光纤通信期末复习总结
光纤通信期末考试考点总结
光纤通信的优点：1.容量大 2.传输损耗小 3.抗干扰能力强 4.体积小质量轻 5.原材料资源丰富光线的结构：1.纤芯作用：传导光2.包层作用：将光波封闭在光线中传播3.涂覆层作用：保护光纤增加光纤的强度光线的类型：按芯区折射率径向分布的不同：可分为突变型和渐变型按波长分类：短波长光纤（0.85um）长波长光纤（1.31um\1.55um）按材料分类：石英光纤、塑料光纤、液体光纤光纤的三个低损耗窗口：0.85um、1.31um和1.55um光纤的最低损耗波长是1.55um 零色散波长是1.31um光纤的导光原理：课本第10页数值孔径：概念及公式课本12页公式（2.4）（2.5 ）（2.6）都需要记忆数值孔径表示光纤接收光能力的大小。
数值孔径越大，光纤接收光能力越强，纤芯对能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
光线的传输特性：损耗和色散光纤的损耗：传输过程中能量的减少，导致脉冲幅度减小，限制系统的传输距离光纤的色散：光纤输出端光脉冲的宽度大于光纤输入端光脉冲宽度的现象，是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色散分为模式色散（模间色散）和模内色散（色度色散）单模光纤：只能传输基膜HE11的光纤，脉冲展宽主要受模式色散影响，只有模内色散多模光纤：可以传输多种模式的光纤，有模内色散和模间色散，主要是模间色散半导体激光器LD的P—I特性曲线：课本42页图4.6（在曲线上标注阈值电流）发光二级管LED的P—I特性曲线：课本44页图4.9PIN的工作原理课本49页（仅作了解）APD的工作原理：雪崩倍增原理掺铒光纤放大器EDFA：特点：高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关基本组成：掺饵光纤、泵浦光源、光耦合器（将光和泵浦光合在一起）、光隔离器（作用：课本54页）、光隔离器等工作原理：当较弱的信号光与泵浦光一起进入光纤时，泵浦光激活光纤中的饵离子，在信号光的作用下，饵离子产生受激辐射，跃迁到基态，将同样的光子注入进光信号中，起放大作用。
光纤通信期末复习重点
一.1 光纤通信的基础：利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信。
光纤通信的载波是光波。
光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频率约为300THZ 频带宽度约为200THZ,在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上.2 光纤通信的优点：（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）泄漏小，保密性能好（6）节约金属材料，有利于资源合理使用.二1 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. 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. 纤芯和包层的折射率若分别为n1和n2，光能量在光纤中的传输的必要条件：n1>n22 按折射率分类：突变型，浙变型按传输模式分：多模光纤，单模光纤光纤的三种基本类型：（1）突变型多模光纤：纤芯直径2a=50-80um，光线以拆线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大. 适用于小容量，短距离传输.（2）渐变型多模光纤：纤芯直径2a为50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小，适用中等距离传输，中等容量（3）单模光纤：纤芯直径只有8-10um，光线以直线型状沿纤芯中心轴线方向传播. 信号畸变小，适合长距离传输方式.3 光纤传输原理：全反射数值孔径NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△纤芯和包支的相对折射率差△=（n1-n2)/n1NA表示光纤接收和传输光的能力，NA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。
NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量.时间延迟：θ不大时：τ=n1L/c=(n1L/c )*(1+θ1的平方/2) c为光速最大入射角θc和最小入射角0：△τ=θc的平方L/2n1c=(NA*NA)L/2n1c=△n1L/c4 自聚焦效应：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集在同一点上，而且这此光线的时间延迟也近似相等。
光纤通信期末复习提纲——光纤资料文档
光纤通信期末总复习一、总述题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学（不考）要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术语做了整理，可在网络教学平台下载），平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外），2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率v fλ=4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径（NA ）定义，意义3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算Proof::dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB kmγααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数：传输距离当时值就是；单位为=-==--=≈-2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）12212112122ccf f f c f c thenf f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫-∆=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫∆∆== ⎪⎝⎭∆∆∆∆⎛⎫∆=⇒∆=⇒=⎪⎝⎭3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of thewaveguide.L L ττ∆∆⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦''n M L c τλλλ⎛⎫∆=-∆=-∆ ⎪⎝⎭4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念1(1)222c m mc f f f m c mc c f Ln Ln Ln∆∆+=-+=-=2cc oo co c c of ff f ccλλλλλλ∆∆∆∆∆===7、平面边界上的反射，全反射临界角计算1212n n n n ρ-=+221212power reflected R power incidentR n n R n n ρ≡=⎛⎫-= ⎪+⎝⎭分界面上损耗计算什么是消逝场？发生全反射时低折射率材料中仍然有光能量 五、 光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE121n n n -∆=00sin NA n α== 单模光纤的NA 和多模光纤NA 通常哪个更大？光纤包层和纤芯折射率关系是怎样的？2、光纤损耗Losses may be classified as: AbsorptionScattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects目前光纤损耗水平大致是多少？在什么波长？ 光纤三个透光窗口是什么，中心波长分别是多少3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter2a V NA πλ==归一化频率和光斑尺寸关系是什么？4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>1022V N =对于抛物线分布折射率光纤，若V>1024V N =5、单模传播条件2.405V =<aλ<2.4052aNAλπ<6、多模光纤中的畸变阶跃折射率：11211122()()n n n nn n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈ ⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭可知多模阶跃折射率光纤中模式畸变一般情形下远大于GRIN 光纤这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽. 因此总的脉冲展宽:τ∆=modal modal pulse spread τ∆=dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ∆=那么总的色散可计算如下()g M M L τλ⎛⎫∆=-+∆ ⎪⎝⎭由于色散导致的展宽和那几个因素有关？L 、D 、λ∆7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:c (2)2.612.405a NA a NA πλ==8、普通光纤中传输的光信号一般是非偏振的.六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度(能带间隙 bandgap)与辐射波长关系g i P W e η⎛⎫= ⎪⎝⎭P g W i η=2、量子效率定义，计算。
光纤通信复习（各章复习要点）
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。
光纤通信复习总结
光纤通信复习总结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、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。
3、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。
二、光在电磁波谱中的位置----光也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。
红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。
1、可见光是人眼能看见的光，其波长范围为：0.39 至0.76 。
2、红外线是人眼看不见的光，其波长范围为：0.76 至300 。
一般分为：（1）近红外区：其波长范围为：0.76 至15 ；（2）中红外区：其波长范围为：15 至25 ；（3）远红外区：其波长范围为：25 至300 ；三、光纤通信所用光波的波长范围（1）光纤通信所用光波的波长范围为0.8 至1.8 ，属于电磁波谱中的近红外区。
（2）在光纤通信中，常将0.8 至0.9 称为短波长，而将0.8 至0.9 称为长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口（1）0.85 、1.31 和1.55 左右是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。
（2）早期光纤通信系统传输所用的是多模光纤，其工作波长在0.85 的第一个工作窗口。
（3）非色散位移光纤（G.652光纤）工作在1.31 附近的第二个工作窗口。
（4）色散位移光纤（G.653光纤）工作在1.55 附近的第二个工作窗口。
-五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远； (3)串扰小，信号传输质量高； (4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设； (6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富一）概论习题1、什么是光纤通信？2、光纤的主要作用是什么？3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？4、为什么说使用光纤通信可以节约大量有色金属？5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大？6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少？7、红外线是人眼看不见的光，其波长范围是多少8、近红外区：其波长范围是多少9、光纤通信所用光波的波长范围是多少？10、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少（二）单元测试 (单项选择题）1 光纤通信指的是：1以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；2 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；3 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；4以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
光纤通信第二版西电期末复习
目录
• 光纤通信概述 • 光纤的原理与结构 • 光纤通信系统 • 光纤通信网络 • 光纤通信的应用 • 复习题与答案
01 光纤通信概述
光纤通信的定义
总结词
光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的通信方式。
详细描述
光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输媒介的通信方式。它通过将信息调制 到光波上，利用光的折射、反射和全反射等特性，在光纤中进行信息的传输。
02 光纤的原理与结构
光的传播原理
光的波动理论
光在介质中传播时，光波的振动 方向与传播方向垂直，形成横波 。光波的能量在空间中周期性地 分布，形成波阵面。
光的干涉与衍射
光波在传播过程中遇到障碍物时 ，会发生衍射现象。当两束或多 束相干光波相遇时，它们会相互 叠加产生干涉现象。
光纤的结构与分类
光纤的结构
扩展性强
光纤通信技术易于扩展，能够适应未来网络容量 的增长和业务的发展。
光纤通信在其他领域的应用
能源行业
光纤传感器用于监测石油、天然气等管道的运输状态和温度变化， 保障能源运输的安全。
智能交通
光纤通信用于交通信号灯的控制和车辆监测系统，提高交通管理的 效率和安全性。
物联网
光纤通信支持物联网设备的互联互通，实现智能家居、智能农业等 领域的广泛应用。
光纤由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。纤芯是光波的传输 介质，包层对光波进行反射和限制，涂覆层起到保护光纤的 作用。
光纤的分类
根据折射率的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤。单 模光纤只允许一个模式传播，具有较小的纤芯直径和较高的 色散容限；多模光纤允许多个模式传播，具有较大的纤芯直 径和较低的传输容量。
答案
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一．选择填空
光纤的传输性质：损耗和色散。
色散分为模式色散、材料色散、波导色散。
0.85μm、1.3μm、1.55μm左右是光纤通信中常用的低损耗窗口。
光纤中的各种导模
方程为：J0(u)=0, 根
2.405,5.520,8.654。
J1(u)=0,根：
3.832 7.016，10.173 。
J2(u)=0，根5.136,8.417,11.620。
截止频率：TE0m、TM0m、HE2m模，J0(u)=0。
②HE1m EHνm模，Jν(u)=0。
③HEνm（ν＞1
模，。
模截止频率为零，称基模或主模，V 2.405
件。
光纤中模式数量由V
序：TE(M)01、HE21、EH11、HE12、HE31单模光纤的基本分析
定工作波长下，传输基模HE11模（或LP
是理想的阶跃型的，光纤归一化频率﹤2.405时，
LP01模。
定义满足下式的λc
的截止波长：(2π/λc)n0a√2Δ=2.405当传输光波长大于λc时，
光纤中单模传输的条件。
单模光纤的发展与演变
纤（G.652光纤）
折射率分布，零色散波长1.31μm，
损耗、大带宽。
②色散位移光纤（G.653光纤），损耗低于0.2dB/km
1.55μm
散位移光纤NZ-DSF（G.655光纤）
密集波分复用DWDM
EDFA发展出现，小色散（1~6ps/nm·km 降低四波混频FWM
布，零色散波长小于1530nm
大于1565nm为负色散。
两种大有效面积NZ-DSF
布：三角形+
散补偿光纤：在1550nm
与G.652连接使用抵消其正色散。
双简并型半导体中电子的统计分布
热平衡状态下的情况，两种费米能级
和Efv来表征。
价带中分布与P
导带中分布与N型相似，因而在E fV E fC 辐射跃迁：竖直跃迁，直接带隙半导体，
发光效率高。
无辐射跃迁：间接跃迁，
间接带隙半导体，发光效率低。
DFB激光器的优点：单纵模振荡、谱线
窄，波长稳定性好、动态谱线好、线性
眼图分析法：分析码间串扰和噪声。
垂
直张开度V1/V2表示系统抗噪声能力，
也称信噪比边际；水平张开度t1/t2反
光交换方式：空分、时分、波分。
光传送网的分层结构：SDH网络：电路层、
通道层、复用段层、再生段层、物理层
（光纤）→WDH光网络：电路层、电通道
3.功率预算和色散预算
三．论述
1.激光器控制电路作用：消除温度变化和器件老化的影响，稳定输出光信号。
稳定方法：①温度控制②自动功率控制（APC）。
2.光接收机原理、最主要的性能指标是接受机的灵敏度，另一个性能指标是接收机的动态范围。
（1）改变差分放大器工作电流的AGC 电路、（2）分流式控制电路
3.WDM 系统的设计：1.参考配置2.设计中应注意的问题
4.光时分复用。