光纤通信复习小结 - - 西南交大

第一章小结： 光纤传输原理

结构（纤芯、包层、涂覆层）和分类（1.单模光纤和多模光纤 2、阶跃型折射率光纤和渐变型折射率光纤） 几何光学：

全反射（临界角{ EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT |?c?arcsinn2、最大入射角n1满足）

数值孔径（） 时延差（） 波动光学：

模式理论（确定的m、n使得U、W、确定，对应唯一场分布和传播特性，则为标量模）、单模条件（归一化截止频率、 单模传输条件：） 光纤特性参数

损耗(光纤对光波产生的衰减作用)

色散(单位线宽单位长度时延差、带宽分类：模式、材料、波导色散) 非线性效应(受激散射：受激拉曼散射和受激布里渊散射、折射率扰动) 光缆：缆芯、外护层、加强件 第二章小结 激光工作原理

受激吸收、受激辐射、自发辐射

泵浦、粒子数反转（价带电子密度N1少于导带N2的一种非热平衡状态）、谐振腔 半导体激光器

基本机构（有源区（增益区）、光正反馈装置（谐振腔）、频率选择元件（光栅）、光束方向选择元件（谐振腔）、光波导）

工作原理（激射条件：1、有产生激光的激活物质2、有产生粒子数反转分布的激励物质3、存在光正反馈的稳定自激振荡 谐振条件：）

阈值条件（或其中为增益系数） 工作特性（功率效率、 量子效率、 外量子效率）

半导体发光二极管（基本原理：自发辐射；当注入正向电流时，注入的非平衡载流子在扩散过程中复合发光。输出功率与注入电流成正比，无阀值）

直接调制（光强度调制IM；LD、LED）与间接调制（晶体的电光、磁光、声光效应）：本质区别在于间接调制的光源的发光和调制功能是分离进行的 光发射机：

第三章小结

光接收机的组成及各模块功能；

光电检测器：光电转换，对光解调，转换成电信号 前置放大器：对光电转换的微弱电信号放大

主放大器：提供足够增益，使信号放大到判决所需的电平

AGC电路：控制主放大器增益，使输出信号的幅度一定范围不受输入信号幅度影响 均衡滤波器：对放大输出的失真数字脉冲进行整形，保证判决时无码间干扰 判决器、时钟提取电路、再生器：对信号进行判决、恢复再生 光接收机的性能指标

接收灵敏度：误码率BER=p(1)P(0/1)+p(0)P(1/0)= [P(0/1)+P(1/0)]/2 灵敏度（dBm）

Lg 2=0.301 lg 3=0.4771 0dBm=1mW -30dBm=1uW 动态范围：

PIN光电二极管的工作原理

漂移电流：电子向N区漂移，空穴向P区漂移

扩散电流：电子和空穴扩散运动进入耗尽层，方向与漂流电流相同

I区的作用：扩大耗尽层宽度，使光子在耗尽区被充分吸收、该区接近本征、参杂很低，电阻很大，电场主要集中于该区。 PIN光电二极管的重要参数 上截止波长： 响应度： 量子效率

噪声 （Q因子：）

散粒噪声 PIN 量子噪声+暗电流噪声 APD 热噪声 第三章小结

模拟光纤通信系统：副载波复用 数字光纤通信系统：

SDH特点：(1)SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。

(2)SDH网络通过网络保护和网络恢复具有强大的自愈能力。 (3)采用数字同步复用技术，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。

(4)SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。

(5)在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、 维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。

(6)采用先进的指针调整技术，支持伪同步工作环境。

SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准

帧结构:STM-N等级帧大小：9行和270×N 列字节组成 帧周期：125?s

STM-N等级传输速率：fb=9×270×N×8/125?s 结构组成：段开销（SOH）、信息净负荷（Payload）、管理单元指针（AU-PTR） 几种典型光纤：G,652、G,653、G,654、G,655光纤

数字光纤通信系统设计

损耗受限：信号幅度降低：信道损耗： 传输距离： 最坏值，最大传输：

色散受限：信号波形失真、展宽 最坏值，最大传输： 光放大器

按工作介质分类：半导体光放大器和光纤放大器 按工作原理分类：受激辐射、非线性效应 工作原理、结构、特性参数和应用 第四章小结 光无源器件 工作原理：

性能参数：插入损耗： 回波损耗： 反射系数：

隔离度：与串扰互为相反数 功能

种类：连接器（活动链接、多次插拔）：损耗机理：纵向分离、横向错位、轴向倾斜、模场匹配、光纤端面反射

耦合器（耦合多路信号，分路）：耦合方程： 3dB耦合方程： 传输相位延时： 分光比： 偏振控制器、、M-Z滤波器、 F-P滤波器（） 光纤光栅（布拉格波长：；） 光隔离器（磁光效应：）

光环形器（任意方向输入，环行器中单一方向传输，下一端口输出）

光开关：机械光开关：低插损、低PDL、低串扰、低价格；开关动作时间长 微机械（MEMS）：体积小、易于集成

热光开关、电光开关、SOA（半导体光放大门型开关）、喷墨气泡光开关 复用器（干涉：）与解复用器 WDM（波分复用）系统

基本概念：不同波长的多个独立的光信号复用在一起在同一根光纤中传输 系统组成：集成式：光波分复用器、光放大器、解复用器 开放式：OUT（波长转换器）、光波分复用器、光放大器、解复用器 信道间距：0.8nm（1550nm，100GHz）： 第五章小结 光传送网(OTN)

分层结构：电路层、电通道层、电复用层、光层（光信道、光复用段、光传输段）、物理层 光交叉连接(OXC)： 光插分复用(OADM)

自动交换光网络(ASON)：

特点：1、控制为主的工作方式2、分布式智能3、多层统一与协调4、面向业务

三大平面：控制（完成呼叫、连接控制功能）、管理（实现对网络资源动态配置、性能监视等功能）、传送（提供用户信息端到端传输） 三种连接方式：交换、永久、软永久 无源光网络(PON)

分类：APON、EPON、GPON

基本结构：光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)、光分配网(ODN)；上行（TDM）与下行（广播）

关键技术：精确测距、突发工作模式、动态分配带宽 其它

色散补偿的基本原理：要通过各种线性或非线性方法，抵消各种色散系数，使总色散系数为0，使脉冲展宽为0；

传输光纤色散系数和长度：D1、L1，色散补偿光纤色散补偿系数和长度：D2、L2则： D1*L1+D2*L2=0

光纤损耗测量——背向散射法(OTDR)：只需在光纤一端测量

测量：1、光纤衰减系数2、检测物理缺陷和断点位置3、测定接头损耗位置、4光线长度 原理图：

曲线：

衰减系数：

半导体激光器特性测量:P-I特性测量、发射波长与发射光谱测量、调制响应特性测量 P-I曲线：

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