光纤通信考点总结

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1、第一章：　概　　论1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输离。2.光纤通信用的近红外光(波长约1μm)的频率(约300THz)比微波(波长为0.1m~1mm)的频率(3~300GHz)高3个数量级以上。为便于比较，图1.1给出了相关部分的电磁波频谱。光纤通信用的近红外光(波长为0.7~1.7μm)频带宽度约为200THz，在常用的1.31μm和1.55μm两个波长窗口频带宽度也在20THz以上。3.光纤通信的优点：（1）容许频带很宽，传输容量很大(汗牛充栋)（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小(特快列车)（3）重量轻、体积小(瘦

2、身专家)（4）抗电磁干扰性能好(百毒不侵)4.光纤通信系统的基本组成(单向传输)5.基本光纤传输系统：光发射机、光纤线路和光接收机6.光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)。7.光发射机把电信号转换为光信号的过程(常简称为电/光或E/O转换)，是通过电信号对光的调制而实现的。目前有直接调制和间接调制(或称外调制)两种调制方案（1）直接调制：用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单、成本较低、容易实现，但调制速率

3、受激光器的频率特性所限制。（2）外调制：把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。8.对光参数的调制，原理上可以是光强(功率)、幅度、频率或相位调制，但实际上目前大多数光纤通信系统都采用直接光强调制。9.光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。10.在0.85μm、1.31μm和1.55μm有三个损耗很小的波长“窗口”。11.光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经

4、其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号。光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心。对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。12.目前广泛使用的光检测器有两种类型：在半导体PN结中加入本征层的PIN光电二极管(PIN-PD)和雪崩光电二极管(APD)。第二章：光纤和光缆1.光纤结构：光纤(OpticalFiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。1.光纤类型：(a)突变型多模光纤；(b)渐变型多模光纤

5、；(c)单模光纤2.光线传输原理：斯奈尔(Snell)定律：n0sinθ=n1sinθ1=n1cosψ1数值孔径：定义临界角θc的正弦为数值孔径(NA，NumericalAperture)NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高；纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。3.自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P点上，这种现象称为自聚焦(SelfFocusing)效应。渐变型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。4.损

6、耗和色散是光纤最重要的传输特性。损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输带宽。6.光纤色散：色散(Dispersion)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。从频域上看，色散限制了传输信号的带宽(Bandwith)；从时域上看，色散引起信号脉冲的展宽(PulseBroadening)。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。　　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。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(实际光源不是纯单色光)，其传

7、播时间不同而产生的。这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。　　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。7.材料色散和波导色散总称为色度色散(ChromaticDispersion)，常简称为色散，它是传播时间随波长变化产生的结果。8.光纤损耗机理包括吸收损耗和散射损耗两部分：吸收损耗　是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的；散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利(Rayleigh)散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。9.光缆结