第一篇：光纖通信 考試總結(jié)

應(yīng)用G.651 多模漸變型（GIF)光纖，發(fā)展初期廣泛應(yīng)該用一.于中小容量，中短距離的通信系統(tǒng)。G.652第一代單1 光纖通信的基礎(chǔ)：利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图?/p>

模光纖，系統(tǒng)的傳輸暗淡只受損耗限制G.653 色散移們術(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信。

光纖，第二代單模光纖 適用于大容量長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)，摻光纖通信的載波是光波。光纖通信用的近紅外光（波

鉺光纖放大器（EDFA)投入應(yīng)用 G.654 1.55um損耗最小的長(zhǎng)為0.7-1.7um）頻率約為300THZ 頻帶寬度約為200THZ,單模光纖，一種用于1.55um改進(jìn)的常規(guī)單模光纖，目的是在常用的1.31um和1.55um兩個(gè)波長(zhǎng)窗口頻帶寬度也在增加傳輸距離應(yīng)用海底光纜。G.655 非零色散光纖20THZ以上.光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：（1）容許頻帶很寬，傳輸容量很大（2）

損耗很小，中繼距離很長(zhǎng)且誤碼率很小（3）重量輕，體積

小（4）抗電磁干擾性能好（5）泄漏小，保密性能好（6）節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用.第二章：光纖結(jié)構(gòu)：有中心的纖芯，和外圍的包層同軸組

成的圓柱形細(xì)絲。纖芯的折射率高，損耗低。光能量在纖

芯傳輸，包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機(jī)械保護(hù)作用。光能在纖芯傳輸?shù)谋匾獥l件：n1>n2.相

對(duì)折射率差典型值：Δ=（n1-n2）/n1,一般，單模光纖

為%0.3-%0.6，多模光纖為%1-%2.光纖類型：突變型多模光纖，漸變型多模光纖，單模光纖，雙包層光纖，三角芯光纖，橢圓芯光纖，光纖傳輸原理：全反射

數(shù)值孔徑NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△

NA表光纖接收和傳輸光的能力，NA越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源到光纖的耦合效率越高，經(jīng)光纖傳輸后

產(chǎn)生的信號(hào)畸變?cè)酱螅蚨拗屏诵畔鬏斎萘?時(shí)間延遲：θ不大時(shí) ：τ=n1L/c=(n1L/c)*(1+θ1的平方/2)c為光速

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/c

自聚焦效應(yīng)：不同入射角相應(yīng)的光線，雖然經(jīng)歷的路程不

同，但是最終都會(huì)聚在P點(diǎn)上

漸變型多模光纖有自聚焦效應(yīng)，不僅不同入射角相應(yīng)的光

線會(huì)聚集在同一點(diǎn)上，且這些光線的時(shí)間延遲也近似相等。

歸一化頻率：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ

對(duì)于光纖傳輸模式有模式截止，模式遠(yuǎn)離截止M是模式總數(shù)M=（g/g+2)(akn1)的平方△=（g/g+2)V*V/2 單模傳輸條件： V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ<=2.405 臨界波長(zhǎng)（截止波長(zhǎng)）λcλ<λc 多模傳輸>單模傳輸色散：在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由于不同成分的光的傳播時(shí)間不同而產(chǎn)生的一種物理效應(yīng)。包括：模式色散（多模光纖特有），材料色散，波導(dǎo)色散（永為負(fù)值）。單模色散系數(shù)： 單模光纖的色散：

色度色散：理想單模光纖沒有模式色散，只有材料色散和

波導(dǎo)色散。是傳播時(shí)間隨波長(zhǎng)變化而產(chǎn)生的結(jié)果。

光纖損耗：損耗系數(shù)：a=10/L *lg(Pi/Po)單位 dB/km

吸收損耗：有SiO2材料引起的固有吸收和由雜志引起的吸

收產(chǎn)生的。

散射損耗：有材料微觀密度不均勻引起的瑞利散射和由光

纖結(jié)構(gòu)（如氣泡）引起的散射產(chǎn)生的。

彎曲損耗：理想的圓柱體光纖受外力會(huì)產(chǎn)生一定的曲率彎

曲，導(dǎo)致能量泄露包層，引起的損耗。

光纜：一般有纜芯和護(hù)套組成，有時(shí)外面加有鎧裝。

特點(diǎn)：拉力特性；壓力特性；彎曲特性；溫度特性；

纜芯：層絞式，骨架式，中心束管式，帶狀式。

應(yīng)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)，適用于超大距離傳復(fù)波光纖

第三章 通信用光器件可分為有源器件(光源，光檢測(cè)器和光放大器)和無(wú)源器件(連接器，耦合器，波分復(fù)用器，調(diào)制器，光開關(guān)和隔離器等)目前光纖通信廣泛使用的光源主要有半導(dǎo)體激光二極管或稱激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED)。異同：1）工作原理不同，LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光，2）LED不需要光學(xué)諧振，LD需要。3）LED輸出光功率較小，光譜較窄，調(diào)制頻率低，但性能穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，輸出功率線性范圍寬，制造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。4）LED用于小容量短距離通信系統(tǒng)，LD用于長(zhǎng)距離大容量通信 半導(dǎo)體激光器工作原理：是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生守激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生的激光振蕩的。

半導(dǎo)體發(fā)射波長(zhǎng)：

波爾條件： 分布反饋激光器：

普通激光器用F-P諧振腔兩端的反射鏡，對(duì)激活物質(zhì)發(fā)出的輻射光進(jìn)行反饋，DFB激光器用靠近有源層沿長(zhǎng)度方向制作的周期性結(jié)構(gòu)（波紋狀）衍射光柵實(shí)

現(xiàn)光反饋。這種衍射光柵的折射率周期性變化，使光沿有

源層分布式反饋，稱為分布反饋激光器；

發(fā)光二極管有兩種類型：（1）正面發(fā)光型LED：守激輻射（2）

側(cè)面發(fā)光型LED：自發(fā)輻射

LD特性：1，發(fā)射波長(zhǎng)和光譜特性：發(fā)射波長(zhǎng)λ=1.24/Eg

2，激光束空間分布特性：激光束的空間分布用近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)

來描述。近場(chǎng)是指激光器輸出反射鏡面上的光強(qiáng)分布，遠(yuǎn)

場(chǎng)是指離反射鏡面一定距離處的光強(qiáng)分布、典型半導(dǎo)體激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特性：光束橫截面為橢圓形 3，轉(zhuǎn)換效率和輸出功率特性：

4.頻率特性：在接近弛張頻率處，數(shù)字調(diào)制要產(chǎn)生的弛張振蕩，模擬調(diào)制要產(chǎn)生非線性失真。光與物質(zhì)的三個(gè)相互作用：受激吸收，自發(fā)輻射，受激輻射。受激吸收：電子從低級(jí)級(jí)E1，在入射光作用下，吸級(jí)光子的能量后到高級(jí)E2。自發(fā)輻射：高能級(jí)E2上的電子

不穩(wěn)定，自動(dòng)躍遷到低級(jí)E1上的空穴復(fù)合。受激輻射：高能級(jí)E2上的電子，受到入射光的作用，被迫躍遷到低級(jí)級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放能量產(chǎn)生光輻射。光檢測(cè)器是光接收機(jī)的關(guān)鍵器件，它的功能是把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。工作原理：受激吸收 有光檢測(cè)器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管APD。PIN光電二極管的工作原理和結(jié)構(gòu)： 中間是I層是N型摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體;兩側(cè)是摻雜濃度很高的P型和N型半導(dǎo)體，用P+和N+表示。I層很厚，吸收系數(shù)很小，入射光很容易進(jìn)入材料內(nèi)部而產(chǎn)生大量電子-空穴時(shí)，因而大輻度提高了光電轉(zhuǎn)換效率。兩側(cè)P+層和N+層很薄，吸收入射光的比例很小，I層幾乎占據(jù)整個(gè)耗盡層，因而光生電

流中漂移分量占支配地位，從而大大提高了響應(yīng)速度。另

外，可控制耗盡層的寬度W，來改變器件的響應(yīng)速度。雪崩光電二極管（APD)： 與PIN的區(qū)別，增加了附用層，引起電流二次放大。根據(jù)光電效應(yīng)，當(dāng)光入射到PN結(jié)時(shí)，光子被吸收而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，初始電子咋高新電場(chǎng)區(qū)獲得足夠能量而加速運(yùn)動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)的電子和晶格原子相碰撞，使晶格原子電離，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)。新產(chǎn)生的二次電子再次與原子碰撞、如此多次碰撞，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，致使載流子雪崩式倍增，這種 器件就成為雪崩光電二級(jí)管。工作原理：隨著反向偏壓的增加，開始光電流基本保持不變。當(dāng)反響偏壓增加到一定數(shù)值時(shí)，光電流急劇增加，最后器件被擊穿，這個(gè)電壓稱為擊穿電壓Uo。形成激光的三個(gè)必要條件：（1）激活物質(zhì)（2）外加激勵(lì)（3）光學(xué)諧振

粒子數(shù)反專分布是產(chǎn)生受激輻射的必要條件，但還不能產(chǎn)生激光。只有把激活物質(zhì)置于光學(xué)諧振腔中，對(duì)光的頻率和方向進(jìn)行選擇，才能獲得連續(xù)的光放大和激光振蕩輸出。其閥值條件為： γth=a+1/2L LN(1/R1R2)相位條件： L=qγ/2n 或 γ=2nl/q 縱橫頻率間隔的計(jì)算：△f=c/2nl

縱橫波長(zhǎng)間隔與頻率間隔關(guān)系：△f=△λc/λ的平方

由溫度升高引起閥值電流增加和外微分量子效率減小，造成的輸出光功率特性P-I曲線變化

連接器是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸連接的器件。

光耦合器：類型：T型耦合器，星形耦合器，定向耦合器，波分復(fù)用器/解復(fù)用器主要特性：（1）耦合比：一個(gè)指定輸出端的光功率Poc和全部輸出端的光功率總和Pot的比值CR=Poc/Pot=Poc/∑Pon(上標(biāo)N下標(biāo)n=1)（2）附加損耗： 由散射，吸收和器件缺陷產(chǎn)生的損耗，是全部輸入端的光功率總和Pit和全部輸出端的光功率總和Pot的比值 Le=10lgPit/Pot（3）插入損耗：是一個(gè)指定輸入端的光功率Pic和一個(gè)指定輸出端的光功率Poc的比值，Lt=10lgPic/Poc（4）方向性：是一個(gè)輸入端的光功率Pic和耦合器反射到其它端的光功率Pr的比值，DIR（隔離度）=10lgPic/pt（5）一致性U：是不同輸入端得到的耦合比的均勻性，或者不同輸出端耦合比的等同性。

隔離器就是一種非互易器件，其主要作用是只允旆光波往一個(gè)方向上傳輸，阻止波往其它方向特別是反方向傳輸。波分復(fù)用器/解復(fù)用器：這是一種與波長(zhǎng)有關(guān)的耦合器，波分復(fù)用器功能是把多個(gè)不同波長(zhǎng)的發(fā)射機(jī)輸出的光信號(hào)組合在一起，輸入到一根光纖。解復(fù)用器是把一根光纖輸出的多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，分配給不同的接收機(jī)。光環(huán)行器：有多個(gè)端口（3或4），主要用于光分插復(fù)用器。光調(diào)制器：用電光效應(yīng)，磁光效應(yīng)，或聲光效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。光開關(guān)：轉(zhuǎn)換光路，實(shí)現(xiàn)光交換，是光網(wǎng)絡(luò)的重要器件。分為機(jī)械光開關(guān)和固體光開關(guān)。第四章

光端機(jī)包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)。

光發(fā)射機(jī)的基本組成(主要有光源和電路兩路部分）。數(shù)字光發(fā)射機(jī)方框圖： 電信號(hào)輸入→輸入接口→線路編碼→調(diào)制電器→光源→光信號(hào)輸出光源→控制電路 調(diào)制特性：電光延遲和弛張振蕩現(xiàn)象，自脈動(dòng)現(xiàn)象

輸出光脈沖和注入電流脈沖之間存在一個(gè)初始延遲時(shí)間，稱為電光延遲時(shí)間td.數(shù)量級(jí)為ns

電光延遲和弛張振蕩的后果是限制調(diào)制速率。電光延遲要產(chǎn)生碼型效應(yīng) 特點(diǎn)：在脈沖序列中較長(zhǎng)的連“0”

碼后出現(xiàn)的“1”碼，其脈沖明顯變小，而且連“0”碼數(shù)

目越多，調(diào)制速率越高，這種效應(yīng)越明顯。用適當(dāng)?shù)摹斑^調(diào)制”補(bǔ)償方法，可以消除碼型效應(yīng)。

自脈動(dòng)現(xiàn)像：某些激光器在脈沖調(diào)制基至直流驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)注入電流達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，輸出光脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻振蕩。

2溫度控制裝置一般至冷器，熱敏電阻和控制電路組成。ATC電路圖分析原理(圖略）：由R1R2R3和熱敏電阻RT組成的換能電橋，通過電橋把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。運(yùn)算放大器A的差動(dòng)輸入端跨接在電橋的對(duì)端，用以改變?nèi)龢O管V的基極電流。在設(shè)定溫度時(shí)，調(diào)節(jié)R3使電橋平衡，A,B兩點(diǎn)沒有電位差，傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器A的信號(hào)為零，流過致冷TEC的電流也為零。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，LD的管芯和熱芯溫度也升高，使具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的阻值減小，電橋失去平衡。這時(shí)B點(diǎn)的電位低于A點(diǎn)的電位，運(yùn)算放大器A的輸出電壓升高，V的基極電流增大，致冷器的TEC的電流也增大，致冷端溫度降低，熱沉和管芯的溫度也降低，因而保持恒定。

T(環(huán)境）上升→T(LD，熱沉）反升→RT下降→I（致冷器）反升→T（LD）下降 光接收機(jī)基本組成：包括光檢測(cè)器，前置放大器，均衡器，時(shí)鐘提取電路，取樣判決器以及自動(dòng)增益控制（AGC）電路。靈敏度，PPT例題：保證通信質(zhì)量（限定誤碼率或信噪比）的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率

minPr=10lg[

min(w)/10的-3次] dbm

動(dòng)態(tài)范圍（DR)的定義是在限制的誤碼率條件下，光接收機(jī)所能承受的最大平均功率

max和所需最小平均接收光功率

min的比值，用DB表示，DR=10lg

max/

min db D=Pmax-Pmindbm

例：某光纖通信系統(tǒng)中光源平均發(fā)送光功率為-28dbm，光纖線路傳輸距離為20KM，損耗系數(shù)為0.5dbm/km（1）試求接收端收到的光功率為多少？（2）若接收機(jī)靈敏度為-40dbm，試問該信號(hào)能否被正常接收？（3）若光源平均發(fā)送光功率增大為-10dbm，光接收機(jī)剛好能將其正常接收，試求光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍為多少？

(1)P=-28dbm-0.5dbm/km *20km=-38dbm(2)-38dbm>-40dbm 所以能正常接收

(3)Pmax=-10dbm-0.5*20dbm=(-40 dbm)20 dbm

噪聲特性：光接收機(jī)的噪聲有兩部分：一是外部電磁干擾產(chǎn)生的，這部分噪聲的尾號(hào)可以通過屏蔽盒濾波加以消除；二是內(nèi)部產(chǎn)生的，這部分噪聲實(shí)在信號(hào)檢測(cè)和放大過程中引入的隨機(jī)噪聲，只能通過器件的選擇和電路的設(shè)計(jì)與制造盡可能減小，一般不能完全消除。

光接收機(jī)噪聲的主要來源是光檢測(cè)器的噪聲和前置放大器的噪聲。

光檢測(cè)器：光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，其性能特別是響應(yīng)度和噪聲直接影響光接收機(jī)的靈敏度，對(duì)光檢測(cè)器的要求：1，波長(zhǎng)相應(yīng)要和光纖低損耗窗口（0.85um，1.31um，1.55um）兼容；2，響應(yīng)度要高，在一定的接受光功率下，能產(chǎn)生盡可能大的光電流；3，噪聲要盡可能低，能接受微弱的光信號(hào)；性能穩(wěn)定，可靠性高，壽命長(zhǎng)，工號(hào)和體積小。

前置放大器：低噪聲放大器，它的噪聲對(duì)光接收機(jī)的靈敏度影響很大。

主放大器：一般是多級(jí)放大器，能提供足夠的增益，并通過它實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制（AGC），以使輸入的光信號(hào)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出信號(hào)保持恒定，主放大器和AGc決定

光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。

均衡電路：均衡的目的是對(duì)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，使輸出信號(hào)的波形適合于判決，已消除碼間干擾，減小誤碼率。

再生電路：包括判決電路和時(shí)鐘提取電路，它的功能是從放大器輸出的信號(hào)與噪聲混合的波形中提取碼元時(shí)鐘，并逐個(gè)對(duì)碼元波形進(jìn)行取樣判決，已得到原發(fā)送的碼流。線路編碼：1，擾碼：為保證傳輸?shù)耐该餍裕谙到y(tǒng)光發(fā)射機(jī)的調(diào)制器前，與附加一個(gè)擾碼器，將原始的二進(jìn)制碼序列加以變換，使其接近隨機(jī)序列。在光接收機(jī)的判決器后，加一個(gè)解擾器，已恢復(fù)原始序列，擾碼與解擾可由反饋移位寄存器和對(duì)應(yīng)的前饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)。2，mBnB嗎：是把輸入的二進(jìn)制原始碼流進(jìn)行分組，每組有m個(gè)二進(jìn)制碼，記為mB，稱為一個(gè)碼字，然后把一個(gè)碼字變換成n個(gè)二進(jìn)制碼，記為nB，并在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)輸出。3，插入碼：把輸入二進(jìn)制原始流分成每m比特一組，然后在每組mB末尾按一定規(guī)律插入一個(gè)碼，組成m+1個(gè)碼為一組的線路碼流，（分為mB1C、mB1H和mB1p）第五章

準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH的兩種基礎(chǔ)速率：1.544Mb/s（北美各國(guó)和日本）、2.048Mb/s（西歐各國(guó)和中國(guó)）

SDH傳輸網(wǎng)由SDH終接設(shè)備(或稱SDH終端復(fù)用器TM)、分插復(fù)用設(shè)備ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的(光纖)物理鏈路構(gòu)成與PDH相比，SDH具有下列特點(diǎn)：1，SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。2，SDH個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。3，在SDH幀結(jié)構(gòu)中，有豐富的開銷比特，可用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，維護(hù)和管理，便于實(shí)現(xiàn)性能檢測(cè)，故障檢測(cè)和定位，故障報(bào)告等廣利功能。4，采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)。5，采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可以對(duì)各種端口速率進(jìn)行可控的連接配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度和管理，既提高了資源利用率，又增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。

SDH傳輸網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)，由SDH終接設(shè)備，分插復(fù)用設(shè)備ADM，數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的光纖物理鏈路構(gòu)成。SDH幀結(jié)構(gòu)：（1）段開銷（SOH）：是在SDH中為保證信息正常傳輸所必須的附加字節(jié)，主要用于運(yùn)行、維護(hù)和管理。如幀定位，誤碼檢測(cè)、公務(wù)通信、自動(dòng)保護(hù)倒換以及網(wǎng)管信息傳輸；2，信息載荷（payload）：是SDH內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分；(3)管理單元指針（AU-PTR）：是一種指示符，主要用于指示Payload第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置。中繼距離設(shè)計(jì)三種方法：最壞情況法，統(tǒng)計(jì)法，半統(tǒng)計(jì)法 系統(tǒng)傳輸速率較低，光纖損耗系統(tǒng)較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制

L<=（Pt-Pr-2ac-Me)/(af+as+am)

(Pt為平均發(fā)射光功率dbm，Pr為接收靈敏度dbm，ac為連接器損耗db/對(duì)，Me為系統(tǒng)余量db,af為光纖損耗系統(tǒng)db/km，as為每千米光纖平均接頭損耗db/km，am為每千米光纖線路損耗余量db/km,L為中繼距離km)

系統(tǒng)傳輸速率較高，光纖線路色較大，中繼距離主要受色散（帶寬）的限制

L=ε*10的-6次/（Fb |Co|σλ)λ為下標(biāo)（Fb是線路碼速率MB/S，Co是光纖的色散系統(tǒng)ps/(nm*km),σλ為光源譜寬，對(duì)于多縱模激光器（MLM-LD)，ε=0.115，對(duì)于單縱模激光器（SLM-LD），ε=0.306）

從損耗限制和色散限制兩個(gè)計(jì)算要中，選取較短的距離，作為中繼距離計(jì)算的最終結(jié)果.復(fù)用原理：復(fù)用過程分為映射，定位，復(fù)用三步。第七章

摻鉺光纖放大器(EDFA)的工作原理：在摻鉺光纖（EDF）中，鉺離子（Er3+)有三個(gè)能級(jí)：其中能級(jí)1代表基態(tài)，能量最低;能級(jí)2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能能；能級(jí)3代表激發(fā)態(tài)，能量最高.當(dāng)泵浦光的光子能量等于能級(jí)3和能級(jí)1的能量差時(shí)，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)（1-3）.但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級(jí)2.如果輸入的信號(hào)光的光子能量等于能級(jí)2和能級(jí)1的能量差，則處于能級(jí)2的Er3+將躍遷到基態(tài)（2-1），產(chǎn)生受激輻射光，因而信號(hào)光得到放大。由此可見，這種放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)光能量的結(jié)果.為提高放大器增益，應(yīng)提高對(duì)泵浦光的吸收，使基態(tài)Er3+盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)。

摻鉺光纖放大器的分類：根據(jù)泵浦源所在位置不同分：同向（抗噪聲性能好），反向（輸出功率最大），雙向（兼上，但成本高）

EDFA的應(yīng)用：（1）中繼放大器（LA).在光纖線路上每隔一定距離設(shè)置一個(gè)光纖放大器，以延長(zhǎng)干線網(wǎng)的傳輸距離。（2）前置放大器（PA）.此放大器置于激光器前面，放大非常微弱的光信號(hào)，以改善接收靈敏度。（3）后置放大順（BA）.此放大器置于激光器后面，以提高發(fā)射光功率。

光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)此項(xiàng)技術(shù)為光波長(zhǎng)分割復(fù)用，簡(jiǎn)稱光波分復(fù)用技術(shù)。

WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有以下兩個(gè)形式：（1）雙纖單向傳輸（2）單纖雙向傳輸

WDM傳輸系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機(jī)，光中繼放大，光接收機(jī)，光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) WDM技術(shù)主要特點(diǎn)：（1）充分利用光纖的巨大帶寬資源（2）同時(shí)傳輸多種不同類型的信號(hào)（3）節(jié)省線路投資（4）降低器件的超高速要求（5）高度的組網(wǎng)靈活性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性

對(duì)于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA980nm泵浦方式的功率轉(zhuǎn)換效率高，980nm泵浦的噪聲系數(shù)小，因?yàn)楦菀走_(dá)到激發(fā)態(tài)。

第二篇：光纖通信技術(shù)考試要點(diǎn)

SCU

1.光纖損耗包括哪幾種？并敘述其機(jī)理。

2.光的輻射包括哪兩種形式？并比較二者的差別。

3.用同質(zhì)結(jié)做成激光器時(shí)閾值電流很大，不能連續(xù)工作。若做成雙異質(zhì)結(jié)，則

可實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)工作。試敘述雙異質(zhì)結(jié)的作用。

4.敘述光隔離器的工作原理（假設(shè)入射光為垂直偏振光）。

5.敘述電子在低能級(jí)和高能級(jí)之間躍遷的三種基本方式。

6.敘述光隔離器的工作原理（假設(shè)入射光為垂直偏振光）。

7.為什么光纖通信系統(tǒng)中所用的光源多為雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，而不是同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)？

8.光接收機(jī)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？

9，光纖通信系統(tǒng)中所用光源多為雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)解釋什么是雙異質(zhì)結(jié)，它的作用是什么？

10光發(fā)送機(jī)的自動(dòng)溫度控制的原理是什么？

11摻鉺光纖放大器（EDFA）有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？

12試解釋光電二極管的長(zhǎng)波截止現(xiàn)象。

13簡(jiǎn)述模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程。

14敘述光纖損耗的機(jī)理。

15畫出LD組件的構(gòu)成實(shí)例圖，并敘述其中主要組成元件的作用。

1.某1.3 μm、1.5 Gb/s長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)，光纖損耗（含連接損耗）為0.5 dB/km，兩端各有一接入損耗為1 dB的活動(dòng)連接器，采用InGaAs材料的PIN光接收機(jī)，靈敏度為250 nW，為實(shí)現(xiàn)中繼距離L＝56 km，則光源耦合進(jìn)光纖的最小平均光功率應(yīng)為多少毫瓦？（設(shè)系統(tǒng)裕量為6 dB）

2.利用全反射原理推導(dǎo)數(shù)值孔徑NA的表達(dá)式。并計(jì)算對(duì)于纖芯折射率n1為

1.48、包層折射率n2為1.46的階躍折射率光纖，其最大接收角為多少度？

3.某1.3μm數(shù)字PIN光接收機(jī)，工作于1Gb/s，有效噪聲帶寬60MHz，量子

效率90%，暗電流可忽略，負(fù)載電阻RL=100Ω，放大器噪聲指數(shù)為4dB，試求對(duì)應(yīng)于BER=10-9的接收機(jī)靈敏度。若要求BER=10-12，則接收機(jī)靈敏度為多少？（絕對(duì)溫度取300K）

4.某0.85μm，50Mb/s，10km光纖線路，采用LED光發(fā)送機(jī)，上升時(shí)間10ns，Si-PIN光接收機(jī)，上升時(shí)間15ns，多模漸變光纖的纖芯折射率1.46，纖芯—包層折射率差Δ = 0.01，色散參數(shù)D = 60ps/(nm.km)，LED光源譜寬50nm，試問系統(tǒng)能否工作于非歸零碼（NRZ）格式？

5.試推導(dǎo)LED的3dB光帶寬?f3dB?o與3dB電帶寬?f3dB?e之間滿足怎樣的關(guān)系。

第三篇：光纖通信

1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？

由于光纖中所傳信號(hào)的不同頻率成分，或信號(hào)能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號(hào)波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機(jī)理上說，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)色散和模式色散。前兩種色散由于信號(hào)不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號(hào)不是單一模式所引起。

2、分別說明G.652、G.653光纖的性能及應(yīng)用。

G.652 稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖，其性能特點(diǎn)是：(1)在1310nm波長(zhǎng)處的色散為零。(2)在波長(zhǎng)為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/(nm?km)。(3)這種光纖工作波長(zhǎng)即可選在1310nm波長(zhǎng)區(qū)域，又可選在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域，它的最佳工作波長(zhǎng)在1310nm區(qū)域。G.652光纖是當(dāng)前使用最為廣泛的光纖。

----G.653 稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將零色散點(diǎn)從1310nm位移到1550nm，實(shí)現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長(zhǎng)一致。這種光纖工作波長(zhǎng)在1550nm區(qū)域。它非常適合于長(zhǎng)距離單信道光纖通信系統(tǒng)

第四篇：光纖通信

光纖通信系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的全部設(shè)施，主要偶傳輸系統(tǒng)，用戶終端，接入設(shè)備和交換設(shè)備四個(gè)部分組成。

光纖傳輸系統(tǒng)一般有光發(fā)射機(jī)，光傳輸線路，光接收機(jī)等功能部分的組成電端機(jī)

就是電信通信中采用的載波機(jī)、電信號(hào)手法設(shè)備、計(jì)算機(jī)終端盒其它常規(guī)電子通信設(shè)備的總稱。電端機(jī)在發(fā)送端的任務(wù)就是吧模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在接收端則講光接收及處理后的信號(hào)送給用戶。

光發(fā)送機(jī)

由光源，驅(qū)動(dòng)電路和光調(diào)制器組成，光源是起核心。他利用電端機(jī)輸送載有信息的電信號(hào)通過光調(diào)制器對(duì)光源發(fā)出的連續(xù)廣播的振幅、相位或頻率進(jìn)行調(diào)制，從而輸出載有有用信息的光信號(hào)，再將該光信號(hào)耦合進(jìn)光纖傳輸線路。

光接收機(jī)

由光探測(cè)器，放大器和相應(yīng)的信號(hào)處理電路組成，光探測(cè)器是其核心部分，他把來自光纖的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因?yàn)楣馓綔y(cè)其輸出的電流很微弱，必須經(jīng)放大器將信號(hào)進(jìn)行增益放大；均衡器對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形，是輸出波形適合于判決，判決器和始終提取電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生，把均衡器輸出的波形信號(hào)恢復(fù)數(shù)字信號(hào)；由于在發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行了編碼，最后需要譯碼器將信號(hào)恢復(fù)到初始狀態(tài)。

就廣義而言，通信就是各種形式信息的轉(zhuǎn)移或傳遞。通常的具體做法是首先將擬傳遞的信設(shè)法加載(或調(diào)制)到某種載體上，然后再將被調(diào)制的載體傳送到目的地后，將信息從載體上解調(diào)出來。光纖通信系統(tǒng)中電端機(jī)的作用是對(duì)來自信息源的信號(hào)進(jìn)行處理，例如模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換多路復(fù)用等；發(fā)送端光端機(jī)的作用則是將光源(如激光器或發(fā)光二極管)通過電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；接收端的光端機(jī)內(nèi)有光檢測(cè)器(如光電二極管)將來自光纖的光信號(hào)還原成電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、再生恢復(fù)原形后，輸至電端機(jī)的接收端。對(duì)于長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)還需中繼器，其作用是將經(jīng)過長(zhǎng)距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號(hào)經(jīng)放大、整形、再生成一定強(qiáng)度的光信號(hào)，繼續(xù)送向前方以保證良好的通信質(zhì)量。目前的中繼器多采用光--電--光形式，即將接收到的光信號(hào)用光電檢測(cè)器變換為電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、再生后再調(diào)制光源將電信號(hào)變換成光信號(hào)重新發(fā)出，而不是直接放大光信號(hào)。近年來，適合作光中繼器的光放大器(如摻鉺光纖放大器)已研制成功，這就使得采用光纖放大器的全光中繼及全光網(wǎng)絡(luò)將會(huì)變得為期不遠(yuǎn)。

光纖通信系統(tǒng)是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需要傳送的電話，電報(bào)，圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，即將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩耍邮斩酥v收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后還原為消息。

光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成

第五篇：光纖通信

光纖通信課堂題目

1.SDH有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊STM-N。

2.準(zhǔn)同步數(shù)字體系的幀結(jié)構(gòu)中，如果沒有足夠的運(yùn)行和維護(hù)。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH設(shè)備有：終端復(fù)用器、再生器和數(shù)字交叉連接設(shè)備等。

6.在SDH幀結(jié)構(gòu)中，AU指針處于幀結(jié)構(gòu)左側(cè)1-9N

7.PDH復(fù)用成SDH信號(hào)必須經(jīng)過映射、定位、復(fù)用三個(gè)步驟。

8.9.我國(guó)采用的PDH信號(hào)的基群是。

10.STM-4傳輸一幀所用的時(shí)間為125u/s

11.STM-n信號(hào)一幀的字節(jié)數(shù)為12.對(duì)STM-1信號(hào)來說，每秒可傳的幀數(shù)為

1.什么叫自愈？ 二纖雙向通道專用保護(hù)環(huán)是怎么實(shí)現(xiàn)自愈的？

2.SDH的優(yōu)點(diǎn)？136頁(yè)

3.什么是段開銷？它可分為哪兩部分？138頁(yè)

143頁(yè)