1、16 復習提綱 第一章知識點小結：1. 什么是光纖通信？ 3、光纖通信和電通信的區別。2. 基本光纖通信系統的組成和各部分作用。第二章知識點小結 1、光能量在光纖中傳輸的必要條件（對光纖結構的要求）。2、突變多模光纖數值孔徑的概念及計算。 3、弱導波光纖的概念。4、相對折射率指數差的定義及計算。 5、突變多模光纖的時間延遲。6、漸變型多模光纖自聚焦效應的產生機理。 7、歸一化頻率的表達式。8、突變光纖和平方律漸變光纖傳輸模數量的計算。第三章知識點小結1、纖通信中常用的半導體激光器的種類。 2、半導體激光器的主要由哪三個部分組成？3、電子吸收或輻射光子所要滿足的波爾條件。 4、什么是粒子數反轉分

2、布？5、理解半導體激光產生激光的機理和過程。 6、靜態單縱模激光器。7、半導體激光器的溫度特性。 8、DFB激光器的優點。9、LD與LED的主要區別 10、常用光電檢測器的種類。11、光電二極管的工作原理。 12、PIN和APD的主要特點。13、耦合器的功能。 14、光耦合器的結構種類。15、什么是耦合比？ 16、什么是附加損耗？17、光隔離器的結構和工作原理。第四章知識點小結1、數字光發射機的方框圖。 2、光電延遲和張馳振蕩。3、激光器為什么要采用自動溫度控 4、數字光接收機的方框圖。5、光接收機對光檢測器的要求。 6、什么是靈敏度？7、什么是誤碼和誤碼率？ 8、什么是動態范圍？9、數字光纖

3、通信讀線路碼型的要求。 10、數字光纖通信系統中常用的碼型種類。第五章知識點小結1、SDH的優點。 2、SDH傳輸網的主要組成設備。3、SDH的幀結構（STM-1）。 4、SDH的復用原理。5、三種誤碼率參數的概念。 6、可靠性及其表示方法。7、損耗對中繼距離限制的計算。 8、色散對中繼距離限制的計算。第七章點知識小結1、光放大器的種類 2、摻鉺光纖放大器的工作原理3、摻鉺光纖放大器的構成方框圖 4、什么WDM？5、光交換技術的方式 6、什么是光孤子？7、光孤子的產生機理 8、相干光通信信號調制的方式9、相干光通信技術的優點光纖通信復習第一章1.什么是光纖通信？光纖通信，是指利用光纖來傳輸光波

4、信號的一種通信方式2.光纖通信和電通信的區別。（1）電通信的載波是電波，光纖通信的載波是光波。（2）電通信用電纜傳輸信號，光通信用光纖傳輸信號。光纜具有比電纜更小的高頻率傳輸損耗3.基本光纖通信系統的組成和各部分作用?；竟饫w傳輸系統由光發射機、光纖線路和光接收機三個部分組成1.光發射機功能：是把輸入電信號轉換為光信號，并用耦合技術把光信號最大限度地注入光纖線路。核心：光源。要求光源輸出光功率足夠大，調制頻率足夠高，譜線寬度和光束發散角盡可能小，輸出功率和波長穩定，器件壽命長。2. 光纖線路功能：把來自光發射機的光信號，以盡可能小的畸變(失真)和衰減傳輸到光接收機。光纖線路由光纖、光纖接頭和光

5、纖連接器組成。光纖線路的性能主要由纜內光纖的傳輸特性決定。3. 光接收機功能：把從光纖線路輸出、產生畸變和衰減的微弱光信號轉換為電信號，并經放大和處理后恢復成發射前的電信號。核心：光檢測器。對光檢測器的要求是響應度高、噪聲低和響應速度快。光接收機把光信號轉換為電信號的過程，是通過光檢測器的檢測實現的。檢測方式有直接檢測和外差檢測兩種。第二章1、光能量在光纖中傳輸的必要條件。設折射率，纖芯為n1；包層為n2,則光能量在光纖中傳輸的必要條件是n1>n2。2、突變多模光纖數值孔徑的概念及計算。1. 突變型多模光纖(全反射導光) (1)相對折射率指數差（纖芯和包層折射率分別為n1和n2） 定義：

6、 弱導波光纖中n1和n2相差很少，則 n1+n2 =2 n1所以有：定義臨界角c的正弦為數值孔徑(Numerical Aperture, NA)。根據定義和斯奈爾定律設=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或c=12.2°。 NA表示光纖接收和傳輸光的能力。1）NA越大，纖芯對光能量的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好。2）NA越大 經光纖傳輸后產生的信號畸變越大3、弱導波光纖的概念。纖芯折射率為n1保持不變，到包層突然變為n2。這種光纖一般纖芯直徑2a=5080 m，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點是信號畸變大。帶寬只有1020 MHz·km，一般用于小容量（8

7、 Mb/s以下）短距離（幾km以內）系統。 4、相對折射率指數差的定義及計算。參考25、突變多模光纖的時間延遲?，F在我們來觀察光線在光纖中的傳播時間。根據圖2.4，入射角為的光線在長度為L(ox)的光纖中傳輸，所經歷的路程為l(oy)， 在不大的條件下，其傳播時間即時間延遲為式中c為真空中的光速。由式(2.4)得到最大入射角(=c)和最小入射角(=0)的光線之間時間延遲差近似為 6、漸變型多模光纖自聚焦效應的產生機理。漸變型多模光纖的光線軌跡是傳輸距離z的正弦函數，對于確定的光纖，其幅度的大小取決于入射角0， 其周期=2/A=2a/ ， 取決于光纖的結構參數(a, )， 而與入射角0無關。這說

8、明不同入射角相應的光線，雖然經歷的路程不同，但是最終都會聚在P點上，這種現象稱為自聚焦(SelfFocusing)效應。 漸變型多模光纖具有自聚焦效應，不僅不同入射角相應的光線會聚在同一點上，而且這些光線的時間延遲也近似相等。這是因為(1)光線傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速)，入射角大的光線經歷的路程較長，但大部分路程遠離中心軸線，n(r)較小，傳播速度較快，補償了較長的路程。(2)入射角小的光線情況正相反，其路程較短，但速度較慢。所以這些光線的時間延遲近似相等。 7、突變光纖和平方律漸變光纖傳輸模數量的計算。對于突變型光纖，g，M=V2/2； 對于平方律漸變型光纖，g=2，M=V2

9、/4。 8、歸一化頻率的表達式。 V= 見書22應該沒有小于等于2.405的9、單模條件和截止波長。單模傳輸條件為 V= 可以看到，對于給定的光纖(n1、n2和a確定)，存在一個臨界波長c，當<c時，是多模傳輸，當>c時，是單模傳輸，這個臨界波長c稱為截止波長。由此得到10、三種色散的定義。模式色散是由于不同模式的時間延遲不同而產生的， 它取決于光纖的折射率分布，并和光纖材料折射率的波長特性有關。材料色散是由于光纖的折射率隨波長而改變，以及模式內部不同波長成分的光(實際光源不是純單色光)，其時間延遲不同而產生的。這種色散取決于光纖材料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。 波導色散是由

10、于波導結構參數與波長有關而產生的， 它取決于波導尺寸和纖芯與包層的相對折射率差。 11、3dB帶寬的表達式及相關計算。（1）用脈沖展寬表示時， 光纖色散可以寫成 =(2n+2m+2w)1/2 式中n、m、w分別為模式色散、材料色散和波導色散所引起的脈沖展寬的均方根值。 將歸一化頻率響應|H(f)/H(0)|下降一半或減小3dB的頻率定義為光纖3dB光帶寬f3 dBf3 dB= 課本是441（分子）12、光纖損耗產生的機理。光纖的損耗在很大程度上決定了系統的傳輸距離。 各種機理產生的損耗與波長的關系，這些機理包括吸收損耗和散射損耗兩部分。 （1）吸收損耗1）SiO2引起的固有吸收（本征損耗） 由

11、電子躍遷引起的紫外吸收；由分子振動引起的紅外吸收 2）雜質引起的吸收。 過渡金屬(例如Fe2+、Co2+、Cu2+)、氫氧根(OH-)離子（2）散射損耗 1）瑞利(Rayleigh)散射（本征損耗）主要由材料微觀密度不均勻引起，與波長四次方成反比。2）由光纖結構缺陷(如氣泡)引起的散射13、非零色散光纖。是一種改進的色散移位光纖。在密集波分復用(WDM)系統中，當使用波長1.55 m色散為零的色散移位光纖時，由于復用信道多，信道間隔小，出現了一種稱為四波混頻的非線性效應。這種效應是由兩個或三個波長的傳輸光混合而產生的有害的頻率分量，它使信道間相互干擾。如果色散為零，四波混頻的干擾十分嚴重，如果

12、有微量色散，四波混頻反而減小。這種光纖在密集波分復用和孤子傳輸系統中使用，實現了超大容量超長距離的通信14、光纜纜芯的結構類型。保護光纖固有機械強度的方法，通常是采用塑料被覆和應力篩選。光纜一般由纜芯和護套兩部分組成，光纜的傳輸特性取決于被覆光纖。 1.纜芯通常包括： 被覆光纖(或稱芯線) 加強件 通常用楊氏模量大的鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維(Kevlar)做成。 2. 護套 護套起著對纜芯的機械保護和環境保護作用，要求具有良好的抗側壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力纜芯結構的特點，光纜可分為四種基本形式。（1）層絞式 把松套光纖繞在中心加強件周圍絞合而構成，采用松套光纖的纜芯可以增強抗拉強度

13、，改善溫度特性（2）骨架式 把緊套光纖或一次被覆光纖放入中心加強件周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內而構成。這種結構的纜芯抗側壓力性能好，有利于對光纖的保護。（3）中心束管式 把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強件配置在套管周圍而構成。這種結構的加強件同時起著護套的部分作用，有利于減輕光纜的重量。（4）帶狀式 把帶狀光纖單元放入大套管內， 形成中心束管式結構，也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內或松套管內， 形成骨架式或層絞式結構。帶狀式纜芯有利于制造容納幾百根光纖的高密度光纜，這種光纜已廣泛應用于接入網。 15、光纖特性參數的測量方法。（光纖的特性參數很多，基本上可分為幾何特性、光學特性和傳輸特性

14、三類。）每個特性參數有多種不同的測量方法基準法：嚴格按照定義進行測量的方法。替代法：在某種意義上與定義相一致的測量方法。當兩者有爭議時，應以基準法為準。光纖損耗測量有兩種基本方法：一種是測量通過光纖的傳輸光功率，稱剪斷法和插入法；另一種是測量光纖的后向散射光功率，稱后向散射法。 （看書）第三章1、光纖通信中常用的半導體激光器的種類。半導體激光二極管（LD） 發光二極管（LED） DFB 2、半導體激光器的主要由哪三個部分組成？激勵源、激光物質和諧振腔3、電子吸收或輻射光子所要滿足的波爾條件。電子在低能級E1的基態和高能級E2的激發態之間的躍遷有三種基本方式：受激吸收 自發輻射 受激輻射電子在E

15、1和E2兩個能級之間躍遷，吸收的光子能量或輻射的光子能量都要滿足波爾條件， E2-E1=hf12 (3.1)式中，h=6.628×10-34J·s，為普朗克常數，f12為吸收或輻射的光子頻率。 4、什么是粒子數反轉分布？設在單位物質中，處于低能級E1和處于高能級E2(E2>E1)的原子數分別為N1和N2。當系統處于熱平衡狀態時，存在下面的分布：式中， k=1.381×10-23J/K，為波爾茲曼常數，T為熱力學溫度。由于(E2-E1)>0，T>0，所以在這種狀態下，總是N1>N2。吸收物質：如果N1>N2，即受激吸收大于受激輻射。當光

16、通過這種物質時，光強按指數衰減。激活物質：如果N2>N1，即受激輻射大于受激吸收，當光通過這種物質時，會產生放大作用。N2>N1的分布，和正常狀態(N1>N2)的分布相反，所以稱為粒子(電子)數反轉分布。5、理解半導體激光產生激光的機理和過程。過程：由于限制層的帶隙比有源層寬，施加正向偏壓后，P層的空穴和N層的電子注入有源層。P層帶隙寬，對注入電子形成了勢壘， 注入到有源層的電子不可能擴散到P層。同理，注入到有源層的空穴也不可能擴散到N層。有源層的折射率比限制層高，產生的激光被限制在有源區內。 書本52頁機理：半導體激光器是向半導體PN結注入電流，實現粒子數反轉，產生受激輻射

17、，再利用諧振腔的正反饋，實現光放大而產生激光振蕩。6、靜態單縱模激光器。隨著驅動電流的增加，縱模模數逐漸減少， 譜線寬度變窄。這種變化是由于諧振腔對光波頻率和方向的選擇，使邊模消失、主模增益增加而產生的。當驅動電流足夠大時，多縱模變為單縱模，這種激光器稱為靜態單縱模激光器。 7、半導體激光器的溫度特性。注：激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個原因： 一是激光器的閾值電流Ith隨溫度升高而增大，二是外微分量子效率d隨溫度升高而減小。溫度升高時，Ith增大，d減小， 輸出光功率明顯下降，達到一定溫度時，激光器就不激射了。當以直流電流驅動激光器時，閾值電流隨溫度的變化更加嚴重。當對激光器進行脈沖調制時

18、，閾值電流隨溫度呈指數變化。 8、DFB激光器的優點。 單縱模激光器。 譜線窄， 波長穩定性好。 動態譜線好。 線性好。廣泛用于模擬調制的有線電視光纖傳輸系統中。 想詳細點就看書（57）9、LD與LED的主要區別（課件只是兩點，可看課后小結）（1）LD發射的是受激輻射光，LED發射的是自發輻射光。（2）LED不需要光學諧振腔， 沒有閾值。10、常用光電檢測器的種類。PIN光電二極管 雪崩光電二極管（APD）11、光電二極管的工作原理。光電二極管(PD)把光信號轉換為電信號的功能，是由半導體PN結的光電效應實現的。 （課本61）12、PIN和APD的主要特點。由于PN結耗盡層只有幾微米，大部分入

19、射光被中性區吸收， 因而光電轉換效率低，響應速度慢。為改善器件的特性，在PN結中間設置一層摻雜濃度很低的本征半導體(稱為I)，這種結構便是常用的PIN光電二極管。 隨著反向偏壓的增加，開始光電流基本保持不變。當反向偏壓增加到一定數值時，光電流急劇增加，最后器件被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓UB。APD就是根據這種特性設計的器件參考課本66 有性能的比較，上面只是概念13、耦合器的功能。功能：把一個輸入的光信號分配給多個輸出，或把多個輸入的光信號組合成一個輸出。對光纖線路的影響：插入損耗，反射和串擾噪聲14、光耦合器的結構種類。1）T形耦合器 功能是把一根光纖輸入的光信號按一定比例分配給兩根光纖，

20、或把兩根光纖輸入的光信號組合在一起，輸入一根光纖。主要用作不同分路比的功率分配器或功率組合器2）星形耦合器 功能是把n根光纖輸入的光功率組合在一起，均勻地分配給m根光纖， m和n不一定相等。這種耦合器通常用作多端功率分配器。 3）定向耦合器 其功能是分別取出光纖中向不同方向傳輸的光信號。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。 4）波分復用器/解復用器 這是一種與波長有關的耦合器，波分復用器的功能是把多個不同波長的發射機輸出的光信號組合在一起，輸入到一根光纖；解復用器是把一根光纖輸出的多個不同波長的光信號， 分配給不同的接收機。15、什么是耦合比？是一個指定輸出端的光功率Poc和全部輸出端的光

21、功率總和的比值，用%表示。16、什么是附加損耗？由散射、吸收和器件缺陷產生的損耗，是全部輸入端的光功率總和Pit和全部輸出端的光功率總和Pot的比值，用分貝表示Le=10lg17、光隔離器的結構和工作原理。（必考）隔離器就是一種非互易器件，其主要作用是只允許光波往一個方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到該器件致使器件性能變壞。插入損耗和隔離度是隔離器的兩個主要參數，對正向入射光的插入損耗其值越小越好，對反向反射光的隔離度其值越大越好課本72第四章1、數字光發射機的方框圖。（必考）功能：把電端機輸出的數字基帶電信號轉換為光信號，并用耦

22、合技術有效注入光纖線路。數字光發射機的方框圖如圖4.2所示，主要有光源和電路兩部分。光源是實現電/光轉換的關鍵器件，在很大程度上決定著光發射機的性能。電路的設計應以光源為依據，使輸出光信號準確反映輸入電信號。 課本792、光電延遲和張馳振蕩。輸出光脈沖和注入電流脈沖之間存在一個初始延遲時間，稱為電光延遲時間td，其數量級一般為ns。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， 稱為張弛振蕩，其振蕩頻率fr(=r/2)一般為0.52 GHz。張弛振蕩和電光延遲通信系統的影響（限制調制速率）： （1）當最高調制頻率接近張弛振蕩頻率時，波形失真嚴重，會使光接收機在抽樣判決時增加誤碼率

23、，因此實際使用的最高調制頻率應低于張弛振蕩頻率。 （2）電光延遲要產生碼型效應。當電光延遲時間td與數字調制的碼元持續時間T/2為相同數量級時，會使“0”碼過后的第一個“1碼的脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴重時可能使單個“”碼丟失， 這種現象稱為“碼型效應”3、激光器為什么要采用自動溫度控制？1）溫度升高，閾值電流增加，外微分量子效率減小，輸出光脈沖幅度下降。 2）由于激光器結區溫度的變化使得輸出光脈沖的形狀發生變化，這種效應稱為“結發熱效應”，“結發熱效應”將引起調制失真4、數字光接收機的方框圖。（必考）直接強度調制、直接檢測方式的數字光接收機方框圖示于圖4.14，主要包括光檢測器、前置放大器、

24、主放大器、均衡器、 時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制(AGC)電路。 2）主放大器和AGC決定著光接收機的動態范圍3）均衡器：目的是對放大器出來的已產生畸變(失真)的電信號進行補償，使輸出信號的波形適合于判決，以消除碼間干擾，減小誤碼率。 4）再生電路：包括判決電路和時鐘提取電路，它的功能是從放大器輸出的信號與噪聲混合的波形中提取碼元時鐘，并逐個地對碼元波形進行取樣判決，以得到原發送的碼流。時鐘提取的目的是為了實現收發同步。 5、光接收機對光檢測器的要求。光檢測器是光接收機實現光/電轉換的關鍵器件，其性能特別是響應度和噪聲直接影響光接收機的靈敏度。對光檢測器的要求如下： (1) 波長響

25、應要和光纖低損耗窗口(0.85 m、 1.31 m和1.55 m)兼容； (2) 響應度要高， 在一定的接收光功率下， 能產生最大的光電流； (3) 噪聲要盡可能低， 能接收極微弱的光信號； (4) 性能穩定， 可靠性高， 壽命長， 功耗和體積小。 目前，適合于光纖通信系統應用的光檢測器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)。6、什么是靈敏度？靈敏度Pr： 在保證通信質量(限定誤碼率或信噪比)的條件下， 光接收機所需的最小平均接收光功率Pmin，并以dBm為單位。由定義得到Pr=10lg靈敏度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。提高靈敏度意味著能夠接收更微弱的光信號7

26、、什么是誤碼和誤碼率？誤碼：把發射的“0”碼誤判為“1”碼，或把“1”碼誤判為“0”碼。誤碼率：光接收機對碼元誤判的概率稱為誤碼率(在二元制的情況下，等于誤比特率，BER)， 用較長時間間隔內，在傳輸的碼流中，誤判的碼元數和接收的總碼元數的比值來表示8、什么是動態范圍？動態范圍(DR)的定義是：在限定的誤碼率條件下，光接收機所能承受的最大平均接收光功率Pmax和所需最小平均接收光功率Pmin的比值，用dB表示。根據定義DR=10lg動態范圍是光接收機性能的另一個重要指標，它表示光接收機接收強光的能力，數字光接收機的動態范圍一般應大于15 dB。 由于使用條件不同，輸入光接收機的光信號大小要發生

27、變化，為實現寬動態范圍，采用AGC是十分有必要的。AGC一般采用直流運算放大器構成的反饋控制電路來實現。對于APD光接收機，AGC控制光檢測器的偏壓和放大器的輸出； 對于PIN光接收機，AGC只控制放大器的輸出。 9、數字光纖通信讀線路碼型的要求。在光纖通信系統中，從電端機輸出的是適合于電纜傳輸的雙極性碼。光源不可能發射負光脈沖，因此必須進行碼型變換，以適合于數字光纖通信系統傳輸的要求。數字光纖通信系統普遍采用二進制二電平碼，即“有光脈沖”表示“”碼， “無光脈沖”表示“0”碼。數字光纖通信系統對線路碼型的具體要求有： (1) 能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分量。這樣就可以減小基線漂移、

28、提高輸出功率的穩定性和減小碼間干擾， 有利于提高光接收機的靈敏度。 (2) 能給光接收機提供足夠的定時信息。因而應盡可能減少連“”碼和連“0”碼的數目，使“1”碼和“0”碼的分布均勻， 保證定時信息豐富。 (3) 能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼監測和公務通信。但對高速光纖通信系統，應適當減少冗余碼，以免占用過大的帶寬。 10、數字光纖通信系統中常用的碼型種類。擾碼、mBnB碼 （特點可以查看94） 插入碼第五章1、SDH的優點。與PDH相比， SDH具有下列特點：(1) SDH采用世界上統一的標準傳輸速率等級。最低的等級也就是最基本的模塊稱為STM-1，傳輸速率為155.520Mb/s

29、； 4個STM1 同步復接組成STM-4，傳輸速率為4×155.52 Mb/s=622.080 Mb/s。(2) SDH各網絡單元的光接口有嚴格的標準規范。因此， 光接口成為開放型接口，任何網絡單元在光纖線路上可以互連， 不同廠家的產品可以互通， (3) 在SDH幀結構中，豐富的開銷比特用于網絡的運行、 維護和管理，便于實現性能監測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能。 (4) 采用數字同步復用技術，其最小的復用單位為字節，不必進行碼速調整，簡化了復接分接的實現設備，由低速信號復接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐級進行。(5) SDH采用了DXC后，大大提高了網絡的靈活性

30、及對各種業務量變化的適應能力。2、SDH傳輸網的主要組成設備。SDH終端復用器TM、分插復用設備ADM、數字交叉連接設備DXC等網絡單元以及連接它們的(光纖)物理鏈路構成。3、SDH的幀結構（STM-1）。SDH幀結構是實現數字同步時分復用、保證網絡可靠有效運行的關鍵。圖 5.5 給出SDH幀一個STMN幀有9行，每行由270×N個字節組成。這樣每幀共有9×270×N個字節，每字節為8 bit。幀周期為125s，即每秒傳輸8000幀。對于STM1 而言，傳輸速率為9×270×8×8000=155.520 Mb/s。字節發送順序為：由上

31、往下逐行發送，每行先左后右。圖 5.5 SDH幀的一般結構 4、SDH的復用原理?？磿骺偨Y1075、三種誤碼率參數的概念。誤碼率是衡量數字光纖通信系統傳輸質量優劣的非常重要的指標，它反映了在數字傳輸過程中信息受到損害的程度。 BER是在一個較長時間內的傳輸碼流中出現誤碼的概率，它對話音影響的程度取決于編碼方法。（1）劣化分(DM) ：誤碼率為1×10-6時，感覺不到干擾的影響，選為BERth。選擇取樣時間T0為 1 min。選擇TL為1個月。定義誤碼率劣于 1×10-6的分鐘數為劣化分(DM)。HRX指標要求劣化分占可用分(可用時間減去嚴重誤碼秒累積的分鐘數)的百分數小于

32、10%。（2）嚴重誤碼秒(SES) ：由于某些系統會出現短時間內大誤碼率的情況，嚴重影響通話質量，因此引入嚴重誤碼秒這個參數。選擇監測時間TL為1個月，取樣時間T0為1s。定義誤碼率劣于 1×10-3的秒鐘數為嚴重誤碼秒(SES)。HRX指標要求嚴重誤碼秒占可用秒的百分數小于0.2%。（3）誤碼秒(ES) ：選擇監測時間TL為1個月，取樣時間T0為1s， 誤碼率門限值BERth=0。定義凡是出現誤碼(即使只有1bit)的秒數稱為誤碼秒(ES)。HRX指標要求誤碼秒占可用秒的百分數小于8%。相應地，不出現任何誤碼的秒數稱為無誤碼秒(EFS)， 指標要求無誤碼秒占可用秒的百分數大于92%

33、。6、可靠性及其表示方法。對光纖通信系統而言，可靠性包括光端機、中繼器、光纜線路、輔助設備和備用系統的可靠性。確定可靠性一般采用故障統計分析法，即根據現場實際調查結果，統計足夠長時間內的故障次數，確定每兩次故障的時間間隔和每次故障的修復時間?？煽啃裕菏侵冈谝幎ǖ臈l件和時間內系統無故障工作的概率，它反映系統完成規定功能的能力。 1. 可靠性表示方法 (1) 可靠性R和故障率。故障率：是系統工作到時間t，在單位時間內發生故障(功能失效)的概率。的單位為10-9/h, 稱為菲特(fit), 1fit等于在109 h內發生一次故障的概率。(2) 故障率和平均故障間隔時間MTBF。（3) 可用率A和失效

34、率PF。可用率A是在規定時間內，系統處于良好工作狀態的概率（課件）7、損耗對中繼距離限制的計算。如果系統傳輸速率較低，光纖損耗系數較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制。在這種情況下，要求S和R兩點之間光纖線路總損耗必須不超過系統的總功率衰減，即 L(f+s+m)Pt-Pr-2c-Me 或者L 式中，Pt 為平均發射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm)，c 為連接器損耗(dB)， Me 為系統余量(dB)，f為光纖損耗系數(dB/km), s為每km光纖平均接頭損耗(dB/km), m為每km光纖線路損耗余量(dB/km), L 為中繼距離(km)。8、色散對中繼距離限制的計算。如果系

35、統的傳輸速率較高，光纖線路色散較大， 中繼距離主要受色散(帶寬)的限制。為使光接收機靈敏度不受損傷， 保證系統正常工作，必須對光纖線路總色散(總帶寬)進行規范。 我們要討論的問題是，對于一個傳輸速率已知的數字光纖線路系統，允許的線路總色散是多少， 并據此計算中繼距離。對于數字光纖線路系統而言，色散增大，意味著數字脈沖展寬增加，因而在接收端要發生碼間干擾，使接收靈敏度降低， 或誤碼率增大。對于實際的單模光纖通信系統，受色散限制的中繼距離L可以表示為式中, Fb是線路碼速率(Mb/s)，與系統比特速率不同，它要隨線路碼型的不同而有所變化。C0是光纖的色散系數(ps/(nm·km)，它取決

36、于工作波長附近的光纖色散特性。為光源譜線寬度(nm)，對多縱模激光器(MLMLD)，為rms寬度，對單縱模激光器(SLMLD), 為峰值下降20 dB的寬度。 是與功率代價和光源特性有關的參數，對于MLMLD, =0.115, 對于SLMLD，=0.306。例子：以140 Mb/s單模光纖通信系統為例計算中繼距離。設系統平均發射功率Pt=-3 dBm, 接收靈敏度Pr=-42 dBm，設備余量Me=3 dB，連接器損耗c=0.3dB/對，光纖損耗系數f=0.35 dB/km, 光纖余量m=0.1 dB/km，每km光纖平均接頭損耗s=0.03 dB/km。把這些數據代入式(5.8)， 得到中繼

37、距離又設線路碼型為5B6B, 線路碼速率b=140×(6/5)=168 Mb/s, |C0|=3.0 ps/(nm·km)，=2.5 nm。把這些數據代入式(5.16)，得到中繼距離在工程設計中，中繼距離應取74 km。 在本例中中繼距離主要受損耗限制。 但是，如果假設|C0|=3.5 ps/(nm·km)，=3 nm，而上述其他參數不變，根據式(5.16)計算得到的中繼距離L65 km， 則此時中繼距離主要受色散限制，中繼距離應確定為65 km。注：對于波長為0.85 m的多模光纖，由于損耗大，中繼距離一般在20 km以內。單模光纖在長波長工作， 損耗大幅度降低

38、，中繼距離可達100200 km。在1.31m零色散波長附近，當速率超過1 Gb/s時， 中繼距離才受色散限制。在1.55 m波長上，由于色散大，通常要用單縱模激光器，理想系統速率可達5 Gb/s， 但實際系統由于光源調制產生頻率啁啾，導致譜線展寬，速率一般限制為2 Gb/s。采用色散移位光纖和外調制技術，可以使速率達到20 Gb/s以上。 第七章1、光放大器的種類(1)半導體光放大器（SOA）半導體光放大器的優點是小型化，容易與其他半導體器件集成； 缺點是性能與光偏振方向有關，器件與光纖的耦合損耗大。(2)光纖放大器摻鉺光纖放大器（EDFA）分布光纖拉曼放大器（DRA）非線性光纖放大器2、摻鉺光纖放大器的工作原理如圖，在摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個能級： 其中能級1代表基態， 能量最低；能級2是亞穩態，處于中間能級；能級3代表激發態， 能量最高。1）當泵浦(Pump, 抽運)光的光子能量等于能級3和能級1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態躍遷到激發態(13)。（2）但是激發態是不穩定的，Er3+很快返回到能級2（無輻射躍遷）。（3）如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3+將躍遷到基態(21)，產生受激輻射光，因而信號光得到放大。 注：從摻鉺光纖放大器的工作原理可以看出，光放大是由于泵浦光的能量轉換為信號光的結果。為提高放大