光纤通信系统与应用(胡庆)复习总结
光纤通信第一、二章复习
光纤通信第一、二章复习一、填空：1、通信系统的容量通常用比特率·距离积表示，对于光纤通信系统，若仅从光纤的角度考虑，容量受色散限制。
2、G.652光纤有两个低损耗传输窗口，分别为 1.3μm 与1.55μm 。
3、多模光纤的色散主要是模间色散和模内色散，单模光纤色散主要包括：(1) 模内色散，(2) 偏振模色散。
4、在阶跃折射率分布光纤中，只传输单模的条件是归一化频率V 小于 2.405 ，此单模为HE11 模。
5、在光纤通信系统中，光功率通常用dBm来表示，如果耦合进光纤中的光功率为-13 dBm，则相当于0.05 mW光功率。
6、光纤从横截面上看由3部分组成，即：(1) 纤芯，(2) 包层，(3) 涂层。
7、光纤的数值孔径代表光纤的集光能力。
8、光纤耦合器是实现光信号分路/合路的功能器件，是对同一波长的光功率进行分路/合路；波分复用/解复用器的功能是，将若干路不同波长的信号复合后送入同一根光纤中传送，或相反的作用。
9、色散位移光纤与G.652光纤的不同之处是零色散波长移到1.55微米处，其目的是减小该窗口的色散。
10、从通信的角度看，单模光纤与多模光纤在性能上的主要区别为单模光纤色散小。
11、在光通信中，表征光纤性能的两个主要参数是（1）损耗，（2）色散。
12、非零色散位移光纤与色散位移光纤的区别是零色散波长偏离1.55微米波段，其目的是减小非线性效应。
13、渐变折射率分布多模光纤相对于阶跃折射率分布多模光纤的优点是模间色散小。
14、在光纤通信系统中，光功率通常用dBm来表示，单模光纤中为避免产生非线性效应，要求光纤中总功率不超过50mW，则相当于17 dBm。
15、大有效面积光纤的优点是可以减小非线性效应。
16、在1.55 m窗口，单从色散角度考虑，应选择色散位移光纤（非零色散位移光纤或色散位移光纤），但同时考虑四波混频影响，应选择非零色散位移光纤。
17、单模光纤的群速度色散导致的光脉冲展宽与（1）光源线宽及（2）光纤长度有关。
光纤通信系统与应用(胡庆)复习总结
MSTP红色：重点、绿色：了解第1章1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。
各部件功能：电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理；光发送设备：实现电/光转换；光接收机：实现光/电转换；光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。
3、光纤通信的特点：（可参照P1、2）优点：（1），传输容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。
4、适用光纤：P11G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm处。
常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。
G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。
难以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm处。
可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
光纤通信复习总结
填空与选择光接收机的最重要的特性参数是灵敏度。
固体激光器的发明大大提高了发射光功率, 延长了传输距离。
光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有暗电流噪声和量子噪声。
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。
光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是:自发辐射、受激吸收、受激辐射；产生激光的最主要过程是:受激辐射。
光源的作用是将电信号变换为光信号。
光检测器的作用是将光信号转换为电信号。
光中继器实现方式主要有光-电-光中继器和对光信号直接放大的中继器两种。
光纤传输衰减分为材料的吸收衰减、光纤的散射衰减和辐射衰减。
光纤数字通信系统中,误码性能和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。
光纤中的传输信号由于受到光纤的色散和损耗的影响,使得信号的幅度受到衰减,波形出现失真。
光与物质作用时有输出功率与效率、输出光谱特性和响应速率与带宽三个物理过程。
光纤的主要材料是二氧化硅,光纤的结构从里到外依次为纤芯、包层,其中纤芯部分是用来传导光信号的。
光纤的传输特性是光纤的损耗特性、色散特性。
光纤的色散分为材料色散、波导色散和模式色散。
光纤的分类中按传输的模式来分可分为单模和多模光纤,按纤芯的折射率分布的不同来分可分为阶跃型和渐变型光纤。
光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:0.85um ,1.31um,1.55um,最低损耗窗口的中心波长是在1.55um。
目前光纤通信所用光波的光波波长范围为0.8~1.8um ,属于电磁波谱中的近红外区。
EDFA称为掺铒光纤放大器,其实现放大的光波长范围是1.53~1.56um。
光纤通信是以光纤为传输媒质。
以光波为载波的通信方式。
光纤通信系统的长期平均误码率定义为传送错误的码元数占传送的总码元数的百分比,反映突发性误码,用严重误码秒(SES)、误码秒(ES)两个性能指标来评价。
单模光纤是指在给定的工作波长上,mBnBPIN光电二极管,是在P型材料和N型材料之间加上一层轻掺杂质的N型材料, I层。
光纤通信复习整理
第一章1 什么是光纤通信？光纤通信是以光波作载波，以光纤为传输媒介的通信方式。
2 什么是光纤通信系统？光纤通信系统是以光波作载波，以光纤为传输媒介的通信系统。
3 光纤通信系统的组成强度调制/直接检波（IM/DD)的光纤数字通信系统，主要由发送机，信道，接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
(1)信源：将非电信号转换成电信号(2)调制器（模拟/数字）：将电信号转换成适合传输的形态，将这种信号加载到由载波源产生的载波上。
(3)载波源：产生携带信息并与之一起传播（用LED/LD 产生光载波）(4)信道耦合器：将功率送进信道（低损耗，较大的光接收角）(5)光放大器：放大弱信号的功率(6)中继器（数字系统中）：将微弱的并已失真的信号转换成电信号，然后还原成原来的数字脉冲串。
(7)信道：发送机和接收机之间的传输路径(8)检测器：将光波转换成电流(9)信号处理器：对信号的放大和滤波(10)信宿：接收来自信号处理器的信号，必要时将其转换成声波或者可视图像信源——调制器——载波源——信道耦合器——光放大器——中继器——光放大器——检测器——光放大器——信号处理器——信宿4 dB/dBm 的换算12lg 10P P dB = 级联系统：12lg 1023lg 1034lg 10P P P P P P dB ++= 2lg 10P dBm = 令P1=1mw ，并且P2也以mw 为单位时，可得dBm 值。
5 什么是3dB 损耗？功率变化-3dB 时，称为3dB 损耗。
6 光的属性波动性：将光看成振荡频率很高，波长极短的电磁波（红外光，可见光，紫外光）粒子性：将光看成是由许多的光子组成7 光纤的优点（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输损耗小，中继距离长（3）具有抗射频干扰和抗电磁干扰能力（4）无串音干扰，一定程度可以保证通信的安全性和私密性（5）光纤线径细，重量轻，机械强度大，柔韧性好（6）原材料资源丰富，可节约金属材料（7）耐腐蚀，寿命长（8）绝缘性（9）成本低8 光纤工作波长目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.85um ，1.26—1.75um 的波长区（传输窗口）。
光纤通信复习总结
填空与选择光接收机的最重要的特性参数是灵敏度。
固体激光器的发明大大提高了发射光功率，延长了传输距离。
光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有暗电流噪声和量子噪声。
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。
光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是:自发辐射、受激吸收、受激辐射；产生激光的最主要过程是:受激辐射。
光源的作用是将电信号变换为光信号。
光检测器的作用是将光信号转换为电信号。
光中继器实现方式主要有光-电-光中继器和对光信号直接放大的中继器两种。
光纤传输衰减分为材料的吸收衰减、光纤的散射衰减和辐射衰减。
光纤数字通信系统中,误码性能和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。
光纤中的传输信号由于受到光纤的色散和损耗的影响,使得信号的幅度受到衰减,波形出现失真。
光与物质作用时有输出功率与效率、输出光谱特性和响应速率与带宽三个物理过程。
光纤的主要材料是二氧化硅,光纤的结构从里到外依次为纤芯、包层,其中纤芯部分是用来传导光信号的。
光纤的传输特性是光纤的损耗特性、色散特性。
光纤的色散分为材料色散、波导色散和模式色散。
光纤的分类中按传输的模式来分可分为单模和多模光纤,按纤芯的折射率分布的不同来分可分为阶跃型和渐变型光纤。
光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:0.85um ,1.31um,1.55um,最低损耗窗口的中心波长是在1.55um。
目前光纤通信所用光波的光波波长范围为0.8~1.8um ,属于电磁波谱中的近红外区。
EDFA称为掺铒光纤放大器,其实现放大的光波长范围是1.53~1.56um。
光纤通信是以光纤为传输媒质。
以光波为载波的通信方式。
光纤通信系统的长期平均误码率定义为传送错误的码元数占传送的总码元数的百分比,反映突发性误码,用严重误码秒(SES)、误码秒(ES)两个性能指标来评价。
单模光纤是指在给定的工作波长上,只传输单一基模的光纤。
mBnB码又称为分组码,它是把把输入码流中M 比特分为一组,然后变换为N比特。
光纤通信复习重点
光纤通信复习重点题型：填空、选择、判断（30'、问答（40'、计算（30'第一章概论1.2.2 光纤通信的优点（少^）1）容许频带很宽，传输容量很大2）损耗很小，中继距离很长，且误码率很小3）重量轻，体积小4）抗电磁干扰性能好5）泄露小，保密性能好6）节约金属材料，有利于资源合理使用1.3 光纤通信系统的基本组成发射卜---- 基本光纤传输系统 ---------- | 接收电信号光信］光信号_ 电信号输入输出输入丨输出作用：1）信息源：把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号2）电发射机：把信息源传递过来的模拟信号转换成数字信号（PCM3）光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术吧光信号最大限度地注入光纤线路。
4）光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的失真和衰减传输到光接收机。
5）光接收机：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。
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。
光接收机最重要的特性参数数灵敏度；6）电接收机：把接收的电信号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息；说明：光发射机之前和光接收机之后的电信号段，光纤通信所用的技术和设备和电缆通信相同，不同的只是由光发射机、光纤线路和光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输；注：计算题3个，全来自第二第三章的课后习题第二章光纤和光缆2.1.1 光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。
（相对折射率差光纤通信复习重点典型值△ = （n 1-n2）/n1，△越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量确越小）2.1.2 光纤类型（三种基本类型）图2.2突变型多模光纤：纤芯折射率为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卩m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。
光纤通信复习(各章复习要点)
光纤通信复习（各章复习要点）第一章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所用材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的色散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归一化频率，模的数量第二章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线，测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中心波长与温度的关系6、发光二极管一般采用的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析入手，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放大、均衡和再生等部分3、光电检测器的两种类型4、光电二极管利用PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其网管OAM2、SDH系统3、再生段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章无源光器件和WDM1、几个常用性能参数2、波分复用器的复用信道的参考频率和最小间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及工作原理其他1、光孤子2、中英文全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第一章习题一、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上（B）而是能量集中在芯子之中传输。
A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。
A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、目前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050B、1550C、2050D、25504、普通石英光纤在波长（A）nm附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。
A、1310B、2310C、3310D、43105、非零色散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。
光纤同学复习总结
光纤同学复习总结光纤同学复习总结1.光纤非线性效应对光纤通信系统有正反两方面影响：一方面课引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道间的串话，信号载波的移动等；另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件2.激光器纵模的性质:1.纵模数随注入电流变化：当FP腔激光器仅注入直流电流时，随注入电流的增加，纵模数减少；2.峰值波长随温度变化：当结温升高时，半导体材料的禁带宽度变窄，使激光器发射光谱的峰值波长移向长波长；3.动态谱线展宽：对激光器进行直接长度调制，会使发射谱线增宽，振荡模数增加，谐振频率发生漂移，动态谱线展宽。
3.半导体激光器是一种PN结构成的二极管结构，通过注入正向电流进行泵浦，当注入的电流达到一定阈值后，在结区形成一个粒子数反转分布的区域，价带主要由空穴占据，导带主要由电子占据。
对于光子能量满足Eg全光通信网是指信号以光的形式穿过整个网络，直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接（OXC）、光分叉复用（OADM）和交换/选路，中间不需经过光电、电光转换，可以大大提高整个网络的传输容量和交换节点的吞吐量SAON网络由控制平面、管理平面、传送平面和数据通信网组成。
控制平面：控制平面是ASON的核心部分，控制平面通过使用接口、协议以及信令系统，可以动态的交换光网络的拓扑信息，路由信息及其他控制指令，实现光通道动态的建立和拆除。
管理平面：管理平面与控制平面技术互为补充，可以实现对网络资源的动态配置，性能检测，故障配置以及路由规划等功能。
传送平面：由一系列的传送实体组成，它是业务传送的通道，可提供用户信息端到端的单向或者双向传输。
数据通信网分布于三大平面中，负责承载控制信令消息和管理信息的信令网络。
三、ASON的交换连接方式？1．交换连接(sc):是由控制平面发起的一种全新的动态连接方式，是由源端客户发起呼叫请求，通过控制平面的信令实体间交互建立起来的连接类型2．永久连接（PC）:是由网管系统指配的连接类型连接路径由管理平面根据连接要求以及网络资源利用情况预先计算，沿着连接路径通过网络管理接口向网元发送交叉连接命令，进行统一指配，最终实现通路的建立过程。
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红色：重点、绿色：了解第1章1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。
各部件功能：电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理；光发送设备：实现电/光转换；光接收机：实现光/电转换；光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。
3、光纤通信的特点：（可参照P1、2）优点：（1），传输容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。
4、适用光纤：P11G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。
常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。
G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。
难以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm处。
可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
2、数字光纤通信系统有准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）两种传输体制。
3、一个完整的通信网：由用户终端设备、传输设备、交换设备和相应的信令、协议、标准等软件构成。
通信网的基本结构：网状、星状、复合型、环状和总线型等。
光纤通信网：按电信业务来分：电话网、电报网、传真通信网、计算机数据网、图像通信网和有线电视网；按服务区域来分：长途骨干网、本地网和用户接入网。
4、（1）光纤通信在通信网中的未来发展趋势：信道容量不断增加；超长距离传输；光传输与交换技术的融合；光纤接入网（广义上包括：数字环路载波系统（ODLC）和无源光网络(PON)）。
光接入网络的核心：全数字化、软件控制、高度集中和智能化。
（2）实现高速化、大容量的主要技术手段：时分复用TDM；波分复用WDM；频分复用FDM。
（3）技术现状：PDH、SDH、WDM、光电收发器、EPON第2章1、光纤的结构：光纤是由两种不同折射率的玻璃材料拉制而成。
由涂覆层、纤芯、包层组成。
折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2，直径为2b。
纤芯：位于光纤的中心部位（直径d1= 5 ～80μm）。
多模光纤的纤芯为50～80μm，单模光纤的纤芯为5～10μm。
作用：以极小的能量损耗传输载有信息的光信号。
包层：位于纤芯的周围（直径d2= 125μm）。
作用：保证全反射只发生在纤芯内使光信号封闭在纤芯中传输。
（要求纤芯折射率比包层折射率稍大些，这是光纤结构的关键）涂敷层：位于光纤最外层。
作用：增加光纤的机械强度与可弯曲性。
2、光纤的分类：参照P15图2-2目前在通信中使用较为广泛的光纤有两种：紧套光纤与松套光纤。
1）、按照光纤横截面折射率分布不同来划分：①阶跃型光纤：纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶跃型光纤，称为：均匀光纤。
②渐变型光纤：如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为：非均匀光纤。
2）按照纤芯中传输模式的数量划分：多模光纤：在一定的工作波下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。
多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可采用渐变折射率分布多模光纤的纤芯直径约为50～80μm 。
模式色散，仅适用于低速率、短距离通信单模光纤：光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤单模光纤的纤芯直径较小，约为8～10μm 。
适用于大容量、长距离的光纤通信。
3）按照传输波长分类：短波长光纤和长波长光纤4）按照使用材料的不同来分：玻璃光纤、全塑光纤、石英系列光纤。
3、阶跃型光纤的导光原理1）相对折射指数差： 弱导波光纤： 2）数值孔径NA ：表示光纤捕捉入射光线的能力。
例题参照P24导光原理：光纤之所以导光，就是利用纤芯折射率略高与包层折射率的特点，使落在数值孔径角内的光线都能收集到光纤中，并都能在纤芯包层界面处以内形成全反射，从而将光限制在光纤中传播，这就是光纤的导光原理。
5、用波动理论法分析光纤的导光原理（1）阶跃型光纤的标量近似解法 归一化频率和截止波长：P30单模传输条件： 0<V <2.4048例题：已知：阶跃型光纤，若n1=1.5，λ0=1.31μm ，（1）若 △=0.01，当保证单模传输时，纤芯半径a 应取多大？（2）若纤芯半径a=5μm ，应怎样选择△才能保证单模传输？解：（1）单模传输的条件 0<V<2.404832）若纤芯半径a=5μm 0< √2△* 1.5 * * 5 <2.4 8、光纤的传输特性：（1）光纤的损耗特性分类：吸收损耗、散射损耗和附加损耗—— 吸收损耗定义：光波通过光纤材料时，一部分光能被消耗转换成其他形式的能量而形成。
原因：本征吸收、杂质吸收和结构缺陷吸收——散射损耗定义：由于材料的不均匀，使光散射将光能辐射出光纤外的损耗。
分类：线性散射损耗、非线性散射损耗。
（瑞利散射、米氏散射、受激拉曼散射、受激布里渊散射、附加结果缺陷散射、弯曲散射和泄漏等）2122212n n n -=∆121n n n -≈∆a k n V 012∆= 002λπ=k ak n V 012∆= 40483.22001<∆<a k n 40483.225.101.0200<⨯⨯⨯<a λπ36358.20<<a 02λπ•线性散射损耗主要包括：瑞利散射、材料不均匀引起的散射•非线性散射主要包括：受激拉曼散射、受激布里渊散射等。
①瑞利散射损耗•瑞利散射损耗也是光纤的本征散射损耗。
•这种散射是由光纤材料的折射率随机性变化而引起的。
•瑞利散射损耗与1/λ4成正比，它随波长的增加而急剧减小，所以在长波长工作时，瑞利散射会大大减小。
②材料不均匀所引起的散射损耗•结构的不均匀性以及在制作光纤的过程中产生的缺陷也可能使光线产生散射。
——附加散射：来自外部的损耗。
最主要的是光纤宏弯曲损耗（2）光纤的色散特性光纤中，信号的不同模式和不同频率在传输时具有不同的群速度，因而信号达到终端时会出现传输时延差，从而引起信号畸变，这种现象称为光纤的色散。
结论：光源的谱线宽度越宽，信号的时延差就越大，引起的色散也就越严重。
光纤中的色散•模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同，它所引起的色散称为模式色散。
•材料色散：由于光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，使得光信号各频率的群速度不同，引起传输时延差的现象，称为材料色散。
•波导色散：光纤中同一模式在不同的频率(波长)下传输时，其相位常数不同，从而群速度不同。
这样引起的色散称为波导色散。
•偏振色散：单模光纤特有的一种色散。
•补充：光缆结构形式：层绞式、骨架式，中心管式和带状式。
•光缆特性：几何参数、光学特性、传输特性、机械特性和环境特性。
•光缆机械性能指标：拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲饶等受力状态。
•习题1、6、9、11••第3章光纤通信器件•1、光源器件是光发射机的核心，作用是将电信号转换成光信号。
半导体光源的种类：半导体激光器LD和半导体发光二极管LED。
优点：体积小、重量轻、使用寿命长、与光耦合效率高、调制简便。
•光和物质的相互作用：可参照P49•1）自发辐射的特点：•①在没有外界作用的条件下自发产生的过程•②辐射光子的频率亦不同，频率范围很宽。
•③电子的发射方向和相位也是各不相同的，是非相干光。
•2）受激吸收的特点：•①在外来光子的激发下发生跃迁过程•②外来光子的能量等于电子跃迁的能级之差•③受激跃迁是一个消耗外来光能的过程•3）受激辐射的特点：•①外来光子的能量等于跃迁的能级之差。
•②受激过程中发射出来的光子与外来光子频率、相位、偏振方向、传播方向相同•③这是一个使光得到放大的过程。
•激光产生的条件：光放大、频率选择及正反馈、阈值条件（P51式3.4）和相位特性•2、1）激光器的工作原理：激光器是能够产生激光的自激振荡器。
发出振荡光的前提是受激辐射作用大于受激吸收作用。
受激辐射是产生激光的关键。
在热平衡条件下，物质不可能有光放大作用。
粒子数发转分布状态是使物质产生光放大的必要条件。
•2）激光器的基本组成：•——> 能够产生激光的工作物质•——> 泵浦源：使粒子数反转分布（N1 < N2）的外界激励源。
•——> 能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。
•工作物质在泵浦源的作用下发生粒子数发转分布，成为激活物质，从而有光的放大作用。
激活物质和光学谐振腔是产生激光振荡的必要条件。
•3、半导体激光器的结构、工作原理及工作特性•1）光纤通信对半导体发光器件LD/LED 的基本要求：•a、光源的发光波长应符合目前光纤的三个低损耗窗口•b、能长时间连续工作，并能提供足够的光输出功率。
•c、与光纤的耦合效率高。
•d、光源的谱线宽度窄。
•e、寿命长，工作稳定。
•2）LD的结构：从光振荡的形式上来看，激光器分为：布里-珀罗谐振腔（F-P腔）激光器和分布反馈型（DFB）激光器。
常用的光纤通信激光器——铟镓砷磷（InGaAsP）双异质结条形激光器。
它的特点：注入电流小，发光强度大。
•DFB激光器优点：单纵模特性好、线宽窄、温度特性好和调制特性好。
•LED结构：没有光学谐振腔，发光仅限于自发辐射发出的是荧光，是非相干光。
• 3 ）比较LD、LED：••4、常用的半导体光电检测器：PD光电二极管、PIN光电二极管、APD 雪崩光电二极管•1）APD工作特性：具有光/电转换作用；•具有内部放大作用；（通过管子内部的雪崩倍增效应完成）•2）APD的雪崩倍增效应：•当耗尽区吸收光子时，激发出来的光生载流子经过高场区被加速，以极高的速度与耗尽区的晶格发生碰撞，使晶体中的原子电离，从而产生新的光生载流子，并连锁反应，使载流子迅速增加，光电流在APD管内部获得倍增，形成雪崩倍增效应。