光纤通信与系统设计总结

《光纤通信与系统设计总结》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、光纤通信与系统设计教学内容重点第一章概述光纤通信系统的光波波谱光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，光纤通信系统的优点容量大、损耗低、抗电磁干扰、保密性能好、体积小，重量轻、原材料丰富光纤通信系统组成以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成第二章光纤的结构与导波特性基本光学定义和定律：传播速度，反射现象（反射定律），折射现象（折射(Shell)定律），全反射条件光纤的结构和类型结构：折

2、射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层类型：按模式分：多模、单模ITU-T.G.652/G.653/G.655…光纤中光的传播理论－光线理论阶跃多模光纤：数值孔径:模间色散:传输容量限制：梯度多模光纤：…光纤中光的传播理论－波导理论光波导理论逻辑过程Maxwell方程波动方程场的解边界条件特征方程场的解传输常数模场分布波导方程式导模条件贝塞尔函数V参数单模光纤单模条件和截止波长最低阶高次模（LP11,TE01,TM01,HE21）的截止条件光纤只传输基模(HE11或LP01)单模工作波长范围截止波长

3、c单模条件高斯型场分布的1/e全宽度场分布向芯区集中模场直径(MFD)模场半径与光纤芯径w/aV模场直径有效面积：误差<0.02!!!第三章光纤中的信号劣化光纤的损耗吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗损耗系数：色散类型：模式色散、波长色散（材料色散、波导色散）、偏振模色散（极化色散）色散描述：相速与群速相速（等相面）：群速度（包络）：群延迟：光脉冲展宽：群速度色散（ps2/km)色散（ps/nm.km):单位长度群延迟差色散设计：波导色散特性取决于光纤的特性，如：芯径a，相对折射率差以及折射率分布等，可以通过改变

4、光纤特性来改变其色散特性色散影响比较PolarizationModeDifferential(disp.slope)WaveguideMaterialGradedindex,intermodalStepIndex,intermodalDispersiveFiberOutputPulseDT色散限制脉冲在光纤中传输距离z之后：高斯输入脉冲啁啾的高斯光脉冲啁啾(chirp):上啁啾或负啁啾ω高斯脉冲功率:t脉冲宽度:脉冲功率1/e强度点半宽:T0脉冲功率半极大值全宽度或半高全宽(FWHM):慢变包络：啁啾（ch

5、irp）参量C：C>0，从脉冲前沿到后沿瞬时频率线性增加上(负）啁啾），C<0，下（正）啁啾脉冲的不同部位对其中心频率产生了不同的偏离量上式表明：高斯脉冲经光纤传输后，仍保持为高斯脉冲，输出脉宽（1/e强度半宽度）为T1：式中：--色散长度:是距离z的归一化量度，在分析色散效应随距离变化时极为方便经光纤传输距离Z后的输出脉冲宽度T1结论：对于无啁啾脉冲C=0，无论2符号如何，色散将导致脉冲展宽对于啁啾脉冲，脉冲的展宽依赖于2和C的相对符号2C>0，高斯脉冲单调展宽；2C<0，脉冲初始窄化，而后迅速展宽

6、。在距离Zmin时达到最小宽度T1min色散对系统的限制判据：系统对脉冲宽度的限制B--传输码率研究表明，对于典型系统，当=0.491时，系统性能恶化量（功率代价）为2dB1、窄光源谱宽（忽略），高斯脉冲输入无啁啾脉冲（C=0），忽略高阶色散,利用前式，有脉冲展宽与初始脉宽有关，存在优化的初始脉宽使输出脉宽最小，由有：根据上述判据，有：色散对系统的限制2、宽光源谱宽系统（不可忽略）….3、超高斯输入脉冲….光纤的非线性特性基本概念受激光散射受激布里渊散射(SBS)受激喇曼散射(SRS)非线性折射率自

7、相位调制(SPM)互相位调制(XPM)四波混频(FWM)基本概念有效长度：L--实际传输距离－衰减系数（neper）有效面积:高斯近似下,Aeff=W2受激布里渊散射（SBS）功率阈值:特点、影响、抑制措施：受激喇曼散射（SRS）功率阈值特点、影响、抑制措施：非线性折射率克尔（kerr)效应（三阶极化效应）非线性系数：自相位调制（SPM）SPM导致的频率啁啾：色散将SPM诱导的相位调制转化为强度畸变脉冲的不同部位频率偏移量不同，且频率偏移量随着传输距离的增加而加大，即不断产生新的频率成分，在高斯脉冲的中心

8、区域产生线性上（负）啁啾。脉冲中所含频率成分在脉冲不同部位的重新分配，并不产生新的频率成分。SPM与色散的啁啾效应SPM色散T0前沿后沿T0前沿后沿2>02<0互相位调制（XPM）XPM导致的频率调制：信道走离与XPM：四波混频(FWM)新生的频率分量造成信道之间的串扰(同频串扰)：123在n信道的WDM系统中，可能的组合有种FWM与相位匹配（或色散）小的色散光纤，相位匹配易于满足