最新光纤通信复习纲要

光纤通信复习纲要

光纤通信期末复习纲要

一、总述

题型：判断（10% ）（1×10）+选择（24%）（2×12）+简答（25%）（4题）+计算（41%）（4题）

考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自

学，不考

要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语，

每次作业一定要会做

二、第一章光纤通信系统

1、光通信所用波长（红外、可见、紫外）

2、dB，dBm计算

3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率

v

λ=

f

4、一路话音信号速率

4、什么是光子？光子能量（以J为单位，eV为单位），会计算光线中的光

子数

5、光纤优点与缺点

三、光学概要

1、Snell定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小

2、数值孔径定义，计算

3、光斑尺寸的计算

四、波动学基础

1、α与γ的换算

Proof:

:dB km 10lgexp(2)

1dB 110lgexp(2)km

-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB km

γααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数

：传输距离

当时值就是；单位为=-==--=≈-

2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）

12212112122c c f f f c f c then f f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ??-?=-=

-= ???????== ???

???????=??=?= ???

3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算

Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长

变化的特性称为色散

Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.

Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of the waveguide.

L L ττ??????= ??????? ''n M L c τλλλ???=-?=-? ???

4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系

5、带宽距离积、NRZ ，RZ （50%）比特距离积计算

3()3()0.70.350.5NRZ dB electrical RZ dB optical R L L f L R L L f L L τττ???--?=?? ???

?=

=??? ???

?=?? ??? 6、谐振腔（F-P 腔）

1(1)222c m m

c f f f m c mc c f Ln Ln Ln

??+=-+=-= 2c

c o o c

o c c o

f f

f f c c

λλλλλλ?????===

7、平面边界上的反射，全反射临界角计算

1212

n n n n ρ-=+ 2

21212power reflected

R power incident

R n n R n n ρ≡=??-= ?+??

分界面上损耗计算

什么是消逝场？

五、 光纤波导

1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE

121

n n n -?=

00sin NA n α== 2、光纤损耗

Losses may be classified as:

Absorption

Scattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects

目前损耗水平是多少？主要限制因素是什么

3、归一化频率计算；

V is called the normalized frequency or V parameter

2a V NA πλ=

=

4、多模光纤模式数目计算

对于阶跃折射率光纤，若V>10

2

2V N =

对于抛物线分布折射率光纤，若V>10

2

4

V N = 5、单模传播条件

2.405V =<

a λ

< 2.4052a NA λπ<

单模工作区位于长波长有什么优点？

6、多模光纤中的畸变

阶跃折射率：11211122()()n n n n n n L cn cn c τ-????==?≈ ???

对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ????= ???

GRIN 优点是什么？

这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽.

因此总的脉冲展宽

:

τ?=modal modal pulse spread τ?=

dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ?=

那么总的色散可计算如下

()g M M L τλ???=-+? ???

7、单模截止波长

2.4052a

NA

λπ<= 那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:

c (2) 2.612.405

a NA a NA πλ==

8、在实际中，对于常见的通信用光纤，在其中传播的光是何种偏振的？

六、光源和光放大器

1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度与辐射波长

g i P W e η??= ???

P g W i η=

2、量子效率定义，计算。

LED P hf e P I e hf I η=

?每秒钟发射的光子数

每秒钟注入的电子－空穴对数＝＝

3、LED 模拟调制、数字调制时偏置电流选择，LED 正常工作时偏置电压选择

4、LED 带宽（电带宽）限制因素

5、LED 辐射图形：面发射：朗伯光，半功率角120度

边发射：120×30

6、激光器工作原理

三个条件：粒子数反转、阈值条件，相位条件

区分受激辐射与自发辐射基本概念

Spontaneous emission stimulated emission ，

7、P-I 特性斜率 与量子效率