LJ;：Ld一I最佳眼脚炯相应于W和"（F信号电

平相若最大的位置,可有眼图决定..电路模块识别.灵敏度、动态范围灵敏度•接收灵敏度,在保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下，光接收机所需的最小平均光功率〈PArniiL灵敏度是光接收机的重要指标，描述了其准确检测光信号5=103「＜尸＞一5=103「＜尸＞一00110-J——,(dBm)APD接收灵敏度高于PIN-PD,传输速率越大，光检测器的灵敏度越低第8章光复用技术复用技术：为提高通信线路利用率，采用同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。.光复用技术类型及应用场合L静态复用(同步熨用)把通信资源(带宽、时隙)固定分配给各个终端Q一旦分配确定，—个出—台超信T都占用这个频带或时隙，直到拆线为止.比如‘电话工动态复用《统计复用)全称“统计时分多路复用”(StatEi血TimeDivisionMultiplexing,STDM)t或称“异步时分多路复用“口只把需靠传送信息的终端接入公共信道，,"动态地'按需分配其时隙。从而更有效提高了线路利用率.统计表明；统计复用比静态时分复用提高传输效率2〜4倍。类型：光副载波复用。.比特交错OTDM的分析8.2光时分复用技术.比特交错OTDM每个时隙对应一个待复用的支路信息(一标而同时有一个帧脉信信息,形成高速的OTDM信号口主要用于电路交换业务.2、密集波分系统中有两类光信号，一类是用来承载业务信号的，我们称为业务通道।一类是用来承载监控信号的,我们称为监控通道,业务通道的光信号使用的波长是在(1530-1625nm)的频带内，监控通道的光信号使用I的波长是在(151Onjn)的频带内。3、目前DWDM系统使用的业务波长主要集中在：(B)A.1310nm左右 B_1550nm左右C.1410nm左右D.1710nm左右4、4个波分通道串连测试，试画出4波系统的误码2、OTDMfTDM勺区另I」。光时分复用（OTDM）的原理与电时分复用相同，只不过电时分复