华南师范大学光纤通信复习资料.doc

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1、复习提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？利用光纤传输光波信号的通信方式。2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。基本光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机三个部分组成。1.光发射机功能：是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。核心：光源。要求光源输出光功率足够大，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)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。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器

2、组成。　　光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决定。对光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参数都尽可能地小，而且有足够好的机械特性和环境特性，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，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。核心：光检测器。对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。3、光纤通信和电通信的区别。光纤通信和电通信的主要差别：（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号，光缆具有比电缆更小的高频率传输损耗。第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。光纤结构纤芯

3、：光能量传输的通道。包层：为光的传输提供反射面和光隔离以及机械保护作用。设折射率，纤芯为n1；包层为n2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1，纤芯中心轴线与z轴一致，如图2.4定义临界角θc的正弦为数值孔径(NumericalAperture,NA)。根据定义和斯奈尔定律设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。NA表示光纤接收和传输光的能力。1）NA越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。2）NA越大经光纤传输后产生的信号畸变越大3、弱导波光纤的概念。纤

4、芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。带宽只有10~20 MHz·km，一般用于小容量（8 Mb/s以下）短距离（几km以内）系统。4、相对折射率指数差的定义及计算。相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）定义：弱导波光纤中n1和n2相差很少，则n1+n22n1所以有：5、突变多模光纤的时间延迟。由式(2.4)得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。渐变型多模光纤的光线轨迹是传输距离z的正弦函数θ*=θ0

5、cos(Az)对于确定的光纤，其幅度的大小取决于入射角θ0，其周期Λ=2π/A=2πa/，取决于光纤的结构参数(a,Δ)，而与入射角θ0无关。这说明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(SelfFocusing)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。这是因为(1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。(2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。所以这些

6、光线的时间延迟近似相等。7、归一化频率的表达式。V=由式可以看到，对于给定的光纤(n1、n2和a确定)，存在一个临界波长λc，当λ<λc时，是多模传输，当λ>λc时，是单模传输，这个临界波长λc称为截止波长。由此得到8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。对于突变型光纤，g→∞，M=V2/2；对于平方律渐变型光纤，g=2，M=V2/4。第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。半导体激光二极管或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED)2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？主要由激励源、激光物质和谐振腔组成3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。受激辐射是受激吸收的

7、逆过程。电子在E1和E2两个能级之间跃迁，吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件，即E2-E1=hf12(3.1)式中，h=6.628×10-34J·s，为普朗克常数，f12为吸收或辐射的光子频率。受激辐射：产生相干光，辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同。自发辐射：产生非相干光，其频率和方向分布在一定范围内，相位和偏振态是混乱的。4、什么是粒子数反转分布？设在单位物质