光纤通信第七章

光纤通信课程教案（2009—2010学年第二学期）课程名称：光纤通信授课学时：48学时授课班级：07通信工程任课教师：韦文生温州大学教案（首页）课程编号授课班级07通信工程学生人数课程名称光纤通信技术公共基础课（）；学科基础课（）；专业基础课程（✓）；课程类型基础选修课（）；专业选修课（）；公选课（）考试（✓）授课方式理论（✓）实验（）实习（）考核方式考查（）课程总学时48 学分 3学时分配课堂讲授48 学时；实践课程学时教材名称《光纤通信技术》教学参考书１、刘增基等编著《光纤通信》，西安电子科技大学出版社，2002。

２、杨祥林等编著《光纤通信系统》，国防工业出版社，2000。

３、Gerd Keiser著，李玉权等译《光纤通信》电子工业出版社，2002。

5、顾畹仪等编著《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社，1999。

授课教师韦文生职称副教授学科工科授课时间周三第3、4节课/周五第3、4节课授课地点1A-305/6第四章光端机（6学时）一、教学目的及要求：使学生了解光端机的结构、组成和工作原理，重点介绍了光发射机、光接收机和线路编码的主要概念。

二、教学重点及难点：本章重点：光端机的基本组成、发送机的性能指标、接收灵敏度与动态范围的定义及计算。

本章难点：光接收机的噪声分析。

三、教学手段：板书与多媒体课件演示相结合四、教学方法：课堂讲解、提问五、作业：课外作业：4-1 4-2 6-5 4-6 4-7 4-8 4-9六、参考资料：《光纤通信》刘增基第四章。

《光纤通信》杨祥林第五章第六章《光纤通信》Gerd Keiser著，李玉权等译第七章七、教学内容与教学设计：教学内容教学设计备注【导入】（2分钟）导入2分钟回顾上节课的主要内容，借以引出这节课的主要内容。

[提问]提问引出本章的教学内容。

【讲授新课】（96分钟）第4章光端机4.1光发射机数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带电信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路，电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的。

全书习题参考答案第1章概述1.1 填空题（1）光导纤维（2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC)（3）0.85µm 1.31µm 1.55µm 近红外（4）光发送机 光接收机 光纤链路（5）光纤 C=BW×log2(1+SNR) 信道带宽（6）大 大（7）带宽利用系数（8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。

即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。

1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输距离长（3）抗电磁干扰能力强，无串音（4）抗腐蚀、耐酸碱（5）重量轻，安全，易敷设（6）保密性强(7) 原料资源丰富1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。

光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。

其作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。

光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。

其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。

光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。

光纤光缆用于传输光波信息。

中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。

光缆线路盒：将光缆连接起来。

光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。

光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。

1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。

1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85µm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。

第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31µm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。

光纤通信改造施工方案(2016.2.26)前海车辆段与商业开发综合管网改造工程通信管线迁改工程施工方案编制单位：XXX第一章：编制依据本工程施工方案的编制依据包括相关法律法规、规范及技术标准，以及前海车辆段与商业开发综合管网改造工程的设计文件和技术要求。

第二章：工程概况本工程的建设目的是为了满足前海车辆段与商业开发综合管网改造工程的通信管线迁改需求。

本工程涉及的范围包括车辆段、商业开发区域和消防道路等。

主要工程内容包括光缆、电缆、线缆、管道等设施的迁改和改造。

本工程的建设单位是XXX，施工单位是XXX。

工程总投资为人民币5000万元，总工期为6个月。

第三章：施工部署本工程的施工部署包括施工组织、施工进度、安全措施等方面。

施工组织方面，本工程将建立专门的施工组织机构，明确各部门职责和任务，保证施工进度和质量。

施工进度方面，本工程将按照工期计划，分阶段有序推进，确保工期的顺利完成。

安全措施方面，本工程将严格遵守相关安全规定，加强安全教育和培训，保障施工人员的人身安全。

第四章：光缆改造施工方案本工程的光缆改造施工方案包括光缆敷设、光缆接头、光缆标识等方面。

在光缆敷设方面，本工程将采用直埋方式，确保光缆的安全和稳定。

在光缆接头方面，本工程将采用光缆焊接技术，确保光缆的连接质量。

在光缆标识方面，本工程将采用标识牌和标识线等方式，确保光缆的清晰标识。

总之，本工程将按照相关法律法规和技术标准，严格遵守安全规定，保证工程的质量和进度，为前海车辆段与商业开发综合管网改造工程的顺利实施提供有力支持。

第一章编制依据本工程施工方案的编制依据包括《长途通信名线线路工程设计规范》（YDJ 6-84）、《长途通信干线光缆线路工程设计规范》（YD2002-92）、《通信工程建设环境环境保护技术规定》（YD5039-97）、XXX提供的设计图纸，现行有关施工管理的法律法规、标准规范，本公司依据GB/T-2000标准建立的质量管理体系和《质量手册》，本公司历年来在工程施工中积累的施工经验、技术和管理资料，本公司的资源情况和施工能力，以及本工程的性质、特点以及实地考察的情况。

光纤通信第二版答案完全版(随书附赠) 光纤通信原理第二版第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。

传输损耗高达1000dB/km 左右。

2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。

答：光纤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。

系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。

中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。

3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。

第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。

纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。

2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。

n1nr （2）阶跃型光纤的折射率分布n2r ar a2 r nm 12 渐变型光纤的折射率分布n r ancr a r a3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA是如何定义的？两者有何区别？它是用来衡量光纤什么的物理量？n 答：阶跃型光纤的数值孔径NA si 0 n120 渐变型光纤的数值孔径NA sinn0-nc n0222两者区别：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。

课程号：072760232010-2011学年冬季学期 授课教师：张小贝考试时间、地点及考试说明光纤通信课程号：07276023 3.0考试时间考试地点2011-03-18 8:15-10:15 Ⅰ101延长 考题类型：填空（20分），20个填空。

选择（20分），10个选择题。

简答（30分），6个简答或作图题。

答对要点很重要！计算（30分），3个计算或推导题。

只给结果没有过程不得分！ 请各位考试时，在同时也写上序号。

注意：凡是本ppt中加红的公式都是要记住的。

提纲：光纤：（1）阶跃光纤的主要特点，数值孔径NA，最大入射光角；单模光纤的归一化频率，单模光纤的概念，多模的计算；（2）光纤的损耗；（3）色散的原因及其结果; 与各种色散相关的因素（4）光纤损耗及色散谱决定的通信窗口（4）系统设计中如何选择光纤光源：（1）LED和LD 的工作原理及主要工作特性及其主要区别。

（2）发射机的设计中对光源的要求,调制方式。

（3）发光的波长,量子效率,光电转换等计算接收机：（1）PIN 与APD的光电转换原理及外部工作特性，两者的主要区别（2）主要的几种前置放大器的特性及区别（3）光接收机的主要构成，及其功能(4) ,量子效率,光电转换,主要的光电噪声的计算等光纤传输系统：（1）光纤通信发展的各个历史阶段（2）光源的选择（对光源的要求）（3）光纤的选择（对光纤的要求）（4）光探测器的选择（对光探测器的要求）（5）功率/色散限制设计光通信系统(6）数字光纤通信系统(7) 系统脉冲宽度,脉冲展宽, 上升沿与传输吗率的关系(8) 模拟系统的信噪比(光源噪声不考虑)(系统的总噪声)光纤的优势近乎无限的带宽（没有光纤就没有当今的信息高速公路)低损耗（<0.2dB/km)，（传输距离远）无电磁干扰，信号传输质量高，保密性好耐化学腐蚀光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；低价（光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属）光纤通信系统的基本组成如何衡量通信系统的整体性能？比特率B传输距离L比特率距离积BL：由于光纤色散的影响，传输距离L取决于比特率B，因此一般用比特率距离积BL来衡量点到点连接系统的性能BL=比特率（bit/s）X 传输距离（km）频率效率（对WDM系统）频率效率=信道比特率/信道间隔（bit/Hz）光纤的一般构造光纤的分类石英光纤maxθLED数值孔径反映了光纤的集光本领2单模区2π⎧u 场方程：光纤损耗谱特性单模光纤的色散特性•近似为两种色散的相加光隔离法拉第旋转效应光纤通信对光源的要求----光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以便在光纤中传输。

★★第一章★★★光纤通信：是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

★光纤通信工作在什么区，其波长和频率：目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。

它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。

★光纤通信的主要优点：1 通信容量大；2 中继距离远；3 抗电磁干扰能力强，无串话；4 光纤细，光缆轻；5 资源丰富，节约有色金属和能源。

光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。

因而经济效益非常显著。

★光纤通信系统：光发送设备、光接收设备、光传输设备。

1 光发送设备：主要有驱动器和光源，其作用试吧店端机输入的信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。

2 光接收设备：主要有光检测器和光放大器，3 光传输设备：短距离的是电缆，长距离时要加中继器。

4 中继器：由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。

作用是将光信号变成电信号。

★★第二章★★★光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，这种相互作用有三种主要过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。

自发辐射：该过程与外界作用无关，各个原子的辐射是自发地、独立地进行，彼此毫无关联。

（LED）受激辐射：在受激辐射中，通过一个光子的作用，可以得到两个特征完全相同的光子，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，就可以得到四个特征完全相同的光子，…，如此进行下去，将形成“雪崩”反应。

（LD）受激吸收：该过程对外来光有严格的频率选择性。

★形成粒子反转的条件：首先要有能实现粒子数反转分布的物质，也就是激光器的工作物质，它具有对光信号放大的能力；其次，要实现粒子数反转，还必须从外界输入能量，使工作物质中有尽可能多的粒子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。

这一过程也称为激励。

当激励强度足够大时，便可在一堆激光能级之间实现粒子数反转。

★★第三章★★★通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯度SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。

光纤通信简明教程参考答案第一章习题1-1 什么是光纤通信?目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。

它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。

1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。

一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。

1-3 通信系统的容量用BL积表示，B和L分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。

1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。

(1) 通信容量大(2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。

光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。

因而经济效益非常显著。

1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。

略第二章习题2-1 一个频率为14106⨯Hz 的光源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子?解： 191434141052.210610626.610106,10⨯=⨯⨯⨯==⨯==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播?（1） 对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。

（2） 对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。

解：由 12sin n n c =ϑ 得 121sin n n c -=ϑ （1）︒==-57.8048.146.1sin 1c ϑ （2）︒==-94.73495.1402.1sin 1c ϑ2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。

光纤通信知识点（大全5篇）第一篇：光纤通信知识点光纤通信知识点提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？2、光纤通信和电通信的区别。

2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。

第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。

2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。

3、弱导波光纤的概念。

4、相对折射率指数差的定义及计算。

5、突变多模光纤的时间延迟。

6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。

7、归一化频率的表达式。

8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。

第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。

2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。

4、什么是粒子数反转分布？5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。

6、静态单纵模激光器。

7、半导体激光器的温度特性。

8、DFB激光器的优点。

9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。

11、光电二极管的工作原理。

12、PIN和APD的主要特点。

13、耦合器的功能。

14、光耦合器的结构种类。

15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？17、光隔离器的结构和工作原理。

第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。

2、光电延迟和张驰振荡。

3、激光器为什么要采用自动温度控4、数字光接收机的方框图。

5、光接收机对光检测器的要求。

6、什么是灵敏度？7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？9、数字光纤通信读线路码型的要求。

10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。

第五章知识点小结1、SDH的优点。

2、SDH传输网的主要组成设备。

3、SDH的帧结构（STM-1）。

4、SDH的复用原理。

5、三种误码率参数的概念。

6、可靠性及其表示方法。

7、损耗对中继距离限制的计算。

8、色散对中继距离限制的计算。

第七章点知识小结1、光放大器的种类2、掺铒光纤放大器的工作原理3、掺铒光纤放大器的构成方框图4、什么WDM？5、光交换技术的方式6、什么是光孤子？7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式9、相干光通信技术的优点第二篇：光纤通信知识点光纤通信优点光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。

光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案第七章光放大器复习思考题答案1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？答：（1）利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，能够大幅度延长系统传输距离。

（2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低成本放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。

（3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网服务用户增加，服务半径扩大。

（4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大距离的电再生段传输。

（5）光放大器在未来的光网络中必将发现越来越多的新用途。

2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。

（1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的激励下，能够对光信号进行放大的一种放大器。

（2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。

（3）半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。

如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。

半导体光放大器就是行波光放大器。

3．光放大器有哪些重要参数？答：光放大器参数主要有（1）增益；（2）增益带宽；（3）饱和输出光功率；（4）噪声指数。

4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。

答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。

当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的基本工作原理。

只是掺杂光纤放大器细长的纤形结构使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。

5．EDFA有哪些优缺点？答：EDFA之所以得到迅速的发展，源于它的一系列优点：（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。