光纖通信復習重點

PAGEPAGE5光纖通信復習重點題型：填空、選擇、判斷（30、問答（40、計算（01.2.2光纖通信的優(yōu)點（☆☆）容許頻帶很寬，傳輸容量很大損耗很小，中繼距離很長，且誤碼率很小重量輕，體積小抗電磁干擾性能好泄露小，保密性能好節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用1.3光纖通信系統(tǒng)的基本組成信息源電光光電信信息源電光光電信息宿發(fā)發(fā)光纖線路接接射射收收機電信號機光信號 光信號機機電信號輸入輸出 輸入輸出作用：信息源：把用戶信息轉換為原始電信號，這種信號稱為基帶信號電發(fā)射機：把信息源傳遞過來的模擬信號轉換成數字信號（PCM）光發(fā)射機：注入光纖線路。光纖線路收機。光接收機光信號轉換為電信號光檢測器是光接收機的核心；電接收機：把接收的電信號轉換為基帶信號，最后由信息宿恢復用戶信息；；3光纖結構光纖是由中心的纖芯包層同軸組成的圓柱形細絲（典型值△=（n1-n2）/n1，△越大，把光能量束縛在纖芯的能力越強，但信息傳輸容量確越?。┕饫w類型（三種基本類型）2.2突變型多模光纖：纖芯折射率為n1保持不變，到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a=50~80μm，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點是信號畸變大。漸變型多模光纖：n1，rn22a50μm，軸線方向傳播，特點是信號畸變小。單模光纖：折射率分布和突變型光纖相似，纖芯直徑只有8~10μm（簡并，所以稱為單模光纖，其信號畸變很小。光纖傳輸原理（展寬衰減的原因）幾何光學方法（幾個基本物理量的計算、效應、單模是重點1）突變型多模光纖n1n22 22數值孔徑：定義臨界角θc的正弦為數值孔徑n1n22 221NA或θc)從光源到光纖的耦合效率越高。對于無損耗光纖，在NA經光纖傳輸后產生的信號畸變越大，因而限制了信息傳輸容量。L L nL時間延遲:

(NA)2 1 2nc c 2nc c1在時域產1脈沖展寬產生的。2）漸變型多模光纖 漸變型多模光纖具有能減小脈沖展寬、增加帶寬的優(yōu)點自聚焦效應不同入射角相應的光線雖然經歷的路程不同但是最終都會聚在同一點上漸變型多模光纖具有自聚焦效應不僅不同入射角相應的光線會聚在同一點上，而且這些光線的時間延遲也近似相等。單模光纖的模式特性1）單模條件和截止波長VV2an22an2n212輸條件為

2.405可以看到，對于給定的光纖(n1、n2aλc，λ<λcλ>λcλc止波長。2）光強分布和模場半徑HE11Ψ(r)=Aexp[r)2]w1/e0場半徑。3）雙折射把兩個偏振模傳輸常數的差(βx-βy)定義為雙折射Δβ，通常用歸一化雙折射β來表示

(

)xyxy式中=(βx+βy)/2為兩個傳輸常數的平均值。把兩個正交偏振模的相位2πLb=2光纖傳輸特性損耗傳輸距離色散統(tǒng)的傳輸容量。光纖色散（☆☆☆☆☆）三種色散模式色散分布光纖材料折射率的波長特性有關。材料色散取決于光纖材料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。波導色散芯與包層的相對折射率差。上看，色散限制了傳輸信號的帶寬；從時域上看，色散引起信號脈沖的展寬。理想的單模光纖沒有模式色散，只有材料色散和波導色散。材料色散和波導色散總稱為色度色散，常簡稱為色散，它是傳播時間隨波長變化的產生的。光纖損耗光纖的損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。dp在最一般的條件下，在光纖內傳輸的光功率Pzap表示。α是損耗系數。dz吸收損耗：

材料引起的固有吸收和由雜質引起的吸收產生的。2散射損耗：主要由材料微觀密度不均勻引起的瑞利散射和由光纖結構缺陷引起。光纖總損耗α與波長λ的關系可以表示為：Aα=4+B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ)AIR(λUV(λ)別為雜質吸收、紅外吸收和紫外吸收產生的損耗。第三章通信用光器件光源器是PN，實現粒子數反轉分布振腔的正反饋，實現光放大而產恒激光震蕩的。半導體激光器工作原理和基本結構（布？如何實現）工作原理：半導體激光器是向半導體PN結注入電流實現粒子數翻轉分布，產生受激輻射，實現光放大，在利用諧振腔的正反饋而產生激光振蕩的?；窘Y構：中間0.1~0.3μmP有源層兩側PN限制層基片(襯底)上，前后兩個晶體解理面作為反射鏡構成法布里-珀羅(FP)諧振腔。三種躍遷：受激吸收：E1E2自發(fā)輻射：E2E1E2E1空穴復合，釋放的能量產生光輻射；能級躍遷：E1E2波爾條件，即E2-E1=hf收或輻射的光子頻率；

12，

其中h=6.628×10-34J·s，為普朗克常數，f為吸12偏振態(tài)和傳播方向與入射光相同相干光頻率和方向分布在一定范圍相位和偏振態(tài)是混亂非相干光。粒子數分布：E1E2(E2>E1)N1N2平衡狀態(tài)時，存在下面的分布N2 E2exp( (k=1.381*10-23為玻爾茲曼常數，TN1 kT（正常狀態(tài)）（粒子數反轉分布）如何實現粒子數反轉分布：半導體激光器是向半導體PN結注入電流，實現粒子數反轉分布；半導體激光器的主要特性（小題 光譜特性發(fā)射波長溫度特性）發(fā)射波長半導體激光器的發(fā)射波長取決于倒帶的電子躍遷到價帶時所釋放的hc不同半導體材料有不同的禁帶寬Eg Eg度Eg，所以有不同的發(fā)射波長）光譜特性：驅動電流的增加模數減少譜線寬度變窄隨著調制電流增大，縱模模數增多，光譜密度變寬。弛張頻率：弛張頻率f是調制頻率的上限，在接近f處，數字調制要產生弛張r r震蕩，模擬調制要產生非線性失真。溫度特性：激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個原因：一是激光器的閾值電流I隨溫度升高而增大，二是外微分量子效率η隨溫度升高而減小。th d溫度升高時，I增大，η減小，輸出光功率明顯下降，達到一定溫度時，激th d當對激光器進行脈沖調制時，閾值電流隨溫度呈指數變化，在一定溫度范圍內，可以表示為Ith

Iexp(T)0 T0(I，TT0

為激光器材料的特征溫度)3.1.4發(fā)光二極管（對應的看看就可以）發(fā)光二極管(LED)的工作原理與激光器(LD)LD光，LED發(fā)光二極管的優(yōu)點：和激光器相比，發(fā)光二極管輸出光功率較小，譜線寬度而且制造工藝簡單，價格低廉。光檢測器光電二極管工作原理（光電效應）光電效應：PNPNPN說明:光生漂移電流分量和光生擴散電流分量的總和即為光生電流；光無源器件（連接器：實現光纖與光纖之間可拆卸連接接頭：實現光纖與光纖之間的永久性連接/解復用器光隔離器只允許光波向一個方向上傳輸別是反方向傳播。環(huán)形器：有多個接口的光隔離器；外調制器：光開關：轉換電路，實現光交換。（4.1.14.2.1）光發(fā)射機（相應的模塊對光源有什么要求、電路的作用（簡單題1號嫌疑犯）0.85μm1.316PAGEPAGE10μm1.55μm光譜單色性要好寬的限制。電/光轉換效率要高，即要求在足夠低的驅動電流下，有足夠大而穩(wěn)定的輸出發(fā)射光束的方向性要好高光源與光纖之間的耦合效率。允許的調制速率要高或響應速度要快,以滿足系統(tǒng)的大傳輸容量的要求。發(fā)射機的電路部分：作用：電路的設計應該以光源為依據，使輸出光信號準確反映輸入電信號；對調制電路和控制電路的要求：10，以保證足夠的光接收信噪比。沖的波形.振蕩，保證發(fā)射機正常工作。應采用自動功率控制(APC)和自動溫度控制穩(wěn)定性。線路編碼電路必要的原因碼，而光源不能發(fā)射負脈沖。調制特性（效應 小知識）tdT/2相同數量級會使“0”碼過后的第一個“1脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴重時可能使單碼型效應的特點弛張震蕩：當電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖會出現幅度逐漸衰減的震蕩。時，輸出光脈沖出現持續(xù)等幅的高頻振蕩，這種現象叫做自脈動現象；溫度對激光器輸出光功率的影響主要通過閾值電流Ith

和外微分量子效率η產生d溫度升高，閾值電流增加，外微分量子效率減小，輸出光脈沖幅度下降；光接收機4.2.1光接收機基本組成（☆☆☆☆☆☆）圖4.1.14 光信號

光檢測器

前置放大器 主放大器再生碼流均衡器 判決器偏壓控制 AGC 時鐘電路 提取對光檢測器的要求：1）波長相應要和光纖低損耗窗口（0.85μm，1.31μm1.55μm）響應度要高，在一定的接收光功率下，能產生盡可能大的光電流；均衡的目的是：對經光纖傳輸、光/電轉換和放大后已產生畸變的電信號進行補償，使輸出信號的波形適合于判決，以消除碼間干擾減小誤碼率。4.2.4靈敏度（最基本的定義、計算式子、基本概念）靈敏度的定義：在保證通信質量的條件下，光接收機所需的最小平均接收光功率P,并以dBm為單位。min計算公式：定義公式：Pr=10lg理想光接收機靈敏度：Pr=10lgPmin(w)](dBm)基本概念：

nhcf2

103b因為量子噪聲是伴隨光信號的隨機噪聲，只要有光信號輸入，就有量子噪聲存在；光接收機的噪聲包括光檢測器的噪聲APD電阻熱噪聲和前置放大器的噪聲。線路編碼（有什么要求）數字光纖通信系統(tǒng)對線路罵醒的主要要求是保證傳輸的透明性，具體要求是：能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分量。能給光接收機提供足夠的定時信息。通信系統(tǒng)，應盡量減小冗余度，以免占用過大的帶寬。常用的線路碼型為：擾碼、mBnB5.1.2同步數字系列SDH（幀結構作用因素）圖5.7（簡答題2號嫌疑犯）POH)POH)12345SOHAUP STM(含N載荷發(fā)送順序每行先左后右…9SOH270×270×N9×N261×N9×N261×NSDH環(huán)形網的一個突出優(yōu)點是“自愈”能力。系統(tǒng)的性能指標（小知識點掌握）參考模型（參數、可靠性指標）

1）段開銷（SOH（又可考連接（HRX；假設參考數字鏈路HRDL）數字光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標有：傳輸速率，誤碼率，抖動和可靠性系統(tǒng)的設計（往年有計算，今年沒有，但有小知識點）數字光纖通信系統(tǒng)設計的主要任務是法來確定中繼距離。在光纖傳輸中，中繼距離不但受到光纖損耗限制，而且還受到光纖色散的限制。第七、八章（講過的一些小知識點，你大爺，哪些講過，臣妾不知道哇）1）參餌光纖放大器工作波長正好與光纖的最佳波長一