光纤通信复习menew

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1、第一章光纤通信的优点1.频带宽，通信容量大；2.损耗小，传输距离长；3.抗电磁干扰：相互之间不会干扰，石英材料抗外界电磁干扰、抗雷电损坏；4.抗噪声干扰：石英材料抗电机、荧光灯等其他电器的电磁干扰；5.体积小，重量轻，成本低，便于施工；6.保密性好，不向外辐射能量即使弯曲地段也无法窃听；7.材料源丰富。光纤通信系统的基本组成光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。其基本组成如下：信道（光纤线路）完成光信号（携带信息）的传输，由光纤/光缆、光纤接头、光纤连接器组成，其中光纤具有两个重

2、要的特性参数：损耗和色散。光发射机功能：完成电信号→光信号的转换，并把光信号流耦合进光纤进行传输；由光源、驱动电路以及其他辅助电路组成。核心部件：LED或LD光源。通过电信号对光源的调制实现电光转换。光接收机功能：完成光信号(畸变、衰减的微弱光信号)→电信号的转换；由光电探测器、放大器和相关处理电路组成。核心部件：PIN或APD光电探测器。通过光电探测器对微弱光信号的直接检测实现光电转换。光放大器第二章光纤的结构与分类纤芯core：折射率较高，用来传送光；高纯度SiO2+掺杂剂如GeO2等。包层coa

3、ting：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件（把光能量束缚在纤芯）；高纯度SiO2+掺杂剂如B2O3。涂覆套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤；环氧树脂、硅橡胶和尼龙。光纤的分类1.按纤芯折射率分布（1）阶跃型光纤(SIF：StepIndexFiber)信号畸变大（色散）；（2）渐变型光纤(GIF：GradedIndexFiber)信号畸变小。2.按光纤的模式（1）多模光纤(MMF：MultiModeFiber)：光纤中传输的模式不止一个，即在光纤中存在多个传导模式。多模光纤信号畸变大（

4、色散），适用于中距离、中容量的光纤通信系统；（2）单模光纤(SMF：SingleModeFiber)：光纤中只传输一种模式，即基模（最低阶模式）。单模光纤信号畸变很小，折射率分布与SIF相似，适用于长距离、大容量的光纤通信系统。3.按光纤构成的原材料分类：石英系光纤、光子晶体光纤、塑料包层光纤、全塑光纤目前光纤通信中主要使用石英系列光纤。4.按光纤的套塑层分类：紧套光纤，900µm；松套光纤，3mm。数值孔径NA：NA=n0sinθimax（θimax：光纤的接收角）NA表示光纤接收和传输光的能力。

5、NA（或θimax）越大，表示光纤接收光的能力越强，光源与光纤之间的耦合效率越高。NA越大，纤芯对入射光能量的束缚越强，光纤抗弯曲特性越好。（补公式）对于多模光纤，相对折射率差Δ约1%~2%，而单模光纤约0.3%~0.6%。群时延差Δτ实际上就是光脉冲经光纤传输以后的信号畸变，可以用光线的时间差来推导得到。群时延差Δτ使光脉冲展宽，即色散为减小光纤的色散，采取减小Δ的措施，但受到Δ的极限制约，人们又开发出渐变折射率光纤。注意：芯径尺寸不是判断单模和多模光纤的标准。阶跃折射率光纤单模传输的条件阶跃光纤的

6、传输条件随着光纤结构参数的变化而变化，在光纤纤芯可以传输的模式数量也多模光纤和单模光纤是由光纤中传输的模式数决定的，判断一根光纤是不是单模传输，除了光纤自身的结构参数外，还与光纤中传输的光波长有关！用结构参数（光纤的归一化频率V）描述光纤中传输的模式数目是单模还是多模。发生变化。单模光纤的传输条件(HE11或LP01)-截止波长对于一个确定的光信号波长，如果结构参数V<2.405，则光纤中只有主模/基模存在。当λ≤λc时，多模传输； 当λ＞λc时，单模传输。V=2.405→截止波长λcwg：模场半径，

7、相当于光场幅度为最大值1/e倍对应的半径。模场直径(MFD)2wg：MFD越小，表示模场能量越集中，抗弯能力越强，但非线性效应增大。单模光纤的分类：G.651、G.652、G.653、G.654和G.655四种单模光纤光纤的传输特性是最重要的性能参数，主要是指光纤的色散特性和损耗特性、光纤非线性光学效应。带宽—信号畸变(失真)；传输距离—损耗(信号功率)/色散色散：在光纤中，光信号由很多不同的成分（如不同模式、不同频率）组成的，由于信号的各频率成分或各模式成分的传输群速度不同，经过光纤传输一段距离后，

8、不同成分之间出现时延差，从而引起信号畸变、光脉冲展宽，此现象称为色散。色散一般用时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率或不同模式的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。光纤的色散可分为模式色散、模内色散/色度色散、偏振模色散。注：多模光纤中，模式色散占主要地位，模内色散很少，实际应用中可以不考虑，因此多模光纤的色散用时延差表示。单模光纤中只传输基模，不存在模式色散，此时模内色散地位就凸显出来了。当波长在1.31μm附近，模内色散接近零。损耗特性（损耗的