光纤通信期末复习Word文档格式.docx

1、色散补偿技术。（3）技术现状：PDH、SDH、WDM、光电收发器、EPON超高速度、超大容量以及超长距离传输的光纤通信一直是人们追求的目标，光纤到户和全光网是人们希望早日实现的梦想。目前1.6Tbit/s的WDM系统已经大量使用，随着技术和业务的不断发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展。未来的高速通信网是全光网。它是以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，具有良好的透明性、开放性、兼容性以及可靠性，并且能够提供巨大的带宽，网络结构简单，组网非常灵活。要形成一个已WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立起真正的全光网络，必须要解决的问题是消除电光瓶颈，而光纤到户FTTH是解决从In

2、ternet主干网到用户的“最后一公里”瓶颈现象的最好方案。第2章光导纤维1、光纤的结构：目前，通信用的光纤绝大多数用石英材料做成的横截面积很小的双层同心圆柱体。光纤由 涂覆层、纤芯、包层 组成。 折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2，直径为2b。纤芯：纤芯位于光纤的中心部位（直径d1= 9 50m）。多模光纤的纤芯为50m，单模光纤的纤芯为910m。成份：高纯度的二氧化硅。还掺有极少量的掺杂剂（如二氧化锗，五氧化二磷）。作用：适当提高纤芯对光的折射率（n1），用于传输光信号。包层：位于纤芯的周围（直径d2= 125m），含有极少量

3、掺杂剂的高纯度二氧化硅。适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1 n2，这是光纤结构的关键，它是使光信号封闭在纤芯中传输。涂敷层：由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成。 作用：增加光纤的机械强度与可弯曲性。2、光纤的分类：目前在通信中使用较为广泛的光纤有两种：紧套光纤与松套光纤 。1）、按照光纤横截面折射率分布不同来划分：阶跃型光纤：纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶跃型光纤，称为：均匀光纤。渐变型光纤：如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变

4、型光纤，又称为：非均匀光纤。2）按照纤芯中传输模式的数量划分：多模光纤：在一定的工作波下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可采用渐变折射率分布多模光纤的纤芯直径约为50m。模式色散，仅适用于低速率、短距离通信 单模光纤：光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤单模光纤的纤芯直径较小，约为410m。适用于大容量、长距离的光纤通信。3）按照传输波长分类：（1）短波长光纤：0.85m（0.80.9m）用于短距离市话中继线路或专用通信网等线路.（2）长波长光纤：1.31.6m（主要1.3m和1.55m两个窗口）用于干线传输。4）按照使用材料的不同来分：玻璃光纤、全塑光

5、纤、石英系列光纤。3、阶跃型光纤的导光原理 1）相对折射指数差： 弱导波光纤：2）导波：携带信息的光波在光纤的纤芯中，由纤芯和包层的界面引导前进，这种波称为导波。形成导波的条件：能在纤芯界面上产生全反射的子午线才能在纤芯中形成导波，即子午射线只有满足: 才能在纤芯中形成导波（即满足全反射条件 ）。3）数值孔径NA：表示光纤捕捉入射光线的能力。4）阶跃型光纤中的光射线种类 子午射线 ：子午线在端面上的投影是一条直线斜射线：是不经过光纤轴线的空间折线。4、渐变型光纤的导光原理 1）渐变型的子午线不是直线，而是曲线。在轴线处折射指数最大；在纤芯和包层的交界面处折射指数最小为n2,即n2=n（a）.2

6、）得到最佳折射指数分布的前提条件：（1）均匀的激励；（2）恒定的光中心波长；（3）相同传输损耗的模式；最佳折射指数分布：这种在最大程度上减少模式色散的 n（r） 分布，称为渐变型光纤的最佳折射指数分布。双曲正割型和平方律型3）渐变型（平方律）光纤的最佳折射指数分布表达为：4）渐变型光纤的本地数值孔径 NA 渐变型光纤纤芯折射指数 n1 随半径r变化。因此，数值孔径NA 是纤芯端面上位置的函数。故，渐变型光纤纤芯在某一点的数值孔径可表示为：比较：阶跃型光纤的数值孔径渐变型光纤的数值孔径 NA 表征的意义：当折射指数越大时，本地数值孔径也越大，表示光纤捕捉射线的能力就越强。轴线处的折射指数最大，捕

7、捉射线的能力最强。例题：已知：渐变型光纤的折射指数分布为：试求：该光纤的本地数值孔径。解：5、用波动理论法分析光纤的导光原理 （1）阶跃型光纤的标量近似解法 归一化频率：P26 导波的数量：P32单模传输条件： 0V2.40483 （2）渐变型光纤的标量近似解法P26 最大导波数量：P37截止条件VVc；远离截止：V渐变光纤纤芯的折射指数为n1=1.5，相对折射指数差=0.01、纤芯半径a=25m。若0 =1m，求：该光纤的归一化频率值及其中传播的模数量。代入数据可得归一化频率为：最大传播模式数量 = 261 阶跃型光纤，若n1=1.5，0=1.31m， （1）若 =0.01，当保证单模传输时

8、，纤芯半径a应取多大？ （2）若纤芯半径a=5m，应怎样选择才能保证单模传输？（1）单模传输的条件 02.404832）若纤芯半径a=5m 2* 1.5 * * 5 能够产生激光的工作物质 泵浦源：使粒子数反转分布（N1 传输系统脉冲编码调制（PCM）通信系统中的接口码型: HDB3码、CMI码PCM系统中的码型并不都适于在数字光纤通信系统中传输。2、了解IM/DD光纤通信系统： 将光发、光中继、光收、备用系统、监控系统、电源（供电系统）结合起来就形成一个完整的光纤通信系统。备用系统：采用主备用、负荷分担等形式防止主系统故障。电源：大多数通信机房电源采用-48V。监控系统：监视系统的运行状态，比如：系统的温度、光功率等指标是否正常；控制系统的某些动作，比如：主备用系统切换指令等。3、掌握直接调制和间接调制1）直接调制：用电信号直接调制LED或LD的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现。它的特点是：成本低，易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限。2）间接调制：把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。调制速率高，但技术复杂，成本较高。只用在大容量的波分复用和相干光通信系统中。4、低速的光纤通信系统：采用IM/DD技术 新型光纤通信系统：采用多信道复用技术第5章 SDH&WDM1、SDH网由基本网络单元组成：终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再