光纖通信復習重點

2光纖通信復習重點題型：填空、選擇、推斷〔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)的根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(zhuǎn)換為原始電信號，這種信號稱為基帶信號電放射機：把信息源傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號〔PCM〕光放射機：把輸入電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)吧光信號最大限度地注入光纖線路。光纖線路：把來自光放射機的光信號，以盡可能小的失真和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C。光接收機光信號轉(zhuǎn)換為電信號，大器和相關(guān)電路光檢測器是光接收機的核心數(shù)靈敏度；電接收機：把接收的電信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，最終由信息宿恢復用戶信息；傳輸系統(tǒng)代替了電纜傳輸；注：計算題3個，全來自其次第三章的課后習題光纖構(gòu)造纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細絲〔相對折射率差典型值△=〔n1-n2〕/n1，△越大，把光能量束縛在纖芯的力量越強，但信息傳輸容量確越小〕光纖類型〔三種根本類型〕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，光線以折線外形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：纖芯中心折射率最大為n1，沿徑向r向外圍漸漸變小，直到2a50μm，光線以正弦外形沿纖芯中心軸線方向傳播，特點是信號畸變小。單模光纖：折射率分布和突變型光纖相像，纖芯直徑只有8~10μm，光線以直〔兩個偏振態(tài)簡并，所以稱為單模光纖，其信號畸變很小?！病硯缀喂鈱W方法〔幾個根本物理量的計算、效應、單模是重點〕1〕突變型多模光纖n1n22 22數(shù)值孔徑：定義臨界角θcn1n22 221中傳輸。NA越大,纖芯對光能量的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好。但NA越大經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)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(chǎn)1脈沖展寬產(chǎn)生的。2〕漸變型多模光纖 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(jīng)受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、n2aλc，當λc截止波長。2〕光強分布和模場半徑通常認為單模光纖基模HE11Ψ(r)=Aexp[(r)2]w0場半徑。把兩個偏振模傳輸常數(shù)的差(βx-βy)定義為雙折射Δβ，通常用歸一化雙

(

)xyxy式中， =(βx+βy)/2為兩個傳輸常數(shù)的平均值。把兩個正交偏振模的相位2πLb=2光纖傳輸特性損耗限制系統(tǒng)的傳輸距離色散則限制系統(tǒng)的傳輸容量。光纖色散〔☆☆☆☆☆〕三種色散光纖的折射率分布，并和光纖材料折射率的波長特性有關(guān)。材料色散料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。波導尺寸和纖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。抱負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(chǎn)生的。光纖損耗光纖的損耗在很大程度上打算了系統(tǒng)的傳輸距離。dp在最一般的條件下，在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓夤β蔖zap表示。α是損耗系數(shù)。dz吸取損耗：由SiO

材料引起的固有吸取和由雜質(zhì)引起的吸取產(chǎn)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構(gòu)造缺陷引起。光纖總損耗α與波長λ的關(guān)系可以表示為：Aα=4+B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ)別為雜質(zhì)吸取、紅外吸取和紫外吸取產(chǎn)生的損耗。第三章通信用光器件光源器是向半導體PN節(jié)注入電流，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，在利用諧振腔的正反響，實現(xiàn)光放大而產(chǎn)恒激光震蕩的。半導體激光器工作原理和根本構(gòu)造〔三種躍遷，能級躍遷，粒子數(shù)分布？如何實現(xiàn)〕工作原理：半導體激光器是向半導體PN結(jié)注入電流實現(xiàn)粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，實現(xiàn)光放大，在利用諧振腔的正反響而產(chǎn)生激光振蕩的。根本構(gòu)造：構(gòu)造中間有一層厚0.1~0.3μm的窄帶隙P型半導體，稱為有源層；兩側(cè)分別為寬帶隙的P型和N型半導體，稱為限制層基片(襯底)上，前后兩個晶體解理面作為反射鏡構(gòu)成法布里-珀羅(FP)諧振腔。三種躍遷：受激吸?。禾幱诘湍芗塃1的電子，在入射光作用下，它會吸取光子的能量躍遷E2自發(fā)輻射：在高能級E2的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用，也會自動地E1受激輻射：在高能級E2E1上與空穴復合，釋放的能量產(chǎn)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·sf為吸12偏振態(tài)和傳播方向與入射光一樣相干光頻率和方向分布在肯定范圍相位和偏振態(tài)是混亂的，這種光稱為非相干光。粒子數(shù)分布：N1N2平衡狀態(tài)時，存在下面的分布N2 E2E1exp( (k=1.381*10-23為玻爾茲曼常數(shù)，TN1 kT〔正常狀態(tài)〕〔粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布〕如何實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：半導體激光器是向半導體PN結(jié)注入電流，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布；半導體激光器的主要特性〔小題 光譜特性放射波長溫度特性〕放射波長半導體激光器的放射波長取決于倒帶的電子躍遷到價帶時所釋放的能Eg EgEg，所以有不同的放射波長〕光譜特性：隨著驅(qū)動電流的增加，縱模模數(shù)漸漸削減，譜線寬度變窄；隨著調(diào)制電流增大，縱模模數(shù)增多，光譜密度變寬。弛張頻率：ffr r震蕩，模擬調(diào)制要產(chǎn)生非線性失真。激光器的閾值電流I隨溫度上升而增大，二是外微重量子效率η。th d增大th d當對激光器進展脈沖調(diào)制時，閾值電流隨溫度呈指數(shù)變化，在肯定溫度范圍內(nèi)，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〕(LD)LDLED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潔，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：在PN結(jié)界面上，由于電子和空穴的集中運動，形成內(nèi)部電場。內(nèi)部PN說明:光生漂移電流重量和光生集中電流重量的總和即為光生電流；光無源器件〔〕連接器：實現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸連接接頭：實現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性連接成一個輸出。分為：T型耦合器.星型耦合器.定向耦合器.波分復用器/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(diào)制器：為了解決直接調(diào)制激光器會產(chǎn)生線性調(diào)頻的問題；光開關(guān)：轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)光交換。第四章光端機〔4.1.1和4.2.1會出問答題，重點看看〕光放射機相應的模塊對光源有什么要求、電路的作用〕☆☆〔簡潔題1號嫌疑犯〕0.85μm、1.31610μm和1.55μm四周。光譜單色性要好，即譜線寬度要窄,以減小光纖色散對帶寬的限制。電/光轉(zhuǎn)換效率要高，即要求在足夠低的驅(qū)動電流下，有足夠大而穩(wěn)定的輸出放射光束的方向性要好，即遠場的輻射角要小，以利于提高光源與光纖之間的耦合效率。允許的調(diào)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。放射機的電路局部：對調(diào)制電路和掌握電路的要求：輸出光脈沖的通斷比應大于10，以保證足夠的光接收信噪比。沖的波形.振蕩，保證放射機正常工作。應承受自動功率掌握(APC)和自動溫度掌握穩(wěn)定性。線路編碼電路必要的緣由碼，而光源不能放射負脈沖。調(diào)制特性〔效應 小學問〕當電光延遲時間td與數(shù)字調(diào)制的碼元持續(xù)時間T/2為一樣數(shù)量級時，會使“0”碼過后的第一個“1脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴峻時可能使單碼型效應的特點調(diào)制”補償方法，消退碼型效應；弛張震蕩：當電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖會消滅幅度漸漸衰減的震蕩。時，輸出光脈沖消滅持續(xù)等幅的高頻振蕩，這種現(xiàn)象叫做自脈動現(xiàn)象；溫度對激光器輸出光功率的影響主要通過閾值電流Ith

和外微重量子效率η產(chǎn)生d溫度上升，閾值電流增加，外微重量子效率減小，輸出光脈沖幅度下降；光接收機4.2.1〔☆☆☆☆☆☆〕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 判決器偏壓掌握 AGC 時鐘電路 提取對光檢測器的要求：1.55μm〕兼容；響應度要高，在肯定的接收光功率下，能產(chǎn)生盡可能大的光電流；均衡的目的是：對經(jīng)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變的電信號進展補償，使輸出信號的波形適合于判決，以消退碼間干擾減小誤碼率。4.2.4靈敏度〔最根本的定義、計算式子、根本概念〕靈敏度的定義P,并以dBmmin計算公式：定義公式：Pr=10lg抱負光接收靈巧敏度：Pr=10lgPmin(w)](dBm)根本概念：

nhcf2

103b光接收機的噪聲包括光檢測器的噪聲〔量子噪聲、暗電流噪聲、APD附加噪聲、電阻熱噪聲和前置放大器的噪聲。線路編碼〔有什么要求〕數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路罵醒的主要要求是保證傳輸?shù)耐噶列?，具體要求是：能限制信號帶寬，減小功率譜中的凹凸頻重量。能給光接收機供給足夠的定時信息。通信系統(tǒng)，應盡量減小冗余度，以免占用過大的帶寬。5.1.2同步數(shù)字系列SDH〔幀構(gòu)造作用因素〕圖5.7〔2〕PPOH)12345SOHAUP TRSTM(含N載荷發(fā)送挨次每行先左后右…9SOH27270×N9×N261×N9×N261×NSDH〔〕〔參數(shù)、牢靠性指標〕

1〕段開銷〔SOH〔又可為進展系統(tǒng)性能爭論，ITU-T建議中提出了一個數(shù)字傳輸參考模型，稱為假設參考連接〔HRX；假設參考數(shù)字鏈路HRDL〕數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標有：傳輸速率，誤碼率，抖動和牢靠性系統(tǒng)的設計〔往年有計算，今年沒有，但有小學問點〕數(shù)字光纖通信系統(tǒng)設計的主要任務是一般承受最壞狀況設計法來確定中繼距離。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〔講過的一些小學問點，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正確波長全都，增益高、噪聲系數(shù)小、2〕光波分復用增加了光纖的傳輸容量，