光纤通信复习资料.doc

1. 光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。
2. 光纤通信系统可分为三个基本单元：光发射机、光纤和光接收机。
光发射机：
核心部件是光源，光源有发光二极管LED和激光器LD两种。
光纤通信系统对光源的要求有以下几个方面：
1. 光源发射的峰值波长必须位于光纤低损耗窗口之内，即850nm、1310nm、1550nm。
2. 输出的光功率要足够高并且稳定。
3. 电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高。
4. 单色光和方向性好，以减小光纤材料色散效应，提高光源和光纤的耦合效率。
5. 调制特性好，响应速度快，以利于高速度、大容量数字信号的传输。

6. 输出特性（功率也电流的特性曲线）的线性度较高，可减小模拟调制时的非线性失真。

消光比：是分别代表逻辑1和逻辑0的最大功率和最小功率之比，通常以DB为单位，是数字传输光源的一项重要参数。

电信号对光源的调制的两种方式：直接强度调制和外调制。

光发射机的辅助电路：驱动电路、自动功率控制电路APC、自动温度控制电路ATC、光隔离器。

光纤是通信系统的传输介质，是由两种不同折射率的石英玻璃在高温下拉制而成的，一般有三层组成，内层为纤芯n1，传输光信号。外层为包层n2，使光信号尽能封闭在纤芯中传输。n1>n2。
光缆：仅有纤芯和包层的光纤称为裸光纤。它的强度较差，柔韧性无法达到使用的要求所以要经过涂覆层涂层，涂覆层的功能：
1. 吸附性好，与裸光纤保持坚固的接触。
2. 可剥离性，在光纤的连接中剥离力越小越好，以便于安装操作。
3. 柔韧性，可以保护光纤免受任何外部损伤。
4. 抗潮性，涂覆层可以保护光纤免受湿气影响，从而延缓光纤的老化，增强其稳定性。
5. 温度系数与裸光纤一致性，涂覆层的热膨胀系数应与裸光纤的热膨胀系数保持一致，否则，将会导致光纤发生压力的变化，造成光纤的微弯和较大的衰减。

光接收机：
光接收机的主要作用是将接收的微弱光信号转变为电信号，再经放大处理，恢复为原来的形式。
光电检测器PD是光接收机的核心。
光电检测器有两种：本征型光电二极管PIN和雪崩型光电二极管APD。
光接收机的指标是：灵敏度和动态范围。其中灵敏度是主要指标。

光放大器：
光放大器与传统中继器的区别？

光放大器与再生中继器的区别？

光放大器是基于辐射机理来实现入射光功率放大的。
浦光源的激活介质是掺铒光纤。

3. 光纤通信范围：800nm—1700nm的可见光。
4. 光在光发射机和光接收机中的工作原理是基于光的辐射和吸收。
5. 光纤通信的优势：信道带宽极宽、传输容量大，中继距离长，抗干扰，保密性好，节约有色金属。
6. 衰减和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题。
7. 衰减是光信号功率在光纤传输过程中的损耗，在很大程度上决定了在无需信号放大和再生的条件下，光发射机和光接收机之间所允许的最大距离。
8. 光纤衰减的原因：散射损耗、吸收损耗、弯曲损耗。
9. 色散是由于光波中的不同频率分量以不同速度传输而产生不同的时间延迟的一种物理效应。
光纤色散主要包括模式色散、波导色散和材料色散。
10.比特率和带宽是衡量数字通信系统和模拟通信系统的主要指标。
电带宽为0.707f
光带宽为1/2f
11.光纤通信系统的通信容量：C=BL，B为系统传输信息的比特速率，L是中继距离。

第2章
1.光纤分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。
2.光纤内的光线分为：子午光线、斜光线。
3.数值孔径是光纤一个非常主要的参数，体现了光纤与光源之间的耦合效率。
4.单模光纤不存在模式色散，带宽很宽。
HE11模是光纤的主模，如果光纤的归一化频率V<2.405，就不会出现多模。
单模光纤的衰减原因包括弯曲、散射、吸收，单模光纤的衰减比多模光纤的衰减小很多。单模光纤和多模光纤衰减的主要区别是弯曲损耗。
单模光纤的色散：色度色散、偏振模色散
色散对光纤通信系统带宽和比特率的影响：B=1/4t
5.色度补偿方案：色散补偿光纤和色散补偿光纤光栅。补偿的基本思路是在具有正色散特性的标准单模光纤之后的接入一段色散补偿光纤。
6.光纤产品介绍：
G.652光纤（标准单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）\G.655光纤（非零度色散）
第3章
1.激光二极管LD发光机理是基于受激发射的原理工作的。
2.LD阈值条件：
3.LD的性质：
1 P-I特性
2 光电效率：表明电功率转换为光功率的比率，内量子效率和外量子效率
3 光谱特性 激光器 光谱特性主要由其纵模决定。
4 调制特性 在数字调制时，需要考虑激光器的瞬态特性：电光延迟、张弛振荡、持续振荡。
张弛振荡的频率一般在几百MHz--2GHz的量级。
4.LD的类型：分布反馈激光器、量子阱激光器、垂直腔面发射激光器。
5.发光二极管LED
LED三种类型：面发光二极管、边发光二极管、超辐射发光二极管
发光二极管的发射过程主要对应光的自发辐射过程。
6.LED特性：
1 光谱特性
2 P-I特性
3 调制特性 LED的输出功率与调制带宽的乘积是一个常数：f*P=常数
7.LD与单模光纤的耦合效率可达30%--50%，多模光纤可达70%--90%；
LED与单模光纤的耦合效率非常低，只有百分之几甚至更小，提高LED与光纤的耦合效率是一个很重要的现实问题。
8.LED与光纤的耦合一般采用两种方法：直接耦合与透镜耦合。
9.两种光发射机：模拟光发射机和数字光发射机。
10.光电效应：当把电压加到晶体上的时候，将使晶体的折射率发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性发生变化，晶体的这种性质称为电光效应。

第4章
1.光检测器的作用是将接收到的光信号转换成电流信号，其工作过程的基本机理是光的吸收。
2.APD光检测器的工作原理：

3.光检测器性能参数：量子效应、响应度、响应光谱、响应时间、暗电流。
4、光检测器的噪声类型：散粒噪声、热噪声、1/f噪声
5.光接收机的作用是将光纤终端的光信号转换为电信号，然后进行放大、处理，最后还原成原始的电信号形式。
6.光接收机的组成部分：前置放大器、增益可调节的主放大器、自动增益控制电路、滤波器、时钟恢复和判决电路。
7.光接收机的技术指标：误码率、量子极限、灵敏度。
8.什么是雪崩增益效应？

第5章
1.光放大器是可将微弱光信号直接进行光放大的器件。
2.耦合器是对光信号实现分路、合路和分配的无源器件，是波分复用、光纤局域网、光纤有线电视网及某些测量仪表中不可缺少的光学器件。
3.滤波器是一种波长选择器件，在光纤通信系统中有着重要作用，如光放大器中噪声的滤波。
4.隔离器是一种只允许光单方向传输的器件。
5.衰减器的功能是对光功率进行预定量的衰减。

第7章
1.光缆是有光纤、松套管、中心加强件和外护套等部分构成。