光纤通信小抄.doc

第一章 1、光纤通信的发展趋势，掺饵光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（DWMA）+非零色散光纤（NZDSF，即G655光纤）+光子集成（PIC） 2、基本光纤传输系统：光发射机:由光源，驱动器和调制器组成功能电信号—光信号；光纤线路：由光纤，光纤接头和光纤连接器组成；光接收机：由光检测器，放大器和相关电路组成功能光信号—电信号、 3、检测方式有直接检测和外差检测两种，目前，实用光纤通信系统普遍采用直接调制+直接检测方式 4、数字通信系统的优点：1抗干扰能力强，传输质量好2可以用再生中继，传输距离长，误码率低，容许频带宽，传输容量大3数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化，微型化，增强设备可靠性，有利于降低成本4适用各种业务的传输，灵活性大5容易实现高强度的必威体育官网网址通信 第二章 1、光纤由里向外由纤芯（折射率为n1），包层（折射率n2）涂敷层和护套组成，其中n1n2,光能量主要在纤芯内传输，光能量在光纤中传输的必要条件是n1n2, 2、实用光纤的三种基本类型：突变型多模光纤，渐变型多模光纤，单模光纤，还有如双包层光纤(可以得到在1.3—1.6um间色散变化很小的色散平坦光纤），三角芯光纤（可以作为长距离系统使用），椭圆芯光纤（有保偏功能） 3、数值孔径定义：定义临界角θc的正弦为数值孔径( NA） NA=n0sinθc=n1cosψc ， n1sinψc =n2sin90 °，n0=1，由式（2.2）经简单计算得到 式中Δ=(n1-n2)/n1为纤芯与包层相对折射率差。 NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)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。对于无损耗光纤，在θc内的入射光都能在光纤中传输。NA越大， 纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好; 但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。 所以要根据实际使用场合，选择适当的NA。 得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为 这种时间延迟差在时域产生脉冲展宽，或称为信号畸变。 由此可见，突变型多模光纤的信号畸变是由于不同入射角的光线经光纤传输后，其时间延迟不同而产生的。 5、自聚焦(Self-Focusing)效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在一点上 渐变型多模光纤具有自聚焦效应，突变型多模光纤的信号畸变是由于不同入射角的光线经光纤传输后，其时间延迟不同而产生的。 6、特征参数：光纤传输模式的电磁场分布和性质取决于特征参数u、w和β的值：u和w决定纤芯和包层横向(r)电磁场的分布，称为(纵向)传输常数。 Β决定纵向（z）电磁场分布和传输性质，所以称为（纵向）传输常数。 7、归一化频率： 模式截止:w=0(β=n2k)介于传输模式和辐射模式的临界状态 截止波长：单模传输与多模传输的界点：λc 单模条件: ≦2.405 λc λλc是多模传输;当λλc时是单模传输，这个临界波长λc称为截止波长，且有 V=2.405λc/λ 8、损耗和色散是光纤最重要的传输特性，损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输容量。 色散一般包括：模式色散、材料色散和波导色散。 模式色散：是由于不同模式的时间延迟不同而产生的；材料色散:是由于光纤的折射率随波长而改变以及模式内部不同波长成分的光其时间延迟不同而产生的；波导色散：是由于波导结构参数与波长有关而产生的。 色度色散：理想单模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散，材料色散和波导色散统称为色度色散。 9、损耗系数：α=10/Llg(Pi/P0) 损耗有：1吸收损耗2、散射损耗 3、辐射损耗 瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限 第三章 1、通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等 目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光二极管或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED)， 有些场合也使用固体激光器。  2、(1)受激吸收：在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴， (2)自发辐射:在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射， (3)受激辐射:在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射