光纤 复习资料

《光纤 复习资料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章概论1.1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(OpticalFiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。2.光纤通信系统的基本组成（单向传输）3.基本光纤传输系统的三个组成部分1）光发射机功能：输入的电信号转化为光信号组成：光源、驱动器和调制器光源是光发射机的核心，光发射机的性能基本上取决于光源的特性。光源的要求：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可

2、能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长目前广泛使用的光源：导体发光二极管(LED)、半导体激光二极管（或称激光器）、动态单纵模分布反馈（DFB）激光器。光发射机把电信号转换为光信号，是通过电信号对光的调制而实现。a.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。该案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。b.间接调制（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

3、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。2）光纤线路功能：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组成：光纤、光纤接头和光纤连接器；光线线路的特性主要由光缆内光纤的传输特性决定。对光纤的要求：损耗和色散尽可能的小，有足够好的机械特性和环境特性。损耗“窗口”：普通石英光纤在近红外波段，除杂质吸收峰外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85μm、1.31μm和1.55μm有三个损耗很小的波长“窗口”。目前在实验室条件下，1.55μm的损耗已达到0.154dB/km，接

4、近石英光纤损耗的理论极限。3）光接收机功能：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，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号组成部分:光检测器、放大器、相关电路；光检测器是光接收机的核心光检测器的要求：响应度高、噪声低和响应速度快光检测器类型：PIN光电二极管和雪崩光电二极管。光接收机把光信号转换为电信号的过程，是通过光检测器的检测实现检测方式：直接检测和外差检测4.光纤通信的优点容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄

5、漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用第二章光纤和光缆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。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。2.纤芯和包层的相对折射率差Δ=（n1-n2）/n1的典型值，一般单模光纤为0.3%~0.6%，多模光纤为1%~2%。Δ越大，把光能量束缚在纤芯的能

6、力越强，但信息传输容量却越小。3.根据实用性光纤主要可分为三种基本类型1）突变型多模光纤（Step-IndexFiber,SIF）纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。纤芯直径2a=50-80µm光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，信号畸变大。2）渐变型多模光纤（Graded-IndexFiber,GIF）在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2纤芯直径2a=50µm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，信号畸变小。3）单模光纤（Single-ModeFiber,

7、SMF）折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有8-10µm光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播，信号畸变小4.SIF数值孔径：临界角θc的正弦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5.SIF时间延迟最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为(子午光纤的最大时延差）6.传输条件1）单模光纤传输条件当0

8、/47.光纤色散定义：光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。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时间延迟不同而产生的取决于：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(实际光源不是纯单色光)，其时间延迟不同而产生的。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