光钎通信各章知识点.docVIP

概述 **什么是光纤通信？主要优点？ 答：所谓光纤通信，是指利用光导纤维（简称光纤）传输光波信号的一种通信方式。主要优点有：（1）传输频带宽、通信容量大。（2）传输损耗小。（3）抗电磁干扰能力强。（4）线径细、重量轻。（5）资源丰富。 **光纤通信与电通信的比较？ 答：光纤通信与电通信的主要差异有两点：一是用光作为传输信号；二是用光缆作为传输线路。 **光纤通信的调制、检测方式？ 答：目前采用比较多的一种基本方式，即是强度调制——直接检波（IM/DD）方式。 **光纤通信的组成？ 答：光纤数字通信系统主要由光发射端机、光纤、光中继器、光接收端机、监控及电源系统组成。 光纤与光缆 光纤的结构与分类 结构 光纤由纤芯、包层、一次涂覆层和二次涂覆层组成。 纤芯 包层 一次涂覆层（预涂层） 二次涂覆层 分类 按折射率分布 突变型（均匀型、阶跃型） 渐变型（非均匀型、梯度型） **按传输模式 单模光纤（给定工作波长上，允许传输单一导模的光纤）。 多模光纤（给定工作波长上，允许传输多个导模的光纤）。 2．2 阶跃型光纤 一、预备知识（1） 介质折射率n 真空中的光速 介质中的光速 反射定律： 折射定律： 即 全反射： 条件：① （光密→光疏） ② 为全反射的临界角， 现象为只有反射光，没有折射光。 预备知识（2） ：相对折射率差 **弱导光纤 二、阶跃光纤光射线的理论分析 几何光学对应射线理论；波动光学对应麦克斯韦方程。 相对折射率差： 射线的种类： **子午面：通过光纤轴线的平面。 **子午线：始终在同一子午面上通过的光射线。 斜射线：不在一个平面里，不经过光轴线的射线。 3、子午线的分析 φ：端面入射角 在 分界面，满足全反射条件——传输（导模，传导光） 在 分界面，不满足全反射条件——辐射光（辐射模） 最大激励角（最大接收角） ** 为导模； 为辐射模。 数值孔径NA **定义： **物理意义：表示光纤捕捉光射线的能力。NA大能力强。 **何谓弱导（波）光纤？它对光纤的NA和模式色散有什么影响？ 弱导波光纤即光纤纤芯的折射率略大于包层的折射率，即；因此小，则NA小，模式色散也小。 阶跃光纤的标量近似分析法 1、场方程中参量符号 归一化频率V——光纤的综合结构参数 ** ：纤芯折射率 ：包层折射率 ：纤芯半径（m） ：相对折射指数差 ：光在真空中的光波长（m） ：归一化频率（无量纲） 2、光纤中导模数量的估算 **阶跃光纤中， ——归一化频率 3、**举例 已知： 求： 和？ 解： 一根数值孔径为已知：0.20的阶跃折射率多模阶跃光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问： （1）其纤芯直径为多少？ （2）在1310nm波长上可以支持多少个模？ （3）在1550nm波长上可以支持多少个模? 解：（1）由，得到纤芯直径为 （2）当，有 得到模的个数为 （3）当，得到模的个数为 例，某光纤在1300nm处的损耗为，在1550nm波长处的损耗为。假设下面两种光信号同时进入光纤：1300nm波长的的光信号和1550nm波长的的光信号。试问这两种光信号在8km和20km处的功率各是多少？以为单位。 解：对于1300nm波长的光信号，在8km和20km处的功率各是 ， 对于1550nm波长的光信号，在8km和20km处的功率各是 ， 例、一段12km长的光纤线路，其损耗为。试回答： （1）如果在接收端保持的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？ （2）如果光纤的损耗变为，则所需的输入光功率为多少？ 解：（1）根据 定义 得到发送端的功率至少为 （2）如果光纤的损耗变为，则所需的输入光功率为 2．3 单模光纤 **定义：在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。 单模光纤传输条件 归一化截止频率 模式归一化截止频率： ， 传导； ，截止。 **阶跃型光纤，； …… 单模传输条件：** 截止波长 （工作波长） 单模传输； 则不能保证单模传输。 **例：已知阶跃型光纤 求（1）当，为保证单模传输，应取多大？ （2）当，为保证单模传输，应取多大？ 解：单模传输条件， （1） （2） 光纤的参数 2．4 光纤的传输特性 衰减 引起衰减的原因（知道名称） **吸收损耗：本征吸收和杂质吸收。 **散射损耗：瑞利散射损耗、材料不均匀引起的损耗和非线性散射损耗。 **弯曲损耗 衰减和衰减系数 ** ** 输入光功率 输出光功率 2、曲线