《光纤通信》的复习技术分析.doc

《光纤通信》要点 第一章 概述 1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。2、光纤通信发展（1）（2） 3、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接口设备。 光纤光缆 光纤1、光纤三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。2、类光纤的： SIF，GIF； MMF，SMF；松套光纤，紧套光纤。、光传输理论光的射线传输理论几何导光原理：光纤是利用光的全反射特性导光；2、突变型折射率(（）光纤的临界角θc。(（2）数值孔径NA。 （）光纤的3、渐变型折射率（）光纤的光纤波动传输理论 1、光纤模式： 三、单模光纤SMF：只能传播一种模式（基模）的光纤。 (1、单模传输条件（截止条件）：当V2.405、λ截止波长λc时，光纤中传播的只有唯一HE11LP01）一个基模存在，其余模式全部截止。 单模光纤（1）G.652光纤（常规单模光纤／标准单模光纤）（2）G.653光纤（DSF色散位移光纤）（3）G.654光纤（光纤／低损耗光纤）（）G.655光纤（NZDSF非零色散位移光纤） 四、光纤传输特性色散损耗光纤色散1、色散：在光纤中传输的光信号，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。色散造成光信号传输波形的失真（畸变）。时域造成脉冲展宽，频域限制传输带宽。 (2、色散系数D：单位波长间隔（1纳米）的光经单位距离（1公里）光纤后的时延值。(3、光纤色散种类（1）模间色散。（2）材料色散。（3）波导色散色散色散色色散。 光纤损耗 (（1）损耗系数α：单位距离1公里光信号能量衰减的分贝值。dB/km] (（2）光纤损耗的机理种类吸收损耗散射损耗辐射损耗。(（3）光纤的三个低损窗口：850nm、1310 nm、1550 nm。、光缆 基本结构：缆芯和护层。结构分类：（）层绞式（）骨架式（）束管式（）带状式。（）（）（）（） 六、 1、剪断法：基本测量方法。2、插入法：光检测器输入前插入1～2m长的短光纤测量。3、后向散射法：利用反向光的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法。测量仪器称为光时域反射仪（OTDR）。 (OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。 (光纤通信常用仪器：（1）测量光功率的仪器使用光功率计，（2）用于光纤故障定位的仪器使用光时域反射仪（OTDR），（3）测量光链路误码率的仪器使用误码测量仪。 第3章 通信用光器件 一、相关物理基础 （一）原子能级和能带1、半导体三种能带：价带、禁带和导带。禁带：Eg= E C–EV。2、光子能量与光波频率之间的关系： E=hf。（1）光的波长、频率、速度三者间的关系是C=λf；（2）光子的能量EP与其频率f的关系是EP = hf；（3）光子的波长λ（nm）与其能量EP（eV）的关系是EP= 1.24/λ。 (光与物质的相互作用 1自发辐射：无外界激励而高能级电子自发跃迁到低能级，同时释放出光子。发光器件LED。2受激辐射：高能级电子受到外来光作用，被迫跃迁到低能级，同时释放出光子，且产生的新光子与外来激励光子同频同方向，为相干光。发光器件LD。受激吸收：低能级电子在外来光作用下吸收光能量而跃迁到高能级。光电器件PD。激光 ( “粒子数反转分布”：高能级上的电子数多于低能级上电子数的分布状态。 激光器结构1、激活物质增益物质：在外界足够强的泵浦源作用下，能够形成粒子数反转分布的物质。2泵浦源：以外部能量把处于基态的电子，激励抽运到较高的能级高能态的过程。3、光学谐振腔 （五）激光的产生条件1、振幅平衡条件（阈值条件）光的放大和损耗应满足的平衡条件2、相位条件 二、半导体激光器 1、半导体激光器工作原理：向半导体PN结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡。：半导体激光器结构（1）同质结构（2）异质结构 5、发射波长和光谱特性： （1）(（2）光谱特性：用FP谐振腔可以得到的是直流驱动的静态单纵模激光器。要得到高速数字调制的动态单纵模激光器，可以采用DFB分布反馈激光器。 （二）半导体激光器特性 1P-I特性曲线：输出光功率与注入电流变化的关系。I(Ith（阈值电流）时，激光器发出的是荧光；当I(Ith，激光器发出的是激光。 (2、激光器量子效率ηd：激光器输出光子数的增量与注入电子数的增量之比。 3、光谱特性： 4、频率特性：温度特性： （）分布反馈DFB激光器：有源层光分布式反馈的单纵模（SLM）的LD。：单纵模、发光二极管：结构发光：（1）（2）发光：发光二极管（1）面发光二极管。（2）边发光二极管特性 1P-I特