武汉理工大学光纤通信考试.doc

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1、第一章11970年，光纤研究取得了重大突破，使光纤通信可以与同轴电缆通信竞争，从而展现了光纤通信的美好前景。同时作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展，突破了把半导体激光器低温（-200℃）或脉冲激励条件下工作的研制，研制成功室温下振荡的镓铝砷双异质结半导体激光器（短波长），虽然寿命只有几个小时，但是它为半导体激光器的发展奠定了基础。2光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频带宽度约为200THZ，在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上。波分电磁波频谱3光纤通信优点1容许频

2、带很宽，传输容量很大2损耗很小，中继距离很长且误码率很小3重量轻，体积小4抗电磁干扰性能好5泄露小，性好6节约金属材料，有利于资源合理使用4光纤通信系统的基本组成。5直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，是输出光随电信号变化而实现的。技术简单，成本较低，容易实现，但是调制塑速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光器的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。调制速率快，技术复杂，成本高。第二章1光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比

3、包层更低，光能量主要在纤芯传输。2突变型光纤：纤芯折射率n1保持不变，到包层突然变为n2，故又称为阶跃折射率型光纤。纤芯直径2a=50-80um，光线以折线形状沿纤芯中心轴方向传播，信号畸变大。渐变型多模光纤：在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2.。纤芯直径50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，信号畸变小。单模光纤：折射率分布与突变性相似，纤芯直径8-10um，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。这种光纤只能传输一个模式，称为单模光纤，信号畸变很小。34不同入射角相应的光线，

4、虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在一点上，这种现象叫做自聚焦效应。渐变性多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。入射角大的光线经历路程较长，但大部分路程远离中心线，光线传播速度v(r)c/n(r)，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。入射角小的光线情况相反，路程短但是速度慢。5678色散：光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。模式色散：不同模式的传播时间不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长

5、特性有关。材料色散：由于广西那的折射率随波长而改变，以及波长部不同波长成分的光，其传播时间不同而产生的。波导色散：由于波导结构参数与包场有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。910色度色散：理想单模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散。材料色散和波导色散总称为色度色散，常见称为色散。11光纤损耗12吸收损耗：有SIO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。散射损耗：主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷引起的散射产生的。13多模ITU-T编号G1单模ITU-T编号G.652

6、常规ITU-T编号G.653色散移位ITU-T编号G.6541.55um损耗最小缆芯：包括被覆光纤和加强件两部分。被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。加强件起着承受光缆拉力的作用，通常处于缆芯中心，有时配置在护套中。护套：护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。第三章1光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光二极管或称激光器和发光二级管或称发光管。2受激吸收自发辐射受激辐射345机构中间有一层厚0.1--0.3um的窄禁带P型半导体，称为有源层。两侧分别为宽禁带的

7、P型和N型半导体，称为限制层。三层半导体置于基片上，前后两个晶体介质里面作为反射镜构成布里--珀罗谐振腔。DH激光器世家正向偏置电压后，P层空穴和N层的电子注入有源层。P层对电子形成势垒，注入到有源层的电子不可能扩散到P层。同理，注入到有源层的空穴也不可能扩散到N层。这样注入到有源层的电子和空穴就被限制在厚度为0.1-0.3um的有源层形成粒子数翻转分布，这时只要很小的外加电流，就可以使电子和空穴浓度增大而提高增益。另一方面，有源层的折射率比限制曾高，产生的激光被限制在有源区，因而电光转换效率很高，输出激光的阈值电流很

8、低，很小的散热体就可以在室温下连续工作。678温度特性：温度升高时，增大，减小，输出光功率明显下降。9发光二级管工作原理10光电二极管工作原理当连接电路闭合时，N区过剩的电子通过外部电路流向P区。同样P区的空穴流向N区，便形成了光生电流。当入射光变化时，光生电流随之变化，从而把光信号转换成电信号。11PIN型光电二极管工作原理光电