光孤子通信系统中自相似脉冲的研究
摘要在正常色散条件下，超短光脉冲在光纤放大器中可以演化成具有线性啁啾的自相似抛物脉冲，其演化结果可影响脉冲的压缩质量。本文采用分步傅里叶方法研究了在正常色散光纤放大器中，初始输入脉冲宽度、能量、光纤增益和色散系数对超短脉冲自相似演化结果的影响。发现色散长度是脉冲能否实现自相似演化的关键因素。当色散长度与光纤长度相近(几倍) 时，脉冲可以实现自相似演化；两者相差越大，脉冲的自相似演化程度越差。另外，增加初始脉冲能量可以加速脉冲的自相似演化，缩短自相似演化的距离。放大器总增益一定时，增益系数越大，脉冲受非线性扭曲的影响越大，使脉冲的自相似演化结果越差。
关键词增益色散抛物渐近，自相似脉冲，线性啁啾，正常群速度色散
ABSTRACT
In the condition of normal dispersion,ultrashort optical pulse can evolve into self similarity parabolic pulse with the chirp linear in fiber amplifier and its evolution results can affect the compression quality of the pulse.This paper present the affect of evolution result of the ultras hort pulse’s self similarity from initial input pulse width, energy, optical fiber gain and dispersion coefficient by using split step Fourier method in normal dispersion fiber amplifiers and find that the length of dispersion is the key factor of whether the pusle can achieve the self similarity evolution.When the length of dispersion is similar to(several times) that of
fiber,the pusle can achieve self similarity evolution.And the bigger the difference between them,the worse degree of self similarity evolution.In addition,increase initial pusle energe can accelerate the self similarity evolution of the pusle and shorten the length of self similarity evolution.When the total gain of the amplifier is certain,the greater the gain coefficient,the large the nonlinear distortion influence of the pusle,which contribute to worse self similarity evolution result of the pusle.
Key Words: Gain dispersion parabolic asymptote,Self similarity pusle, Linear chip,Normal GVD
目录
第一章绪论 (4)
1.1 题研究的背景及意义 (4)
1.2 本文研究的内容 (6)
第二章本课题研究的基础与方法 (5)
2.1 光纤放大器的基本特性 (5)
2.1.1 光纤放大器增益 (8)
2.1.2 光纤色散 (9)
2.1.3 光纤的非线性特性 (11)
2.2 光纤放大器中自相似抛物脉冲的形成及特点 (11)
2.3输入脉冲的自相似演化条件 (13)
2.4求解非线性薛定谔方程的分步傅立叶方法 (13)
2.4.1 光谱/时间窗口的选取 (15)
2.4.2 选择步长 (16)
第三章自相似脉冲的演化特性 (16)
3.1 恒定增益光纤中自相似脉冲演化数学模型 (16)
3.2 恒定增益光纤参量及算法程序 (18)
3.3 自相似脉冲恒定增益光纤中的演化 (19)
3.4 脉冲自相似演化的渐进性 (21)
3.4.1 脉冲演化的峰值渐进性分析 (21)
3.4.2 脉冲演化的脉宽渐进性分析 (24)
3.5 自相似脉冲在色散递减光纤中的演化 (25)
3.5.1 脉冲演化的理论分析 (26)
3.5.2 脉冲形状因子的介绍 (30)
3.5.3 对传输方程的Matlab仿真 (34)
总结 (38)
参考文献 (39)
附录程序................................................. 错误！未定义书签。
附录一................................................ 错误！未定义书签。
附录二................................................ 错误！未定义书签。
第一章绪论
1.1 题研究的背景及意义
自相似在光纤通讯领域有着很深远的意义，具有长途大容量，有效的提高脉冲功率，在传输过程中不会产生光波分裂，并且它的脉宽具有良好的线性啁啾，便于优质脉冲的压缩[1]。
普通孤子在功率提高时会产生光波分裂而无法获得高功率传输,尽管色散管理孤子可以承受比普通孤子大一个数量级的非线性相移,但其脉冲能量也只能比孤子能量大同样的倍数而自相似脉冲很好地解决了传输中脉冲的强度限制问题,它在高功率传播时,脉冲形状不改变(始终保持抛物线形状) ,具有抵御光波分裂的能力另外,所有的入射脉冲能量都转化在输出的自相似脉冲之中,能量没有损耗这与众所知的NL S 方程在没有增益的情况下的孤子解是不同的,因为在没有增益的情况下,给定的初始脉冲最终演化成一个具有固定振幅的孤子,其余的能量则以色散波的形式散发掉此外,自相似脉冲另一个吸引人的特性就是它严格的线性啁啾特性,这种严格线性啁啾导致高效的脉冲压缩,易于获得高功率的超短压缩脉冲特别地,这种脉冲自相似特性只由入射脉冲能量和光纤参量决定,而与初始脉冲形状无关所以光纤中脉冲的自相似性特性对于高功率的超短脉冲输出以及科学研究等领域具有非常重要的应用前景。
自相似在复杂的、非线性中的出现提供了很多显著的关于内在动态的信息。在初始条件的影响慢慢减弱且系统仍然远离极限状态时，自相似特性开始出现。此外，自相似的出现意味着一种可以应用于传输方程的数学分析的内在空间和时间次序的存在。例如，对称缩减技术有效的减少了系统的维数。一直以来，自相似特性在物理学和其它学科中也有这广泛的研究和应用。比
如，流体动力学、凝聚态物理、等离子物理、量子场论和生物物理学等领域。但在光学中，这种特性研究还处于初级阶段。自相似特性在研究光辐射模式的形成、HILL光栅的生长、受激拉曼散射、自写波导的演化和光波塌陷中都取得了一定的进展，而在非线性光纤学中的研究还处于初级阶段。最有意义的工作是关于抛物线的短脉冲在正群速度色散和强的非线性光纤中的自相
似传输的理论描述。众所周知，决定脉冲在光纤中传输的非线性Schrodinger 方程的解早已经得出，因此最近发现的自相似解是非常值得注意的。
光纤中的自相似现象，是指在光纤中的正常群速度色散、自相位调制和增益的共同作用下，能够产生能量被显著放大、具有很强线形啁啾而且其实域特征相似于抛物线形状的渐进形脉冲。特地地，这种自相似脉冲特性只与入射脉冲的初始能量和光纤参数有关，与入射脉冲的能量和形状无关。与在光纤中传输的光孤子相比较，自相似脉冲产生于高增益光纤的正色散区；具有很强的线形啁啾便于脉冲压缩；高功率传播时，具体有抵御光波分裂的能力；在一定的传输距离之内，自相似脉冲对相互作用后，其各自的特性不受影响等等。在光纤通信领域，寻找稳定的高功率、高能量和高比特率的超短脉冲，一直是国际上研究的热点和公馆的难点，所以，鉴于这些优良的特性，自相似光脉冲的研究立即引起了人们的极大关注。研究发现，如果采用色散渐减光纤的被动绝热放大对自相似激光脉冲进行放大和压缩同步进行，可以产生光纤通信系统中需要的高功率、高能量和高质量稳定的自相似超短脉冲，这是OTDM/DWDM通信系统研究和应用领域中具有非常重要关键技术之一。
1.2 本文研究的内容
本文先简要介绍光纤及数值算法，建立自相似演化的数学模型，并通过
脉冲在恒定增益光纤的数值模拟，为自相似脉冲的演化特性研究提供依据。在相同初始能量脉冲的前提下，研究在相同宽度不同形状(高斯形[3]和双曲正割形)的脉冲以及相同形状(高斯形)不同宽度的脉冲在恒定增益光纤中的传输演化过程，证实自相似脉冲演化与初始脉冲形状和脉宽无关。
重点研究了一种基于正常色散区间的色散递减光纤抛物线脉冲产生方案。数值计算表明:当脉冲在位于正常色散递减光纤中传输时,脉冲逐渐演化为抛物线形状,并且在脉冲的中心形成规则的线性啁啾,利用此啁啾可实现对脉冲的进一步压缩,得到高质量超短脉冲。对传输方程作了等效变换，使得脉冲在正常色散递减光纤中传输等同于在恒定的正常色散区间具有增益的光纤中传输的情况进而简化计算，对真实方程和等效方程分别进行了Matlab模拟仿真，并对仿真结果进行了对比验证，得出此等效法的可行性。
第二章本课题研究的基础与方法
2.1 光纤放大器的基本特性
最简单的光纤[4]是由折射率略低于纤芯的包层包裹着纤芯组成的，纤芯、包层折射率分别记做
n和2n,这样的光纤通常称为折射率阶跃光纤，以区别其他
1
折射率从纤芯到芯边缘渐渐变小的折射率梯度光纤。
图2-1阶跃折射率光纤的横截面和折射率分布示意图 图中，2a 为纤芯直径，2b 为包层直径，纤芯和包层的折射率都是常数，分别为n1和n2。为了满足光在纤芯内的全内反射条件，要求。在纤芯和包层分界面处，折射率呈阶跃式变化，用数学形式表示为
????
?≤≤<=b
r a a r n n n ,,21 (2-1)
图2-1给出了阶跃折射率光纤的横截面和折射率分布示意。描述光纤特性的两个参量是纤芯——包层相对折射率差Δ，定义为 12
1
n n n -?= (2-2)
以及由下式定义的归一化频率 1
22
2
012()
V k a n n =- (2-3)
式中，0
2/k πλ
=，α为纤芯半径，λ为光波波长。
参量V 决定了光纤中能容纳的模式数量。在阶跃光纤中，如果V<2.405，则它只能容纳单模，满足这个条件的光纤称为单模光纤。单模光纤与多模光
r
纤的主要区别在于纤芯半径，对典型的多模光纤来说，其纤芯半径
α
=25m μ~30m μ；而?的典型值约为3?3
10-的单模光纤，要求α<5m μ。包层
半径b 的数值无太严格的限制，只要它大到足以把光纤模式完全封闭在内就满足要求，对单模和多模光纤，其标准值为b=62.5m μ。因为研究非线性效应大多用的是单模光纤，除非特别说明，本文所涉及到的光纤均是单模光纤。 2.1.1 光纤放大器增益
这里重点讨论信号放大。从方程
()()(
)()[]gL g
k
P L P 2
2
2
33sinh 4110++= (2-4)
可得放大因子，利用方程
()()
2
2
02k P g -=
τγ (2-5)
可将其写为：
()()()()gL g P P L P G p 2
2
033sinh
10τγ+=≈ (2-6)
参量τ由方程：
()
21002
121,/2P P P P P P +==τ (2-7)
给定，当单泵浦波用于参量放大时，τ=1。增益表达式(12)与光纤拉曼放大器情况下得到的公式
s
p R p p s p R p E F g w dz
dF E F g w dz
dF -==,
1 (2-8)
相比，它们之间的主要差别在于，参量增益与相位失配k 有关，若不满足相位匹配条件，则放大器增益就会很小。在τ
γ0P k >>的极限条件下，由方程(2-5)
和(2-6)可得
()
()
2
2
2
0)
2(2sin
1kL kL L P G p τγ+≈ (2-9)
若相位失配严重，参量增益相当小，且随泵浦功率以20
P 增加。另一方面，若
相位严格匹配(k=0),则放大器增益变为
()L P G p τγ02exp 4
1=
(2-10)
2.1.2 光纤色散
光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。
在光纤中传输的光信号的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真，这种现象称为光纤的色散或弥散。
光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散三种。
这四种色散作用还相互影响，由于材料折射率n 是波长λ（或频率w ）的非线性函数，d2n/d2λ≠0，于是不同频率的光波传输的群速度不同，所导致的色散成为材料色散。
由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数，使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化，所产生的色散成为波导色散（或结构色散）。
偏振模色散指光纤中偏振色散，简称 PMD(polarization
modedispersion)，它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力
等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，引起信号失真。
不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。
色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。
由于不同频率分量对应于由
()
c n ω (c 为光速)给定的不同的脉冲传输速
度，因而色散在短脉冲传输中起关键作用。在数学上，光纤的色散效应可以通过在中心频率0ω处展开成模传输常数β的泰勒级数来解决
()()
()()()
2
010200112
!
m
m n c
m ω
βωωββωωβωωβωω==+-+
-++
- (2-11)
这里
()0
0,1,2,m m
m d m d ωωββω=??== ??? (2-12)
各阶色散都和折射率有关，一阶色散和二阶色散可由下面式子得到:
111g g
n dn n c v c d ωωβωω=??=
==
+ ??? (2-13)
2
2212dn d n c d d ωω
βωωω=??=+ ?
?? (2-14)
式中，g
n 是群折射率，g
v 是群速度[6]，脉冲包络以群速度运动。参量2β表示
群速度色散，和脉冲展宽有关。这种现象称群速度色散(GVD),2β是GVD 参量。
2β在波长1.27m μ附近趋于零，
对更长的波长则变为负值。2β=0处的波长称
为零色散波长D λ。然而，还应该注意的是，在λ=D λ附近的脉冲传输要求在方程(2-14)中包含三次项，系数3β称为三阶色散(TOD)参量。这种高阶色散效应能在线性和非线性区引起超短光脉冲的畸变，只有在脉冲波长λ趋近于
D
λ且差别只有几纳米时才需要考虑。
在光纤光学的文章中，通常用色散参数D 来代替2β，它们之间的关系为:
2
122
2
2d c
d n D d c d βπλβλ
λ
λ
=
=-
≈-
（2-15）
波导色散[7]对D(或2β)的影响依赖于光纤设计参数，如纤芯半径和纤芯—包层折射率差c ?光纤的这种特性可以用来把零色散波长D λ移到有最小损耗的1.55m μ附近。这种色散位移光纤在光通信系统中已有应用。根据在1.55m μ处D 是否为零，色散位移光纤可以分别称为零色散位移光纤和非零色散位移光纤，这些光纤已经商用。
根据色散参量2β或D 的符号，光纤中的非线性效应[8]表现出显著不同的特征。因为若波长λ
λ>)时，石英光纤表现为反常色散。由于在反
常色散区通过色散和非线性效应之间平衡，光线能维持光孤子[9]，使得人们在非线性效应得研究中，对反常色散区特别感兴趣。
色散的一个重要特性是，由于群速度失配，不同波长下的脉冲在光纤内以不同的速度传输，这一特性导致了走离效应，它涉及到两个或更多个交叠脉冲的非线性现象的描述中起了重要的作用。更准确地说，当传输得较快的
脉冲完全通过传输得较慢的脉冲后，两光脉冲之间的互作用将停止。两脉冲之间的分离程度由走离参量12d 确定，12d 定义为
()()()()1
112112212g
g d v v βλβλλλ--=-=- (2-16)
式中，1λ，2λ分别为两脉冲的中心波长，在这些波长处的1β由方程(2-14)计算。对脉宽为0T 的脉冲，可以定义走离长度W L 为
12||
W
T L d = (2-17)
对熔石英，在波长1λ=0.532m μ处，利用方程(1.2.10)计算图2-3中给出的12d 随2λ的变化。在正常色散区(2β>0),长波长脉冲传输得快，反常色散区的情况恰好相反。例如，2λ=1.06m μ处的一脉冲和2λ=0.532m μ处的一脉冲共同传输，它们将以约80ps/m 的速度彼此分离开来，对于0T =20ps 的脉冲，其对应的走离长度仅为25cm 。群速度失配在涉及到交叉相位调制这种非线性效应是起很重要的作用。 2.1.3 光纤的非线性特性
在高强度电磁场中任何电介质对光的响应都会变成非线性，光线也不例外。从其基能级看，介质非线性响应的起因与施加到它上面的场的影响下束缚电子的非谐振运动有关，结果导致电偶极子的极化强度P 对于电场E 是非线性的，本文中不作深入研究
2.2 光纤放大器中自相似抛物脉冲的形成及特点
在正常色散光纤放大器中,输入脉冲的自相似演化可用有增益的非线性薛定谔方程来描述
()
2
2
2
22=+??
-
??ψψγβψψT
z D z
i ， (2-18)
式中z 为传输距离,ψ为脉冲的慢变包络, T = t -z/ vg 为相对延
时系时间,g 为光纤增益系数,β2 为二阶色散系数,γ 为非线性系数.在传输演化距离(2-17) 式的一个渐近自相似抛物脉冲解
()()()
[]
()[]()z T T T z i ex z T T
z g A T z p p ≤-=
,,[/13
exp
,2
12
2
0φψ (2-19)
在()z T T
p >时，()(
)
in
U A T z ,2/.0,3
12
0γβψ=
=为初始输入脉冲的能量。有效脉冲
宽度()z T p 和相位φ分别为
()()
()3
exp
2/60
2
12z g g
A z T γβ=
(2-20)
()()2
2
2
0063
2exp
23,T
g z g g
A T z βγφφ-
+
= (2-21)
由(4) 式可知,自相似抛物脉冲具有严格的线性啁啾. 另外, 自相似抛物脉冲也具有抛物形状的频谱 . 图1 (a) 给出了(2-18) , (2-19)式的自相似抛物脉冲形状随传输距离的演化示意图. 借助图2-1a) 的结果和图2-1b) 所示的严格线性啁啾,同时根据其是否具有典型的抛物型频谱来共同判断光脉冲是否演化成自相似抛物脉冲
.
图2-1自相似脉冲的特点 (a)宽度、形状随传输距离的变化 (b)脉冲形状及抛物拟合（圆圈）以及线性啁啾
定义入射脉冲在光纤放大器中演化成自相似抛物型脉冲的最短距离为
特征距离
()203
26c N g z N In g A γ??
=??
?
? (2-22)
式中N 为表征脉冲自相似演化发生的一个参量。V.I.Kruglov 等根据模拟结果指出当N>100时，在由(2-23)式计算得到的特征距离内脉冲可以较好地演化成自相似抛物脉冲。
2.3输入脉冲的自相似演化条件
当传输距离足够时,由(2-18) 式可知,脉冲的自相似演化特征仅与脉冲的初始能量和光纤参数有关,而与脉冲的初始形状、宽度无关. 但在实际的放大器中,脉冲演化距离是有限的,必然受上述因素的影响. 为了简化计算且不失一般性, 将高斯脉冲ψ(0,T)=P0*xp[-(T/T0)2/2 ]作为输入脉冲,P0 为峰值功率,T0 为脉冲强度的1 / e 宽度. 采用分步傅里叶法 数值研究各参数对脉冲自相似演化的影响,分析得到了脉冲自相似演化的条件. 所用增益光纤的相关参数为:增益系数g = 1.9 m - 1 ,色散系数β2=25×10- 3ps 2/m , 非线性系数γ =5.8×10 - 3 W - 1 .m - 1 . 初始脉冲宽度T 0 分别为0.2ps,0.8 ps ,10ps.
2.4求解非线性薛定谔方程的分步傅立叶方法
一般来说，沿光纤的长度方向，色散和非线性是同时作用的，分步傅立叶方法[11]通过假定在传输过程中，光场每通过一小段距离h 色散和非线性效应可分别作用而得到近似的结果，步长h 越小，得到的结果就越精确。第一步仅有非线性作用，第二步仅有色散作用，其数学表达式为
??(,)exp()exp()(,)A z h T hD
hN A z T += (2-23) 一般分步傅立叶方法能够精确到分步步长h 的二阶项。如果让非线性效应包
含在小区间的中间而不是边界，即由下式代替(2-22)
???(,)exp()exp ()exp()(,)22z h z h h A z h T D N z dz D A z T +??''+=??
??
? (2-24)
那么上述方程中指数算符的含有了对称形式，该方法称为对称分步傅立叶方法。对称形式的最重要的优点是主要误差项来自方程中的双对易子，且它是步长h 的三阶项，可以改善计算精度。本文中采用的正是这种方法。
分步傅立叶方法的执行相对来说是相当简捷的，如图2所示，光纤长度被分成大量的区间，而这些小区间并不需要等距。光脉冲从一个区间到另一个区间传输。更准确的说，光场在最初的传输过程中只与色散有关；在z+h/2处，光场应乘以一非线性项，以代表整个区间h 内的非线性效应；最后，光场在剩下的h/2区间传输，只与色散有关。实际上，假定非线性效应只集中在每个区间的中间（图2-2中的虚线）。
图2-2用于数值模拟的分步傅里叶方法示意图 分步傅立叶方法已广泛应用于各种光学问题，包括:大气中的光传输，折射率梯度光纤，半导体激光器，非稳腔及波导祸合器等。当它应用到连续波在非线性介质中传输情形时，这里衍射代替了色散，常被称为光束传输方法。在光纤中脉冲传输的特殊条件下，分步傅立叶方法最早是在1973年开始
只考虑色散
只考虑非线性
应用的由于它比大多数有限差分法见效快，已得到广泛应用。这种方法相对于大多数有限差分法有较快的速度，部分原因是采用了有限傅立叶变换（FFT)算法。在推导非线性薛定愕方程时，一个基本的近似是忽略了(,)A z T 对传输距离z 的二阶导数，即所谓的慢变振幅近似，在光束传输情形中，就是人们熟知的旁轴近似。对光纤中脉冲传输用到的非线性薛定愕方程有几条固有的限制，慢变振幅近似上面已经提到，另一个则是忽略了所有的反向波传输。如果光纤内装有折射率光栅，由于布拉格衍射，一部分脉冲能量将被反射回去，这样的问题就需要同时考虑前向和反向波的传输。其它的限制主要与忽略了电磁场的矢量特性有关，所以偏振效应基本上完全忽略。如果光纤中存在双折射，要包括双折射效应则需要考虑电场和磁场矢量的所有分量。 2.4.1 光谱/时间窗口的选取
在光谱/时间[12]窗口的选取上，必须选择合适的尺度以求获得足够的精度并保证较快的计算速度。为了方便计算，FFT 要求电场的取样点2
m
N
=，并
要求具有足够的时间分辨率，以避免混淆和重叠误差。这个足够的取样精度由Nyquist 取样法则给出，即要求最小取样频率是有效振幅正弦成分的最高频率的两倍。例如，对于一个高斯脉冲E(t)而言，假设其半高宽为100fs(谱宽4.41THz)，那么估计的最高有效频率成分为4v ??或者17.64THZ ，根据Nyquist 取样法则
2
()|()|
I t E t ∝的取样频率就必须到达1/24t v δ=???。典型的取
样频率是取4倍的Nyquist 取样频率，也就是8N v v =?或者 2.3t fs
δ=。如果时域
精度t δ次大于Nyquist 取样频率，那么在频域就会出现频率成分混淆现象，超出窗口的频率成分会叠加在窗口内的频率成分上，形成不正确的光谱。时间窗口的宽度N t δ?需要宽到脉冲传输到光纤输出之后的展宽宽度，当然光
谱窗口也是如此。在有些问题中，一部分脉冲能量可能散开得很快，很难避免它打到窗口的边界上，这就可能导致数值不稳定，因为到达窗口一边的能量会从窗口的另一边自动进入(FFT 算法的使用隐含着周期性边界条件)。通常使用一种“吸收窗口”，人为地吸收掉辐射到窗口边界上的能量，尽管这种方法并不保持脉冲能量。一般来说，只要小心使用，分步傅立叶方法是一个很好的工具。 2.4.2 选择步长
虽然用分步傅立叶法运算相对较简捷，但需要小心选择:和了的步长，以保证精度要求。一般需要通过计算守恒值，如脉冲能量(无吸收情况)，来监视其精度。最佳步长的选择依赖于问题的复杂程度，虽然有几条指导原则，但有时仍需要通过减小步长来保证数值模拟的精度。在步长的选择上，唯一的参考应该就是色散长度和非线性长度了。对于给定的光纤，首先需要计算出色散长度和非线性长度，只有步长同时小于这两个长度，分步傅立叶法的计算结果才有意义。
第三章 自相似脉冲的演化特性
3.1 恒定增益光纤中自相似脉冲演化数学模型
光脉冲在含有增益的光纤中传输时所满足的NLSE 为 ()()()ψ
ψψγψ
βψ2
22
2
2
2z g i
z T
z z
i
+-??=
?? （3-1）
方程中，()T z ,ψ为脉冲在运动坐标系中的慢变包络振幅，()z 2β是光纤二阶色散系数，()z γ是光纤非线性系数，g(z)上增益系数。
若()(),0022>=ββz ()(),0γγ=z g(z)=0，则方程（3-1）可以用逆散射方法，需要用李氏代数对称约简法求解。 对于恒定增益的情形、即(),0g g z g ==
为了寻找式(1)的自相似解，设
()()()[]T z i T z A T z ,exp ,,φψ= (3-2)
其中，A(z,T)为自相似脉冲的振幅函数，()T z ,φ为相位函数，同时定义脉冲的能量()()
dT
T z z g 2
,?+∞
∞-=ψ且满足()()gz z U U
tm exp =，其中()0U U tm =。将方程
(3-2)
代入式(3-1),并假设
()()()()()?F z f T z F z f T z A ==,, (3-3)
()()()2,T z C z T z +=?φ (3-4)
式(3)中的?定义为自相似变量
()()T
gz z f
-=exp 2
?
(3-5)
其中f(z)描述的是脉冲的峰值振幅随传播距离z 的变化；()?F 是归一化的无量纲函数，用来描述脉冲振幅演化的瞬时包络；相位方程(4)中的()z ?和C(z)分别是脉冲随传播距离变化的相位补偿函数和啁啾因子。通过以上变换可得F ，f,?和C 的耦合方程
f
g Cf dz
df 22+
=β (3-6)
()()2
2
2
2
22
2
6222exp 212exp 12F gz d F d F f dz d f gz f
dz dC C γ?β??β--=-??? ??- (3-7)
由()
?F 的物理意义可知，在方程(3-7)中，当
∞
→z 时，必有
()→
-gz d F
d F f 2exp 2
2
2
2
2?
β0成立。经过一系列复杂的运算解出f(z)、(()?F )、
()z ?和C(z)后，得A(z,T)和()z φ为
()
()()1
2
2
02,exp 13p P g T A z T A z T T z T z ?
???=-≤??
???????
(3-8)
()()()()z T T T g gz g A T
z C z z p ≤-??? ??+
=+=22
2
02
632exp 23βγ??φ (3-9) 方程(3-8)和(3-9)是增益NLSE 的自相似抛物型脉冲解的典型表达式。其
中，当()z T T
p >，A(z,T)=0，()(
)
??
?
??=
z g g
A z T p 3exp 60
2
2
1
2
γβ (3-10) 定义为自相似抛物型脉冲的有效宽度。
1/3
012A ??
=
?
(3-11)
定义为脉冲振幅。(3-8)式表明，自相似脉冲的形状只与入射脉冲的起始能量有关而与入射脉冲的形状和谱宽无关。
3.2 恒定增益光纤参量及算法程序
采用分布傅立叶法数值研究各参数对脉冲自相似演化的影响，分析得到自相似脉冲演化的条件。所用增益光纤参量为：增益系数31
1.910g km
-=?，
色散系数2
2
251024/s km
β
=?-，非线性系数311
5.810km m w
γ
---=?。由2-5式可以
算出自相似演化的特征距离为5z m ≥,本文选取z=0m-6m 作为演化距离.
为典型起见，本文主要研究：在能量相同取E=12pJ ，高斯型脉冲分别在脉宽为0.4ps 、4ps ；脉宽为0.4ps 的高斯型脉冲、双曲正割型脉冲在恒定增益光纤中的自相似演化。
本文通过Matlab [17]进行模拟，程序中规定了光纤的物理参数和输入脉冲的参数如附录
程序流程图如下（详细程序见附录）：
图3-1 (a)总程序流程图，（b）分布傅立叶算法的子程序流程图
3.3 自相似脉冲恒定增益光纤中的演化
为了典型起见，选取最具代表性的参数：相同的脉冲形状即高斯型，分别采用0.3ps的脉冲宽度和3ps的脉冲宽度来进行模拟仿真。
图3-2高斯脉冲的演化，取0.3ps的脉宽如图所示从里到外分别是1m、2m、
3m、4m、5m、6m演化的过程，1m的是最里面的那根表示初始脉冲，经过6m的演化距离，形状逐步拟合成一样，而且都为抛物形。他们的脉冲形状因子分
别为n=1； n=2；n=3；n=4；n=5；n=6；由此可见当n=4时已经演化为抛物线
《光纤通信》课程设计 学院： 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术 目录
1．引言 (03) 2．光纤中偏振模色散的定义 (03) 3．偏振模色散的测量方法 (05) 4．偏振模色散的补偿技术 (05) 4.1光补偿方案之一 (05) 4.2光补偿方案之二 (05) 4.3电补偿方案之一 (06) 4.4电补偿方案之二 (06) 5．偏振模色散的研究动态 (07) 6．结束语 (08) 摘要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。 介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。根据国外的研究情况和我国的具 体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意 义。最后在此基础上提出了开展相关研究的建议。 关键词高速光纤通信，偏振模色散，补偿技术 1．引言 当代社会是信息化的社会，用户对通信容量的需求日益增加。在这种需求的推动下， 作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。在 单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。 从技术的角度来看，限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和 色散。掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功，使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作 用。而非线性效应和色散对系统传输的影响随着非零色散位移光纤（NZDSF）的引入也逐渐 减小和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加，原来在光纤通信系统 中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。与光纤非线性和色散一样，PMD 能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传 输容量和距离的最终因素。正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响， 所以
《光纤通信技术》模拟试题 一、填空（共10题，每题3分） 1、均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力。 2、单模光纤的色散包括材料色散和波导色散。 3、线极化波是指波的电场矢量空间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波 ，以 LP 表示。 4、在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的和分布是一种近似的TEM 波。 5、在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐射、受激吸收、受激辐射。 6、谐振腔的谐振条件是2 11ln 21r r L G +==内αα。 7、光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声、啁啾声。 8、发送机的消光比是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比. 9、判决器和时钟恢复电路和起来构成码形成电路。 10、STM-N 帧结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。 11、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于4 2 V 。 12、当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。 13、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。 14、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。 15、在SDH 帧结构中，段开销是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 三、画图题（共1题，每题10分） 1、画出采用直接调制的数字光纤通信光发射端机的方框图。 见教材P 100 四、问答题：（共1题，每题15分） 1、什么是模分配噪声？它是如何产生的 五、计算题：（共3题。共35分） 1、.已知阶跃光纤的n 1=1.62，n 2=1.52, 试计算：相对折射率Δ （2）数值孔径 (1）22 221222162 .1252.162.12?-=-=?n n n (2)56.006.0262.121=??=?=n NA 2、计算STM-1帧结构中段开销SOH 的容量(速率)。
湖南工业大学 课程设计 资料袋 计算机与通信学院（系、部）2013 ~ 2014 学年第 2 学期课程名称数字光纤通信指导教师刘丰年职称副教授学生姓名专业班级学号 题目图像、声音的光纤传输系统 成绩起止日期2014 年05月16 日～2014年05月22 日 目录清单
湖南工业大学 课程设计任务书 2013—2014学年第2学期 计算机与通信学院通信工程专业班级课程名称：数字光纤通信 设计题目：图像、声音的光纤传输系统 完成期限：自 2014 年 5 月 16日至 2014 年5月22 日共 1 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日
数字光纤通信 设计说明书 声音、图像光纤传输系统 起止日期： 2014年 05 月 16 日至 2014年 05 月 22 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 计算机与通信学院 2014年 05 月 22 日
指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日
图像、声音光纤传输系统 一、设计原理 1、GT-RC-II 型光纤通信实验系统简介： （1）、电源模块：提供实验箱各模块电源。 （2）、1310nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1310nm光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用电路来实现）。 (3) 1550nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1550nm光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用专用芯片来实现）。 (4) 1310nm光接收模块：实现1310nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号。 （5）1550nm光接收模块：实现1550nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号。 实验系统主要由光发模块、光收模块、光无源器件和辅助通信模块等组成。光发端机完成将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制（IM）；光接收机完成光信号的解调，采用直接检测（DD），属于非相干解调。光载波由半导体光源产生，由半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。 2、模拟光纤通信系统的结构 模拟基带直接光强调制(DIM)光纤传输系统由光发射机(光源通常为发光二极管)、光纤线路和光接收机(光检测器)组成，这种系统的方框图如图1所示。 图1 模拟光纤通信系统由以下五个部分组成: （1）光发送机：光发送机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调
试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。
2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤；
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
《光纤通信》课程设计报告 设计名称：光纤中光孤子传输特性 专业：08光信息科学与技术 成员姓名：张XX、胡X、 成员学号： 指导老师：李X
光纤中光孤子传输特性 光孤子理论的出现，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向的努力：一是大容量的传输，二是延长中继距离。光孤子传输不变形的特点决定了他在通信领域的应用前景。普通的光纤通信必须每隔几十千米设立一个中继站，经对信号的脉冲整形放大误码检查后再发射出去，而用光孤子通信则可不设中继站，只要对光纤损耗进行增益补偿，即可把光信号无畸变的传输到很远的地方。 光孤子形成的机理 光孤子是光纤中两种最基本的物理现象，即群速度色散和SPM 共同的作用形成的。光纤中的强度引起的折射率非线性ＳＰＭ效应（光学柯尔效应），在反常区导致的光脉冲压缩可以抵消ＧＶＤ效应形成的光脉冲展宽，从而保持光脉冲传输过程中的形状不变。光孤子的形成机理是光纤中群速度色散和自相位调制效应在反常区的精确平衡。二而光纤耗损造成的脉冲能量的损失，则用每一段传输距离后的光放大器来补偿，保持其非线性效应作用的存在。 光孤子传输 １．系统的构成 将光孤子作为信息的载波可实现光孤子通信，其传输系统如下图： 图 光纤孤子传输系统的基本构成 该系统由5个基本功能组成： １．光孤子发送终端（TX ） ２．光孤子接受终端（RX ） ３．光孤子传输光纤（STF ） ４．光孤子能量补偿放大器（ＯＡ，ＯＡ１－ＯＡｎ） ５．光孤子传输控制装置（ＴＣＳ） 图中ＳＳ为光孤子源，ＭＯＤ为光调制器，ＴＳ为测试设备。 系统中的ＴＸ由超短脉冲半导体或掺饵光纤激光器，光调制器，信息源和光纤功率放大器构成，用于产生光孤子脉冲信号；ＲＸ由宽带光接收机或频谱分析仪，误码仪与条纹相机构成，用于测试系统的传输特性或通信能力；ＳＴＦ由普通单模光纤或色散位移光纤ＤＳＦ构成，OA1--ＯＡｎ由ＥＤＦＡ或ＳＯＡ组成，ＴＣＳ由导频滤波器，强度或相位调制器，非线性元件和色散补偿光纤等组成，设置在沿传输系统不同的区域，用于克服或降低由放大器放大带来的放大自 ｓｓ ｍｏｄ ＯＡ ＯＡ1 STF ＯＡ2 STF STF TCS ＯＡn STF TS TX RX
2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤
输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器
课程设计报告 课程名称光纤通信 课题名称通信系统综合实验 一、设计内容与设计要求 1、设计内容 1）多路数据＋多路电话光纤综合传输系统的实现 2）多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3）*多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现 2、设计目的 掌握变速率时分复用的原理、实现方法； 学习并掌握计算机RS232通信技术； 掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用； 实现数字和语音同时通信。 3、实验仪器与设备 1.光纤通信实验系统2台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.电话2部。 I
5.FC/FC光纤跳线2根。 6.计算机若干台串口通信电缆若干根。 7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。 8.摄像头1个。 9.监视器1个（或用电话代替）。 4、设计原理 《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法； 《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识； 《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取（数字锁相环DPLL）原理及实现五个实验，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。 5、设计要求 掌握结构化系统设计的主体思想，以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能，并按要求测试相关参数、波形等实验数据，以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。 (1)在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。 (2)按本任务书的要求，编写《课程设计报告》（Word文档格式）。并用A4纸打印并装订； II
光纤通信基础知识 基本光纤通信系统 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。下面是光通信系统图。 光通信系统图 数字光纤通信系统 光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。 电发射端机 主要任务是PCM编码和信号的多路复用。 多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulsecodemodulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
抽样是指从原始的时间和幅度连续的模拟信号中离散地抽取一部分样值，变换成时间和幅度都是离散的数字信号的过程。 抽样所得的信号幅度是无限多的，让这些幅度无限多的连续样值信号通过一个量化器，四舍五入，使这些幅度变为有限的M种（M为整数），这就是量化。由于在量化的过程中幅度取了整数，所以量化后的信号与抽样信号之间有一个差值（称为量化误差），使接收端的信号与原信号间有一定的误差，这种误差表现为接收噪声，称为量化噪声。码位数M越多，分级就越细，误差越小，量化噪声也越小。 编码是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。需要注意的是，此处的编码仅指信源编码，这和后面提到的信道编码是有所区别的。 现以话音为例来说明这个过程。我们知道话音的频率范围是300～3,400Hz，在抽样的时候，要遵循所谓的奈奎斯特抽样率，实际中按8,000Hz的速率进行抽样。为了保证通话的质量，在长途干线话路中采用的是8位码（28=256个码组）。这样量化值有256种，每一种量化值都需要用8位二进制码编码，那么每一个话路的话音信号速率为8×8＝64kbps。 奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。 多路复用技术包括：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。 时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。 频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段
一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理.
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
光通信技术课程设计 一、系统功能描述 此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。 二、系统所用元器件及设备 发送端： AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1 电容：10μF×1、20pF×2 电阻：1k?×2、100?×1 接收端： 74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1 电容：10μF×2、20pF×2 电阻：100?×2、1k?×1、4.7k?×2 设备： 稳压电源5v 示波器 三、系统实现功能原理 发送端： 输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940nm的红外线光传输出去。 接收端： 红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。 主要芯片AT89C51： 引脚图： 功能介绍： AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BYTES的可反复擦写的只
读程序存储器（PEROM）和128 BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 /ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可
光纤通信. 1.光纤结构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，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。 2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤 3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。 4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法 5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤. 6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是 光纤最重要的传输特性：损耗限 制系统的传输距离, 色散则限制 系统的传输容量. 7.色散是在光纤中传输的光信 号，由于不同成分的光的时间延 迟不同而产生的一种物理效 应. 色散的种类：模式色散、材 料色散、波导色散. 8. 波导色散纤芯与包层的折射 率差很小，因此在交界面产生全 反射时可能有一部分光进入包 层之内，在包层内传输一定距离 后又可能回到纤芯中继续传输。 进入包层内的这部分光强的大 小与光波长有关，即相当于光传 输路径长度随光波波长的不同 而异。有一定谱宽的光脉冲入射 光纤后，由于不同波长的光传输 路径不完全相同，所以到达终点 的时间也不相同，从而出现脉冲 展宽。具体来说，入射光的波长 越长，进入包层中的光强比例就 越大，这部分光走过的距离就越 长。这种色散是由光纤中的光波 导引起的，由此产生的脉冲展宽 现象叫做波导色散。 9. 偏振模色散：实际光纤不可避 免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆 度和内部残余应力，使两个偏振 模的传输常数不同，这样产生的 时间延迟差称为偏振模色散或 双折射色散。 10. 损耗的机理包括吸收损耗和 散射损耗两部分。吸收损耗是 由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(如气泡)引起的散射产 生的。瑞利散射损耗是光纤的固 有损耗，它决定着光纤损耗的最 低理论极限。 11.光线的损耗：（1）吸收损耗： a.本征吸收损耗：紫外吸收损 耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损 耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散 射损耗 a线性散射损耗：瑞利散 射，光纤结构不完善引起的散射 损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲 率半径比光纤的直径大得多的 弯曲 b.微弯：微米级的高频弯 曲，微弯的原因：光纤的生产过 程中的带来的不均；使用过程中 由于光纤各个部分热胀冷缩的 不同；导致的后果：造成能量辐 射损耗. 与宏弯的情况相同，模 场直径大的模式容易发生微弯 损耗 12. 柔性光纤的优点：1. 对光的 约束增强 2. 在任意波段均可实 现单模传输：调节空气孔径之间 的距离 3. 可以实现光纤色散的 灵活设计 4. 减少光纤中的非线 性效应5. 抗侧压性能增强 13. 光纤的制作要求（1）透明（2） 能将其拉制成沿长度方向均匀 分布的具有纤芯-包层结构的细 小纤维；（3）能经受住所需要 的工作环境。光纤是将透明材料 拉伸为细丝制成的。 14. 光纤预制棒简称光棒，是一 种在横截面上有一定折射率分 布和芯/包比的的透明的石英玻 璃棒。根据折射率的不同光棒可 从结构上分为芯层和包层两个 部分，其芯层的折射率较高，是 由高纯SiO2材料掺杂折射率较 高的高纯GeO2材料构成的，包 层由高纯SiO2材料构成。制作 方法: 外部气相沉积法；气相轴 相沉积法；改进的化学气相沉积 法；等离子化学气相沉积法。 15. 光缆基本要求：保护光纤固 有机械强度的方法，通常是采用 塑料被覆和应力筛选。光纤从高 温拉制出来后，要立即用软塑料 进行一次被覆和应力筛选，除去
一、填空题（40分，每空1分） 1、光纤通信是光纤为传输媒质。以光波为载波的通信方式。 2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。 3、单模光纤纤芯直径一般为 8~10um ，多模光纤纤芯直径为 50~80 um ，光纤包层直径一般为 125 um 。 4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。 5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。 7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。 8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和 后置放大器。 10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。 11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。 12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器 和光放大器两种 1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 4、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( A ) A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 5、STM－4每秒可传输的帧数是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000
6、STM-N一帧的字节数是( C )。 A.2709 B.274N9 C.270N9 D.261N9 7、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。 A.光衰减器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光纤连接器 8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和色散 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 9、下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ） A.折射 B.在包层折射边界上的全内反射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 三、简答题（20分） 1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。（9分） 1、在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E 2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。 2、光纤通信有哪些优点？（6分） 2、①传输衰减小，传输距离长。 ②频带宽，通信容量大。 ③抗电磁干扰，传输质量好。 ④体积小、重量轻、便于施工。 ⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保 ⑥易碎不易接续。 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？（5分） 3、当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数α表示。 （dB/km）（3分） 损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。（2分）
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月