光纤通信基本理论
光纤通信基本理论
第四章光纤通信基本理论
一、填空题
1．光纤通信中所使用的光纤是截面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有(束缚)和传输光的作用。
2．光具有波粒二像性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的(粒子流)。
3．波动光学是把光纤中的光作为经典(电磁场)来处理。
4．光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，由于不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致(信号畸变)的一种物理现象。
5．在数字光纤通信系统中，色散使(光脉冲)发生展宽。
6．波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的(几何结构)所引起的。
7、光纤的非线性可以分为两类，即受激散射效应和（折射率扰动）。
8．当光纤中的非线性效应和色散(相互平衡)时，可以形成光孤子。
9．单模光纤的截止波长是指光纤的第一个(高阶模)截止时的波长。
10．单模光纤实际上传输两个(相互正交)的基模。
11、光纤通信是以（光波）为载频，以光纤为（传输媒介）的通信方式。
12、目前光纤通信在（1550nm）波段附近的损耗最小。
13、（数值孔径）表征了光纤的集光能力。
14、G．653光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将(1310)nm 附近的零色散点，位移到(1550)nm附近，从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。
15、G．655在1530-1565nm之间光纤的典型参数为：衰减<（0.25）dB/km;
色散系数在(1-6ps/nm·km)之间。
16、克尔效应也称作折射率效应，也就是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的（非线性）现象。
17、在多波长光纤通信系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的（调制），这种现象称（交叉相位调制）。
18、当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的（非线性）会导致产生其它新的波长，就是（四波混频）效应。
19、G．652光纤有两个应用窗口，即1310nm和1550nm,前者每公里的典型衰耗值为（0.34dB）,后者为（0.2dB）。
20、单模光纤的（模场直径）是作为描述单膜光纤中光能集中程度的度量。
二、单项选择题
1．将光纤的低损耗和低色散区做到1 450～1 650 rim波长范围，则相应的带宽为( B)THz。
A.2．5 B．25 C．5.0 D．50
2．阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上( B )而使能量集中在芯子之中传输。
A．半反射B．全反射
C．全折射D．半折射
3．多
模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是( A )的。
A．连续变化B．恒定不变C．间断变化D．基本不变
4．目前，光纤在( B )nm处的损耗可以做到0．2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A．1050 B．1550 C．2050 D．2550
5．石英光纤材料的零色散系数波长在( B )nm附近。
A．127 B．1270 C．227 D．2270
6．普通石英光纤在波长( A )nm附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。
A．1310 B．2310 C．3310 D．4310
7、非零色散位移单模光纤也称为(D )光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。
A．G．652 B．G．653 C．G．654 D．G．655
8、G.652光纤可以将2.5 Gbit/s速率的信号无电再生中继传输至少（ C ）公里左右。
A、200
B、400
C、600
D、800
9、由于SPM随长度而积累，因而是采用G．652光纤的单波长系统的基本非线性损伤，门限功率大约为（ A ）dBm。
A、18
B、28
C、38
D、48
10、光纤通信的波段在电磁波谱中的（ A ）区。
A、近红外
B、远红外
C、可见光
D、紫外线
11、一路数字电话所占用的带宽为（C ）。
A、4Kbit/s
B、16Kbit/s
C、64Kbit/s
D、256Kbit/s
12、用来描述传输系统可靠性的参数是（ D ）
A、传输数率
B、频带利用率
C、转换效率
D、误码率
13、单波光纤通信限制中继距离的主要因素是（ C ）
A、数值孔径和模场直径
B、纤芯直径和包层直径
C、衰减和色散
D、受激散色和克尔效应
14、光时域反射仪工作原理是根据光纤传输中的（ A ）理论来实现其相关
功能。
A、瑞利散射
B、拉曼散射
C、布里渊散射
D、克尔效应
15、表征光纤集光能力的光学参数为（ A ）
A、数值孔径
B、包层直径
C、模场直径
D、纤芯不圆度
16、ITU-T命名色散位移单模光纤为（ B ）光纤。
A、G..652
B、G..653
C、G. 654
D、G.655
17、ITU-T命名非零色散位移单模光纤为（ D ）光纤。
A、G.652
B、G..653
C、G.654
D、G.655
三、多项选择题
1．根据光纤横截面折射率分布的不同，常用的光纤可以分成( AB )。
A．阶跃光纤B．渐变光纤C．单模光纤D．多模光纤
2．光纤的损耗因素主要有本征损耗、( ABCD )和附加损耗等。
A.制造损
耗B．连接损耗C．耦合损耗D．散射损耗3．光纤通信所使用的低损耗窗口是( AC )和1310nm波段。
A．850 nm波段B．1050nm波段C．1550 nm波段D．2650 nm 波段
4．根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为( ABC )。
A．模式色散B．材料色散C．波导色散D．偏振模色散
5．单模光纤可以分为( ABCD )。
A．非色散位移单模光纤B．色散位移单模光纤
C．截止波长位移单模光纤D．非零色散位移单模光纤
6、光纤是由（ABC ）构成的圆柱介质光波导结构。
A、纤心
B、包层
C、涂敷层
D、缓冲层
7、光纤分类若按光纤传导电磁波模式数量可分为（AB ）。
A、单模光纤
B、多模光纤
C、石英光纤
D、套塑光纤
8、G.653光纤可以在1550nm波长的工作区毫无困难地开通长距离（AD）系统，是最佳的应用于单波长远距离传输的光纤。
A、10Gbit/s
B、14 Gbit/s
C、17 Gbit/s
D、20 Gbit/s
9、若按光纤横截面的折射率分类光纤可分为（CD ）。
A、单模光纤
B、多模光纤
C、阶越光纤
D、渐变光纤
10、光纤通信系统主要是由（ABC ）构成的。
A、光纤
B、光源
C、光检测器
D、光信号
11、克尔效应也称作折射率效应，在理论上，克尔效应能够引起下面不同的非线性效应，即（ABC）。
A、自相位调制
B、交叉相位调制
C、四波混频
D、受激散射效应
12、光纤衰减常数的常用测量方法有：（BCD ）。
A、近场扫描法
B、剪断法
C、插入损耗法
D、背向散射法
13、不是描述光纤的传输特性的参数为（ABD ）
A、数值孔径
B、包层直径
C、衰减
D、纤芯不圆度
14、光纤的受激散射效应是指（BC ）。
A、瑞利散射
B、喇曼散射
C、布里渊散射
D、微弯散射
15、引起光纤损耗的因素有（ABCD）
A、吸收损耗
B、散射损耗
C、弯曲损耗
D、微弯损耗
四、判断题
1．光纤是圆截面介质波导。(√)
2.在多模阶跃光纤的纤芯中，光按曲线传输，在纤芯和包层的界面上光发生反射。(×)
3．在渐变光纤中，光射线的轨迹是直线。(X)
4.光纤的折射率分布采取双曲正割函数的分布，所有的子午射线具有完善的自聚焦性质。(√)
5．材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比。(√)
6.偏振模色散是由于实际的光纤总
是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数β不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。(√)
7．在高强度电磁场中光纤对光的响应会变成线性。(×)
8.四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。(√)
9．为了保证单模传输，光纤的芯径较小，一般其为4～10?m。(√)
10、由于光纤双折射的存在，将引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化。(√)
11、按照ITU-T建议,2M信号的允许频偏范围是±50ppm。（√）
12、描述光纤的传输特性的参数为衰减和色散。（√）
13、描述光纤的几何特性的参数为纤芯不圆度和包层不圆度。（√）
14、在1310nm附近损耗值是0.34dB/km左右, 而色散趋于零的单模光纤为
G.652光纤。（√）
15、在光纤通信系统中可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。（√）
16、一根光纤可以完成光信号的双向传输。（√）
17、一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向的光信号应安排在不同波长上。（√）
18、纤双向传输不允许单根光纤携带全双工通路。（×）
19、光波是一种高频电磁波，不同波长（频率）的光波复用在一起进行传输，彼此之间相互作用，将产生四波混频（FWM）。（√）
20、射的结果将导致WDM系统中短波长通路产生过大的信号衰减，从而限制了通路数。（√）
21、利用低色散光纤也可以减少SPM对系统性能的影响。（√）
22、发生拉曼散射的结果将导致WDM系统中短波长通路产生过大的信号衰减，从而限制了通路数。(√)
23、在G.652光纤的1550nm窗口处，光纤的色散系数D为正值，光载波的群速度与载波频率成正比。(√)
24、激光器的功率过大会在光纤中产生非线性效应。(√)
25、多模光纤通信的工作波长是在短波长波段，即波长为850nm。(√)
26、PCM传输方式是指脉冲编码调制时分多路复用方式。(√)
27、单模光纤通信的工作波长是在长波长波段，即波长为1310或1550nm。(√)
28、通信光纤的工作波长越长，其固有损耗越小。(√)
29、风扇故障或机房温度过高，设备散热不好会导致传输设备出现大量误码或业务中断。(√)
30、非线性折射率和色散的相互作用，可以使光脉冲得以压缩，当二者相互平衡时，可以形成光孤子。(√)
五、简答
题
1．简述光纤通信的特点。
答：(1)频带宽，通信容量大；
(2)传输损耗低，无中继距离长；
(3)抗电磁干扰；
(4)光纤通信串
话小，保密性强，使用安全；
(5)体积小，重量轻，便于敷设；
(6)材料资源丰富。
2．简述渐变光纤的折射率分布。
答：渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯占中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。
3．简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。
答：由于光纤材料的折射率是波长入的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。材料色散主要是由光源的光谱宽度所引起的。由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。
4.解释什么是单模光纤的偏振色散？
答：所谓单模光纤，实际上传输两个相互正交的基模，在完美的光纤中，这两个模式有相同的相位常数，是互相兼并的。但实际光纤会有椭圆变形和制造过程中的残余应力等问题，这些因素使得两正交基模的传播常数不相等，这种现象叫做光纤的双折射，由于双折射，两模式的群速度不同，从而引起偏振色散。
5.解释什么是光通信中的斯托克频率？
答：当一定强度的光入射到光纤中时，会引起光纤材料的分子振动，低频边带称斯托克斯线，高频边带称反斯托克斯线，前者强度强于后者，两者之间的频
差称为斯托克斯频率。
6.简述光通信中的受激拉曼散射效应
答：当两个频率间隔恰好为斯托克斯频率的光波同时入射到光纤时，低频波将获得光增益，高频波将衰减，高频波的能量将转移到低频波上，这就是所谓的受激拉曼散射（SRS）。
7.在理论上，光通信中的克尔效应能够引起哪些不同的非线性效应？
答：在理论上，克尔效应能够引起下面三种不同的非线性效应，即自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）。
六、论述题
1．阐述光纤受激散射效应的定义、表现形式及其主要区别。
(1)定义。受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。
(2)表现形式。受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，
同时产生一个能皎为两个光子能量差的另一个能量子。
(3)主要区别。两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里
渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制在较低光功率下，这些散射可以忽略。当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。
2．阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。
答：折射率扰动主要引起自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、四波混频(FWM)和光孤子形成四种非线性效应。
(1)自相位调制。自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。它导致光谱展宽，从而影响系统的性能。
(2)交叉相位调制。交叉相位调制是任一波长信号的相位受其他波长信号强度起伏的调制产生的。交叉相位调制不仅与光波自身强度有关，而且与其他同时
传输的光波的强度有关，所以交叉相位调制总伴有自相位调制。交叉相位调制会使信号脉冲谱展宽。
(3)四波混频。四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。其产生原因是某一波长的入射光会改变光纤的折射率，从而在不同频率处发生相位调制，产生新的波长。四波混频对于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统影响较大，，成为限制其性能的重要因素。
(4)光孤子形成。非线性折射率和色散问的相互作用，可以使光脉冲得以压缩变窄。当光纤中的非线性效应和色散相互平衡时，可以形成光孤子。光孤子脉冲可以在长距离传输过程中，保持形状和脉宽不变。
3、阐述受激拉曼散射与受激布里渊散射的区别。
答：从现象上看，SBS类型于SRS，只是SBS涉及声子振动，而非分子振动。然而实际上两者实际上有三个重要区别，第一，峰值SBS增益比SRS大2个量级；第二，SBS频移(10-13GHz)和增益带宽(20-100MHz)远小于SRS的相应值；第三，SBS只出现在后向散射方向上，其影响要大于SRS。
4、举例说明由SPM引起的非线性影响的结果有几种可能?
答：由SPM引起的非线性影响的结果有两种可能：当使用色散系统D为负的光纤工作区时(例如C．653光纤的短波长侧或工作区色散为负的G.655光纤)，系统色散受限距离变短；当使用色散系数D为正的光纤工作区时(例如C．652光纤、C·653光纤的长波长侧，或工作区色散为正的C．655光纤)，系统色散受限距离反而会延长。
光纤通信复习题
考试题型 1. 填空题:10小题,每小题3分,共30分 2. 简答题:4小题,每小题10分,共40分 3.计算题:3小题,每小题10分,共30分
1. 1966年7月，英籍华人 高锟 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 2. 光放大器是基于 受激辐射 或 受激散射 原理，实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。 3. 光纤通信的最低损耗波长是1.55m μ，零色散波长是1.31m μ。 4. 光纤耦合器是实现 光信号的合路/分路 功能的器件。 5. 在单模光纤中，由于光纤的双折射率特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 偏振模色散 。 6. 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为 光波分复用 。 7. 光缆大体上都是由 缆芯 、 加强元件 和护层三部分组成的。 8. 光纤通信是以 光波 为载频率，以 光纤 为传输媒质的一种通信方式。 9. 允许单模传输的最小波长称为 截至波长 。 10. 光纤的 色散 和 损耗 是限制光纤通信线路中继距离的主要因素。 11. 激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现__ 粒子数反转_，这是激光器工作的先决条件。
1.什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有 哪些色散？ 2.简述光纤的损耗机理。 3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述光纤通信系统的工作过程。 4.简述LD和LED的工作原理？ 5.简述LD与LED的差别。 6.说明APD与PIN的工作原理及主要区别。 7.简述掺铒光纤放大器的基本构成及各部分的功能。 8.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件及扰码的作 用。 9.光端机主要由哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？ 10.光发送电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 11.光接收电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 12.简述如何测量光端机的平均发送光功率？ 13.简述如何测量光纤数字通信系统的误码率？ 14.简述如何测量光接收机灵敏度及动态范围？ 15.简述为什么光纤令牌环局域网是一种自愈网？ 16.简述全光通信网的关键技术。
光纤通信技术的发展历史
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
光纤通信课后习题参考答案邓大鹏
光纤通信课后习题答案 第一章习题参考答案 1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？ 答：第一根光纤大约是1950年出现的。传输损耗高达1000dB/km 左右。 2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。 答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。 系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。 中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。 3、光纤通信有哪些优缺点？ 答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。 第二章 光纤和光缆 1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？ 答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。 2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G .652光纤（常规单模光纤）、G .653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 （2）阶跃型光纤的折射率分布 () 2 1 ?? ?≥<=a r n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121? ????≥
光纤通信原理
光纤通信原理作业 1、 LP01是单模光纤中的基模，它是一种B模。 A. 双折射 B. 线极化 C. 圆极化 D. 园双折 2、在目前的实用光纤通信系统中采用A调制方式，即将调制信号 直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。 B. 间接 C. 外 D. 分接 3、费米能级E f可视为能级被电子占据的界限，它是反映物质中电子在各能级 上A的参量。 A. 分布 B. 跃迁 C. 辐射 D. 放大 4、电子占据某能级的几率服从A分布。 A. 费米统计 B. 柏松 C. 指数 D. 平方 5、色散位移单模光纤是在A um处，实现衰减最小和色散最小. A. 1.55 B. 1550 C. 1560 D. 1.5１ 6、零色散光纤是指工作波长为A nm的单模光纤，可获得最小的衰 减特性和特性。 ，色散 B. 1310 ，色散 C. 1.55 ，放大 D. 1.51，复用 光电检测器是利用材料的B，来实现光电转换的器件。 A. 受激吸收
B. 光电效应 C. 非线性 D. 受激辐射 8、光学谐振腔中的纵模是指腔中驻波沿轴向的分布状态，纵模间隔Δf= B。A. B. C. D. 9、光纤色散包括C、和模式色散。 单纵模、多纵模 B. 极化色散、多纵模 C. 材料色散、波导色散 D. 双折射、圆极化 10、受激辐射中产生一个C。 A. 菲涅尔现象 B. 费米能级 C. 全同光子 D. 耦合模式 11、光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、C μm。 B. 1550 C. 1.55 D. 1.51 12、当光纤纤芯的折射率与包层的折射率C时，称为弱导波光纤。
光纤通信复习题要点
第一章 光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程 广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相矢技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分 光通信发展受阻的原因：1 ?光向四面八方散射时，光强减弱2.不能通过障碍物 高银指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10上以下，光纤损耗就可以减小到10 dB/km 再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km o 光纤通信得以快速发展重要条件：1 ?低损耗光纤2.光源(半导体激光器) 全波光纤：能够在1260?1675nm整个范围内都可用来逬行DWD光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑 1 ?低损耗光纤的研制成功2.连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一?种玻璃丝，其材料是石英(SiO2),是通信网络中信息的优良传输介质 光纤通信的发展趋势1 ?光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展 2. 从^?速系统向高速系统发展 3. 从陆地向海地发展 4. 从光传输电交换向网络的全光化发展 5. 向光纤技术和以太技术结合的方向发展 光纤通信的优点： 1. 频带宽、传输容量大 2. 损耗小、中继距离长 3. 重量轻、体积小 4. 抗电磁干扰性能好 5. 泄漏小、保密性好 6. 节约金属材料，有利于资源合理使用 传统上，以服务范围把网络分为三类: (1)局域网，服务范围2 km，如以太网，信令环和信令总线； ⑵ 城域网，服务范围100 km，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统； (3)广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。 三代网络技术比较 1 ?全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限； 2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络 3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号逬行交换，这就是未来的第三代网络。 网络接入技术： 1 .xDSL 2.HFC 3.APON/EPON 4.AON 光具有两种特性:1.波动性2.粒子性 用光导歼錐进行迥倍址早就哪一年由谁提出爭 劭用密別禅(迸行通信盘卑祖1966年由英盈华人為锥提：1
光纤通信阶段作业
光纤通信阶段作业 道小题，共100.0分）一、单项选择题（共20 1310nm1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是 A 和 nm 。 A. 1550 B. 1480 C. 980 D. 1510 光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、2. 850nm、___C_______μm。 A. 1560 B. 1550 C. 1.55 D. 1.51 3. 渐变型光纤是指_____B______是渐变的。
A. 纤芯和包层的折射率 B. 纤芯的折射率 C. 包层的折射率 D. 模式数量 4. 当光纤纤芯的折射率与包层的折射率 C 时，称为弱导波光纤。 A. 差2倍 B. 相差很大 C. 差别极小 D. 相等 5.在阶跃型光纤中，导波的特性参数有 D 。 A. B. C. D. 6.阶跃型光纤中的主模是 B ，其截止时归一化频率 为。 A. B. C. D. 。在子午面上的光射线在一个周期内和该平面中心轴交叉两次，这种射线被称为B 7. A. 反射线 B. 子午线 C. 斜射线 D. 折射线阶跃型光纤中数值孔径的计算式为8. 。____C________________
A. B. C. D. 因素的影响。___________和9. 渐变型光纤子午线的轨迹方程受纤芯的折射率分布、___A________ A. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的轴向角 B. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的半径光线入射点处的轴向角、光线入射点处的NC. 0光线入射点处的轴向角、纤芯和包层发生全反射的入射角 D. 的折射指数分布光纤为多模渐变型光纤的最佳折射指数分布形式。 A 10. 渐变指数A. 2 ∞B. 1 C. 3 D. 渐变型光纤的最佳折射指数分布是指11. 型折射指数分布。___D_______ A. 立方线 B. 常数C. D. 平方光纤可以消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸____D_______12. 利用一段变。 A. 色散位移单模光纤非零色散光纤B. 色散平台光纤C. D. 色散补偿光纤 色散位移单模光纤是将零色散点从13. ______B_____移到___________处的光纤。 A. 1.55μm、1.31μm B. 1.31μm、1.55μm C. 1.3μm、1.31μm D. 0.85μm、1.55μm 14. 从时延差公式可见，多模阶跃型光纤的时延差与____成正比，多模渐变型光纤的时延差与____成正比，因此， ____D_______光纤的色散较小。 2、Δ、阶跃型Δ A. 2、阶跃型、ΔΔB.
光纤通信原理及应用
光纤通信原理及应用 摘要：光纤通信技术是利用半导体激光器等光电转换器将电信号转换成光信号，并使其在光纤中快速、安全地传输的一门新兴技术。光纤是一种理想的传输媒体，它具有传输时延低、高通信质量、高带宽、抗干扰能力强等特点。光纤在高速以太网中有着广泛的应用。论文主要分析了光电信号的转换、光纤通信的基本原理并介绍了光纤在通信领域中的一些应用。 关键词：光纤通信；光电转换；全反射 1. 引言 光纤是用光透射率高的电介质构成的光通路，它是一种介质圆柱光波导，它是用非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。光纤通信就是在发送端利用半导体激光转换器将电信号转换成光信号并利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，光波通过纤芯以全反射的方式进行传导，有光脉冲相当于1，没有光脉冲相当于0。同时，接收端利用光电二极管或半导体激光器做成光检测器，检测到光脉冲时将光信号还原成电信号。在由于可见光的频率非 常高，约为8 10MHz的量级，因此一能做到使用一根光个光纤通信系统的传输带宽远远大于其它的传输媒体的带宽。同时利用光的频分复用技术，就纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号，使得光纤的传输能力成倍地提高。 2.理论模型 在光纤通信系统的发送端使用光电信号检测电路将电信号转换成光信号，并使得光信号以大于某一角度入射到光通道，此时光信号在光纤以全反射的方式不断向前传输，并在接收端再将光信号转换成电信号进行进一步的处理。 2.1 光电信号检测电路的基本原理 光电检测电路主要由光电器件、输入电路和前置放大器组成。其中，光电检测器件是实现光电转换的核心器件，它把被测光信号转换成相应的电信号；输入电路为光电器件正常的工作条件，进行电参量的变换并完成前置放大器的电路匹配；前置放大器能够放大光电器件输出的微弱电信号，并匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。 2.1.1 光电信号输入电路的静态计算 图解计算法是利用包含非线性元件的串联电路的图解法对恒流源器件的输入电路进行计算。反射偏置电压作用下的光电二极管的基本输入电路如下：
《光纤通信技术》复习题答案
《光纤通信技术》复习题 一．基本概念 1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？ 答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在电磁波近红外区段。 2．光纤通信的特点？ 答：一、传输频带宽，通信容量大 二、传输损耗低，中继距离长 三、不怕电磁干扰 四、保密性好，无串音干扰 五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输 六、节约有色金属和原材料 七、抗腐蚀性能好 3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？ 答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。数值孔径表示光纤采光能力的大小。 在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。 光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。 4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？ 答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。分为模间色散和模内色散。模内色散又分为材料色散和波导色散。多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。 5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？ 答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。
光纤通信基础知识
光纤通信基础知识 基本光纤通信系统 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。下面是光通信系统图。 光通信系统图 数字光纤通信系统 光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。 电发射端机 主要任务是PCM编码和信号的多路复用。 多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulsecodemodulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
抽样是指从原始的时间和幅度连续的模拟信号中离散地抽取一部分样值，变换成时间和幅度都是离散的数字信号的过程。 抽样所得的信号幅度是无限多的，让这些幅度无限多的连续样值信号通过一个量化器，四舍五入，使这些幅度变为有限的M种（M为整数），这就是量化。由于在量化的过程中幅度取了整数，所以量化后的信号与抽样信号之间有一个差值（称为量化误差），使接收端的信号与原信号间有一定的误差，这种误差表现为接收噪声，称为量化噪声。码位数M越多，分级就越细，误差越小，量化噪声也越小。 编码是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。需要注意的是，此处的编码仅指信源编码，这和后面提到的信道编码是有所区别的。 现以话音为例来说明这个过程。我们知道话音的频率范围是300～3,400Hz，在抽样的时候，要遵循所谓的奈奎斯特抽样率，实际中按8,000Hz的速率进行抽样。为了保证通话的质量，在长途干线话路中采用的是8位码（28=256个码组）。这样量化值有256种，每一种量化值都需要用8位二进制码编码，那么每一个话路的话音信号速率为8×8＝64kbps。 奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。 多路复用技术包括：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。 时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。 频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段
光纤通信大作业
DWDM技术的现状与发展 摘要;随着公用通信网及国际互联网的飞速发展,人们对宽带通信提出了前所未有的要求,一些原有的通信技术,如时分复用(TDM)和波分复用(WDM)等已不能满足宽带通信的要求。在这种情况下,密集波分复用(DWDM)作为一种新兴的通信技术即应运而生。本文介绍了DWDM 技术出现的历史背景，分析了DWDM的基本原理，然后对DWDM的技术特点进行阐述，再介绍了DWDM的关键技术，研究DWDM在未来的发展趋势。 密集型光波复用（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能。这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。 一、应用背景 传统的光纤通信技术用一根光纤只传播一种波长的光信号，这无疑是对光纤容量的一种浪费。而 DWDM 系统是在现有的光纤骨干网上通过提高带宽，利用光纤丰富的带宽来进行不同波长光的传输，大大提高了光纤的负载能力。作为一种区别于传统光纤的激光技术，它通过利用单个光纤载波的紧密光谱间距，以达到在一根指定光纤中多路复用的目的，这样就可以更好的控制信号在传播过程中的色散和信号衰减，实现在一定数量光纤下传递信息容量最大化。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。这项技术的产生是对原先光钎数据传输技术的缺点的改进。原先光钎数据传输技术主要有两种：空分复用（SDM）和时分复用（TDM）。 空分复用（SDM）是靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。如果没有足够的光纤数量，通过重新敷设光缆来扩容，工程费用将会成倍增长。而且，这种方式并没有充分利用光纤的传输带宽，造成光纤带宽资源的浪费。作为通信网络的建设，不可能总是采用敷设新光纤的方式来扩容，事实上，在工程之初也很难预测日益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。因此，空分复用的扩容方式十分受限； 时分复用（TDM）可以成倍地提高光传输信息的容量，极大地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本，并且采用这种复用方式可以很容易地在数据流中插入和抽取某些特定
(整理)光纤通信复习题13
《光纤通信》自测题 第一章 一、填空题 通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是、和。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的区，波长范围为。 二. 选择题（有一个或者多个答案） 1. 目前光纤通信常用的窗口有（）。 A、0.85 μm B、2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm 2. 目前纤光通信常用的光源有（）。 A、LED B、LD C、PCM D、PDH 3. 光纤通信是以光波为载波，以（）为传播介质的通信方式。 A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线 三、简答题 1．光纤通信有哪些优点？ 2．为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？ 3．光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答案： 一、光纤光波0.85 μm 1.31 μm 1.55 μm近红外区0.7～1.7μm 二、1、ACD 2、AB 3、C 三、1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和维护，价格 低廉。 2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波，但频率差别很大。光纤通信用的近红外光（波长约1μm）的频率（约300THz）比电波（波长为0.1m～1mm）的频率（3～300GHz）高三个数量级以上。载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。 第2章 一、填空题： 1．光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。 2．单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。 3. 光纤通信的最低损耗波长是（），零色散波长是（）。 4.单模光纤中不存在（）色散，仅存在（）色散，具体来讲，可分为（）和（）。 5、光缆大体上都是由（）、（）和（）三部分组成的。 6、允许单模传输的最小波长称为（）。 7、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（），光纤与光源之间的耦合效率就越（）。 二、选择题（多选） 1、从横截面上看，光纤基本上由３部分组成：（）、（）、（）。 A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层 E、外面的包层
光纤通信技术发展历程、特点及现状
本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号：
目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45Mb/s，采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。在上世纪70
光纤通信作业附件
光纤通信作业 第一章：光纤通信 1、什么是光纤通信？系统的组成有哪些？ 光纤通信是利用光导纤维（SiO2）作为传输光波信号的通信方式 一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。 2、什么是光通信？ 3、光纤通信的优点？《每句话前半部分重要》 传输频带宽，通信容量大。 传输衰减小，传输距离长。 抗电磁干扰，传输质量好。 体积小、重量轻、便于施工。 原材料丰富，节约有色金属，有利于环保。 4、光纤通信的工作波长？ 5、WDM是指什么？DWD指什么？ 时分复用(TDM)方式。波分复用(WDM)方式。密集波分复用（DWDM）。 6、光纤从材料上可以分为哪几种？ 从材料上分为石英光纤、多组分玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等。 7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种？常见的插针端面有哪几种？12页 一种是永久性连接，一种是活动性连接。
从连接方式看光纤通信应用广泛的是：FC型、ST型、SC型 8、按缆芯结构分，光缆分为哪几种？ 9、光纤的制造分哪几个步骤？ 10、按材料分光纤分几种？与前题重复 11、无源器件的种类 无源器件包括：连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和光调制器等。 本章注意： 1、
2、 3、 4、 5、 6、
第二章：光纤通信的物理学基础 1、通过哪些现象可以证明光具有波动性。 光的波动性可以从光的干涉、光的衍射、光的偏振等现象得到证明。 2、什么叫光电效应？光电效应具有哪些试验规律？ 由于光的照射，使电子从金属中溢出的现象称为光电效应。 光电效应具有如下实验规律： 3、什么是光的吸收、光的色散和光的散射？ 光的吸收是指光波通过介质后，光强减弱现象。 光的色散是介质的折射率n 随光波波长λ变化的现象。()λf =n 当光通过介质时，偏离原来的方向而向四周传播，这种现象称为光的散射。 4、什么是自发辐射、受激吸收和受激辐射？
光纤通信原理试题__参考答案
光纤通信原理试题＿1 参考答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 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。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10 －19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e 错误！未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ） A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE 波；三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中，P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料，称为本征层（I ）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功
光纤现状及其发展
光纤通信的现状及其发展 光缆通信在我国已有20多年的使用历史，这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。下面简单描述我国光纤光缆发展的现状： 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在主干线(包括国家主干线、省内主干线和区内主干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今
后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。主干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。主干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的
光纤通信作业
第一章 1. 光纤通信有哪些优点 容许频带很宽，传输容量很大； 损耗很小，中继距离很长且误码率很小； 重量轻，体积小； 抗电磁干扰性能好； 泄露小，保密性能好； 节约金属材料，有利于资源合理使用。 2. 光纤通信系统有哪几部分组成？简述各部分作用。 信息源：把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。 电发射机：把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号。 光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。 光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。 光接收机：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。 电接收机：功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转换为基带信号。 信息宿：恢复用户信息。 第二章 1均匀光纤芯与包层的折射率分别为:45.1,50.121 ==n n 试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差△=？ （2）光纤的数值孔径NA=? （3）在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差?max =?τ 解：()121n n n -=? NA= ?≈-212 221n n n ()?≈= =?c L n NA c n L c n L c 12121max 22θτ 2.目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长 ?55.1,31.1,85.0321m m m μλμλμλ=== 损耗：在1.31，1.55存在低损耗窗口 色散：随波长增加，色散减小，带宽增加 所以采用1.31,1.55,0.85 3.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？ 长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度． ( 2 ）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长的增大，损耗呈下降趋势，且在1.31μm 和1 . 55μm 处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1 . 55μm. 4.光纤色散产生的原因及其危害是什么？ 答 光纤色散是由光纤中传输的光信号。由于不同成分的光时间延迟不同而产生的。光纤色散对光纤传输系统的危害有：若信号是模拟调制的，色散将限制带；是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率（容量） . 5.光纤损耗产生的原因及其危害是什么？ 答 光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。散射损耗主要由材料微观密度密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制．大损耗不利于长距离光纤通信。 第三章 1.设激光器的高能级和低能级的能量各为 12E E 和,频率为f ，相应能级上的粒子密度 12N N 和。计算 (1)当f=3000MHZ,T=300K 时，?12=N N (2)当?300,112===N N K T m 时，μλ (3)当 ，若.10,112==N N m μλ环境温度 T=？ ??? ? ???????-?? ? ??----====-30010381.110300010628.61111 2 216341 2e e e N N h f E E KT hf KT E E （2）6104.2124 .1?== =λ g E hf
光纤通信原理光纤传输原理图
光纤通信原理光纤传输原理图 光纤通信原理 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维 中的全反射原理而达成的光传导工具。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件。在使用光纤的通信系统中，不需将光信号转换为电信号，直接对光信号进行放大的一种技术。掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器)是1985年英国南安普顿大 学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤放大器的工作原理： 铒光纤放大器主要是由一段掺铒光纤（长约10-30m）和泵浦光源组成。其工作原理是：掺铒光纤在泵浦光源（波长980nm或1480nm）的作用下产生受激辐射，而且所辐射的光随着输入光信号的变化而变化，这就相当于对输入光信号进行了放大。研究表明，掺铒光纤放大器通常可得到15-40db的增益，中继距离可以在原来的基础上提高
100km以上。那么，人们不禁要问：科学家们为什么会想到在光纤放大器中利用掺杂铒元素来提高光波的强度呢？我们知道，铒是稀土元素的一种，而稀土元素又有其特殊的结构特点。长期以来，人们就一直利用在我学器件中掺杂稀土元素的方法，来改善光学器件的性能，所以这并不是一个偶然的因素。另外，为什么泵浦光源的波长选在980nm或1480nm呢？其实，泵浦光源的波长可以是520nm、650nm、980nm、和1480nm，但证明波长980nm的泵浦光源激光效率最高，次之是波长1480nm的泵浦光源。 掺铒光纤放大器的基本结构： EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值分别对应于1530nm和1550nm。 掺铒光纤放大器的优点:
光纤通信的复习题
北京邮电大学高等函授教育、远程教育《光纤通信技术》综合练习题及答案 适用于高等函授教育： 光纤通信、移动通信、计算机通信专业（专科）四年级 通信工程专业（高起本）五年级适用于远程教育：通信工程专业（专科）四年级 通信工程专业（高起本）五年级
第一部分习题 注:带*的为《光纤通信原理》的阶段作业题 一、填空题： 1. 矢量是指即有又有的量。 2．所谓场是指在空间或一部分空间中的分布。 3．梯度既有大小又有方向，是一。 4．积分形式的麦克斯韦方程为。 5．变化电场和变化磁场的相互激发，从而形成了的传播。 6．相位常数是。 7. 光的全反射是指的全反射，此时折射波是。 8. 导波是指。 波导是指 / 9. 光纤是。 10.所谓光纤通信是的一种通信方式。 11.光纤通信是以作为传输信号，是以作为传输线路。 12.在光纤通信中起主导作用的是和。 * 13.光纤通信的主要优点是、、、、、。 14.在光纤中，纤芯是由稍高的构成，它的作用是 。 15.目前实用的光纤通信系统普遍采用的是的光纤通信系统。 16.强度调制直接检波光纤数字通信系统是由、、 、、、构成的。 * 17.目前在光纤通信系统中采用的调制方式是。 *18.目前，实用光纤的三个低损耗窗口在、、附近,色散位移单模光纤是在处，实现和 . * 19.光波在均匀介质里，沿传播，当光射线遇到两种介质交界面时，将产生或。 20.均匀光纤的导光原理为，它的数值孔径表示了，定义式为，也可表示为。 21. 均匀光纤的光路长度的表示式为，对于长度和折射率确定的光纤来说，光路长度随着的变化而变化，从而不同光线经过光纤的不同，从而引起。