光纤通信技术复习提纲第一章概论小结、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定 距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67X 1014Hz3.75X 1014Hz之间，即波长在0.叩 m1.叩 m之间，属 于红外波段，将0.叩m0.叩m称为短波长，1.0p m1.叩m称为长波长，2.0p m以上称为超长波长。四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1) 传输频带极宽，通信容量很大；(2) 由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3) 串扰小，信号传输质量高；(4) 光纤抗电磁干扰，保密性好；(5) 光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6) 耐化学腐蚀；(7) 光纤是石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构：光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类：若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1 和包层的折射率n2是均匀常数。2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤 芯与包层交界处为包层折射率n2,纤芯的折射率不是均匀常数。3、单模光纤：单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4pm10pm范围内。4、多模光纤：多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50pm左右。二、光纤的光学参数1、相对折射率差：-纤芯折射率为n1，包层的折射率为n2,且n1n2。n1-n2差值的大小 直接影响着光纤的性能，为此引入相对折射率差这样一个物理量来表示它们相差的程度，用n1-n2表示.2、光纤的光学参数3、数值孔径4、光在光纤中的模式传输5、光纤的归一化频率V-为了表征光纤中所能传输的模式数目的多少，引入光纤的一个特征参数，即光纤 的归一化频率6、单模光纤的参数1、光纤的单模传输条件是归一化频率满足一定要求：2、截止波长-截止波长是单模光纤所特有的一个参数，通常用它可判断光纤中是否单模传输。与相对应的波长定义为光纤的截止波长-7、光纤的传输特性1、光纤的损耗-光纤损耗限制了光纤通信的最大直通距离。-产生光纤损耗的原因主要分为三种：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。(1) 物质的吸收作用将传输的光能变成热能，从而造成光功率的损失。吸收损耗有三个原因， 一是本征吸收，二是杂质吸收，三是原子缺陷吸收。(2) 光纤中出现折射率分布不均匀而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部，由此引 起的损耗称为本征散射损耗。又称瑞利(Rayleigh)散射。(3) 当理想的圆形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲，引起能量 泄漏到包层，这种由能量泄漏导致的损耗称为辐射损耗。2、光纤的色散-由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因 群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色 散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。-从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是 单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起8、常用单模光纤的性能及应用-1G.652称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：(1)在 1310nm波长处的色散为零。(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为.22dB/km， 但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm.km)。(3)这种光纤工作波长 即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区 域。G.652光纤是当前使用最为广泛的光纤。-G.653称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射 率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现 1550nm处最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合 于长距离单信道光纤通信系统。-G.655这种光纤在1550nm波长处色散不为零，故其被称为非零色散位移单模光纤。 它在1550nm波长区域具有合理的低色散，足以支持10Gbit/s的长距离传输而无需色散 补偿；同时，其色散值又保持非零特性来抑制四波混频和交叉相位调制等非线性效应 的影响。这种光纤主要适用密集波分复用传输系统。1. 光纤通信系统中所用的光器件有半导体光源、半导体光检测器以及无源光器件。2. 光源器件作用是将电信号转换成光信号送入光纤。常用的光源器件有LD和LED 两种，。3. LD由工作物质、激励源和光学谐振腔组成。4. LED与LD的区别是前者没有光学谐振腔，它的发光仅限于自发辐射，从而使所发 的光为荧光，是非相干光。5. 半导体光电检测器的作用是将电信号转换成光信号。常用的光电检测器有PIN和 APD两种。6. 无源光器件，常用的无源光器件有光连接器、光衰减器、光耦合器、光隔离器、光 环形器、光波长转换器、光开关、光滤波器和光纤光栅等。7. 半导体激光器：是向半导体P-N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输出激光。8、光与物质的三种作用形式光与物质的相互作用，可以归结为光与原子的相互作用，将发生受激吸收、自发辐射、 受激辐射三种物理过程。如图所示1 .光发射机与光接收机统称为光端机。光发射机实现E/O,光接收机实现O/E转换。各自的框图及作用？2. 数字光发射机基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、 光源的调制（驱动）电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。3. 对光源进行强度调制的方法分为两类，即直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。 通常直接调制适用于速率小于2.5Gbit/s的系统。间接调制适合于高速大容量的系统。4. 数字光接收机主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电 路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路。5. 光接收机的噪声主要来自光接收机内部噪声：包括光电检测器的噪声和光接收机的 电路噪声。光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD的倍增噪声； 电路噪声主要是前置放大器的噪声。6. 数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。7. 光中继器的主要功能有：补偿衰减的光信号；对畸变失真的信号波形进行整形。有两 种类型的中继器，传统的光电中继器和全光中继器。8. 在PDH光纤通信系统中，常使用的线路编码有分组码mBnB，1B2B （CMI、双相码） 和插入码。在SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。9. 什么是光分路耦合器？画出常用光分路耦合器的类型图？光分路耦合器是分路和耦合光信号的器件。功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分 路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合）。耦合器类型：（1）T形耦合器 （2）星形耦合器（3）定向耦合器（4）波分复用器/解复用器（也称合波器/分波器）如图所示。图3-20常用耦合器的类型光缆数字线路系统设计的基本方法是最坏值设计法。所谓最坏值设计法，就是在设计再生段 距离时，将所有参数值都按最坏值选取，而不管其具体分布如何。光缆型号例题设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的通信用室外光缆，包括12 根芯径/包层直径为50/125P m的二氧化硅系列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜 线径为0.9mm的四线组，且在1.31|J m波长上，光纤的损耗常数不大于1.0dB/km，模式带 宽不小于800MHzkm；光缆的适用温度范围为-20C+60C。该光缆的型号应表示为：GYGZL03-12T50/125 （21008） C+5X4X0.9。DWDM原理概述DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许 各载波信道在一条光纤内同时传输。通常把光信道间隔较大（甚至在光纤的不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM）， 而把在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用（DWDM）。DWDM的优越性（1）超大容量（2）对数据“透明”（3）系统升级时能最大限度地保护已有投资（4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性（5）可兼容全光交换DWDM器件DWDM器件分为合波器和分波器两种。合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。1. 光接入网基本概念及位置所谓接入网就是指端局到用户环路之间的所有机线设备，通常又称为用户网。光接入网（OAN）是指本地交换机或远端交换模块与用户设备之间采用光传输或部分 采用光传输的系统。OTDR用于光缆线路的施工、维护之中，可以进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头 衰减和故障定位等的测量。2. OAN的优点与功能（1）减少网路的维护运行费用，降低故障率。（2）利于开发新业务，特别是宽带多媒体业务，加强竞争力，提高业务收入。（3）大大延长传输距离，扩大交换机的覆盖范围。（4）引入OAN后，连接到用户设备的双绞线或同轴电缆段的长度很短，可实现宽带传 输，充分利用现有的巨大的网络投资。功能：OAN可为企事业单位和居民住宅用户服务；OAN工作于多厂家、多类型交换 机环境；OAN能提供所有原来铜缆网所提供的业务（主要是2Mbit/s以下速率的业务），并 能升级提供图像和数据等宽带业务。光时域反射仪光时域反射仪（OTDR）是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制 成的精密的光电一体化仪表。它是光缆线路施工和维护中常用的测试仪器。它可以测试光纤 故障点的位置、光纤衰减、光纤接头损耗以及光纤长度等，并且在屏幕上以图形曲线的形式 直观地表现出来，OTDR还可以自动存储测试结果，自带打印机。由于它可在光纤一端进行 测量，所以使用非常方便。光缆敷设方式光缆的敷设方式可以分为：架空光缆，管道光缆，直埋光缆，隧道光缆和水底光缆。习题演练、选择题1、目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是（B ）A. 半导体光放大器B.掺铒光纤放大器C.拉曼光纤放大器D.布里渊光纤放大器2、光纤通信指的是（ B ）A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式B以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式3、目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是（B ）A