1、第一章光纖通信的優點：容許頻帶很寬，傳輸容量很大 損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小 重量輕、體積小 抗電磁干擾性能好 泄漏小，保密性能好節約金屬材料（有色金屬），SiO2 提高光纖容量方式：提高波長速率增加復用波數 偏振復用加倍 光纖通信應用：通信網 數據網 數據網有線電視網 接入網AN 光纖傳感器光發射調制方式：內調制一一直接調制（簡單、實用、低速） 外調制一一間接調制（高速）第二章纖芯和包層的相對折射率差 = （n 1-n2） /n1 光纖基本類型：StepIndex Fiber, SIF )GradedIndex Fiber, GIF )Mode Fiber, SMF )(色散平坦光、

2、色散位移光纖、保偏光纖)突變型多模光纖（ 漸變型多模光纖（ 單模光纖（Single W型光纖一一?塑料光纖? 光子晶體光纖 數值孔徑NA0,(2NA J n； n；2t)時間延遲nJ n1L一 sec時間延遲差L 22niC c2nic2(NA)niLLdj22 22 V(n k-2) Ez(r)0V-,l/麥麥克斯韋方程組d Ez 1 dEz（r）dr2 r dr其中:k=2 n / 入=2 n f/c= o /c u2=a2(n1A2*kA2-3 人2)wA2=aA2*(3 a2-門2人2*心2)v2=u2+w2=a2*k2*(門1人2-門人2) 纖芯方程： d2Ea(r)dr21 dEz

3、(r) r dr2(Ura2v-)Ez(r) r(Ow r a)處， 電磁場應為有限實數；在包層 （r a）, 電磁場應消逝為零。U、w和3的值。光能量要在纖芯（0 w r w a）中傳輸， 在r=0 光能量沿徑向r迅速衰減，當r 時， 光纖傳輸模式的電磁場分布和性質取決于特征參數 橫向傳輸常數：U和w決定纖芯和包層橫向（r）電磁場的分布，稱為橫向傳輸常數;縱向傳輸常數：3決定縱向（Z）電磁場分布和傳輸性質，所以稱為（縱向）傳輸常數。n2kw3w n1k光纖歸一化頻率：vn；W22.4051 0光纖傳輸模式非常重要兩種情況：一種是模式截止，另一種是模式遠離截止。光纖傳輸特性：幾何、光學、機械等

4、特性，傳輸損傷，色散、損耗，非線性。? 色散：光在介質中傳播速度 v隨波長（或頻率）而變化的現象。色散一般包括：模式色散、材料色散和波導色散。 色散用脈沖展寬表示：At =（ At n人2+ At 口人2+ AV 2信號通過光纖后產生的脈沖展寬（T =1和At 2分別為輸入脈沖和輸出脈沖的I3dB光帶寬為T wA2)1/22i 21V 2或At =FWHM。21,Atf3 dB=沁丄 187(MHZ) 441(MHZ)傳輸常數:群時延:1(n cdn)d )ngng ndn d（群折射率）pl兩個參量表示光纖色散：群速度Vg=-;相速度乂色散系數：D,電磁波在波導折射率:n2w nef w n

5、1偏振模色散PMDPMD Dpmd0 441FGHZ),D PMD偏振模色散系數441色散與帶寬關系：f3dB （MHZ） （ns）?光纖損耗：輸入輸出功率關系：P0=Pi*exP（- a L）a = 10lg-P(dB/km) ,a 為損耗系數LPo吸收損耗：固有損耗，紅外損耗，紫外損耗；雜志損耗 散射損耗：銳利散射；結構缺陷散射光纖標準?G.651多模漸變型（GIF）光纖?G.652常規單模光纖?G.653色散移位光纖?G.654用于海纜?G655非零色散位移光纖損耗的機理該機理包括吸收損耗和散射損耗兩部分?吸收損耗是由Si02材料引起的固有吸收和由雜質引起的吸收產生的（Rayleigh）

6、散射和由光纖結構缺? 散射損耗主要由材料微觀密度不均勻引起的瑞利 陷（如氣泡）引起的散射產生的。瑞利散射：在介質中傳播的光波，由于材料的原子或分子結構隨距離變化而引起的散射。（或：尺度遠小于入射光波長的粒子所產生的散射現象。分子散射強度與入射光的波長四次方成反比，且各方向的散射光強度是不一樣的。）瑞利散射損耗是光纖的固有損耗，它決定著光纖損耗的最低理論極限。單模傳輸條件為：2 a V= 、懾 n； 2.405，對于給定的光纖（n 1、n2和a確定），存在一個臨界波長入C,當入 入c時，是單模傳輸，這個臨界波長入c稱為截止波長模式（mode）:在一定邊界條件下電磁場方程之解。弱導光纖：纖芯中最大

7、折射率和均勻包層最小折射率之差很小的一類光纖。光纖損耗測量方法：? 測量通過光纖的傳輸光功率，稱剪斷法和插入法;光纖損耗系數 a AgB/Km) , L為被測光纖長度(km), P1和P2分別為輸入光 功率和輸出光功率(mW或W);裝置：? 測量光纖的后向散射光功率，稱 后向散射法。瑞利散射光功率與傳輸光功率成比例。利用與被測光纖3p,檢測器放大器電平測量傳輸光相反方向的瑞利散射光功率來確定光纖損耗系數的方法，稱為后向散射法。正向和反向平均損耗系數：光纖的長度L : L舟；帶寬測量光纖帶寬測量有時域和頻域兩種基本方法。時域法是測量通過光纖的光脈沖產生的脈沖展寬，又稱脈沖法；頻域法是測量通過光纖

8、的頻率響應，又稱掃頻法。t = /I1，f3dB竺(MHZ)脈沖法(ns)第三章半導體激光器波長計算：hcEgP-I特性曲線：Prdhf 八Pth(IeIth), I th激光;每對復合載流子產生的光子數：量子效率:產生電子空穴對數入射光子數IeP?hf響應度:I pp?話(A/)wm/出輸10987.6.543210 20 40 6 工作電(b)IV Ith熒光；I閾值電流(p Pth)/hfP_e(I Ith)/e ThfI p hfPo e雪崩光電二極管(APD) 倍增因子：g卜,I PPoI P通過PIN測量：Ip光無源器件：連接器和接頭 光耦合器光隔離器與光環行器 光調制器光開關第四

9、章光發射機方框圖：張弛振蕩：當電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖會出現幅度逐漸衰減的振蕩。張弛振 蕩和電光延遲的光接收機方框圖后果是限制調制速率。靈敏度：定義：表示光接收機調整到最佳狀態時，能夠接收微弱光信號的能力。影響因素：噪聲、速率、波長、 動態范圍（DR）:定義：在限定的誤碼率條件下， 和所需最小平均接收光功率消光比、色散。光接收機所能承受的最大平均接收光功率PmaxP min的比值，用dB表示。根據定義：DR=1Olg p max（dB），動態范圍是光接收機性能的另一個重要指標, P min它表示光接收機接收強光的能力。要求大小：數字光接收機的動態范圍一般應 線路編碼：類型：擾碼、mBn

10、B碼、插入碼。二電平碼的缺點：?直流分量也會發生隨機波動（基線漂移）?容易出現長串連“1”碼或長串連“的定時誤差。? 不能實現在線（不中斷業務）的誤碼檢測，大于15 dB。0”碼，給定時提取造成困難或產生較大不利于長途通信系統的維護怎樣提升速率：mBnB碼在相同時隙內，傳輸1 倍。（？）mB nB碼換算（自己看）：第五章準同步數字系列（P DH）:1比特變為傳輸2比特，碼速提高了中國標準:亍點 t芻丄/-*-S , /fUtr PrW-牛BA* . jn# rw +-i :虎4TsOTai , X , .TjUSTsOTsl , * 占 亠，Tm訂PCM的 32個時隙：血同歩時隙屆戶吋?甫守吋

11、宙同戶I諂（線狀幀）1-4 次群速率：2.408Mb/s, 8.448 Mb/s, 34.368 Mb/s, 139.264 Mb/s.傳輸話路數：一次群-30路（？）（一路速率64Kb/s ）。同步數字系列(SDH):SDH幀結構：段開銷(SOH);信息載荷(Payload);管理單元指針(AU PTR)PDH與SDH的上下路區別(圖)：140/34 Mb/s分接PDH34/8 Mb/s8/34 Mb/s9SOHSTM- N載荷AU-P TRSOH(含 POH)270 XN2345* 9XN261 XN _!光信號發送順序r分接8/2 Mb/s 2/8 Mb/s分接-h n2 Mb/s (電

12、信號)USDH155 Mb/s I復接155 Mb/s光接口2 Mb/s (電信號)電復接/光34/140 Mb/s復光信號SDH的 155M/S 來源：=9 (行)X 270 X 8 ( bit )X 8000 (=1/125us ) =155.520 Mb/s 3個速率：? 段開銷(SOH)：對于STM 1而言，SOH共使用9X 8(第4行除外)=72 Byte 相應于576 bit。由于每秒傳輸 8000幀，所以SOH的容量為576 X 8000=4.608 Mb/s? 信息載荷(Payload):對于 STM1 而言，Payload 有 9 x 261=2349 Byte, 相應 于

13、2349X 8X 8000=150.336 Mb/s 的 容量。? 管理單元指針(AU PTR):對于STM1而言，AU PTR有9個字節(第4行), 相 應于 9X 8 X 8000=0.576 Mb/s。SDH 3種設備：? 終端復用設備TM? 分插復用設備ADM? 數字交叉連接設備 DXC中繼距離：C CML PtPr2ac M eafasam式中，Pt為平均發射光功率(dBm) ,Pr為接收靈敏度(dBm), a c為連接器損耗(dB/對),Me為系統余量(dB) , a f為光纖損耗系數(dB/km), a s為每km光纖平均接頭損耗(dB/km), a m為每km光纖線路損耗余量(

14、dB/km), L 為中繼距離(km)106受色散限制的中繼距離Fb是線路碼速率(Mb/s)(p s/(nm-km)C0是光纖的色散系數b入為光源譜線寬度(nm) :對于 MLM-LD, =0.115 ; 對于 SLM-LD, =0.306 第六章調制方式模擬基帶直接光強調制模擬間接光強調制? 頻率調制(FM)? 脈沖頻率調制(PFM) ? 方波頻率調制(SWFM)頻分復用光強調制副載波復用模擬電視光纖傳輸系統方框圖,f1f寬驅h動_/ _測寬放電電4放*路光纖路頻道1合離電電光接收機PIN光發射機LD放頻道2ff2s頻道NMi為調制器Di為解調器BP F為帶通濾波器LP為低通濾波器SCM模擬

15、電視光纖傳輸系統的優點：一個載波可以傳輸多個副載波，各個副載波可以承載不同類型業務，有利于數字和模擬混合傳輸以及不同業務的綜合和分離。SCM系統靈敏度較高，又無需復雜的定時技術，FM/SCM可以傳輸60120路模擬 電視節目，制造成本較低，因而在帶式傳輸網中競爭力強，發展速度快。可以滿足目前社會對電視頻道日益增多的要求，而且便于在光纖與同軸電纜混合的有線電視系統(HFC )中采用。什么叫副載波復用：N個頻道的模擬基帶電視信號分別調制頻率為f1,f2,f3,的射頻(RF)信號，把N個/光轉換。光信號經光纖傳輸后，由光接收機 N個頻道的電視信號。帶有電視信號的副載波 f1s, f2s, f3s,f

16、Ns組合成多路寬帶信號，再用這個寬帶信號 對光源(一般為LD)進行光強調制，實現電 實現光/電轉換，經分離和解調，最后輸出第七章 光纖放大器類型：摻稀土離子光放大器 半導體光放大器 非線性光放大器EDFA結構框圖：(a) 光纖放大器構成原理圖：(b) 實用光纖放大器外形圖及其構成方框圖 光波分復用概念：光波分復用(WDM : Wavelength DivisionMulti pl ex in g)技術是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技 術。其基本原理是在發送端將不同波長的 光信號組合起來(復用)，并耦合到光纜線 路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開 (解復用)，并作進一步處理，恢復出原電源監視泵浦*(a)輸出信號光隔離器光輸入+ 5 V0-V-5 V 熱 沉輸入隔離器輸入WD MT f 1 乂 I監視和泵浦監視告警電路和控制電路I泵浦LD PPp探測器I泵浦LD h激光器驅動輸入光輸出摻鉺光纖_a-輸出耦合器輸出隔離器 輸出WD M(b)簡稱光波分復用技術。信號后送入不同的終端， 因此將此項技術稱為光波長分割復用,WDM技術的主要特點：充分利用光纖的巨大帶寬資源同時傳輸多種不同類型的信號節省線路投資降低器件的超高速要求高度的組網靈活性