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光纤通信期末总复习一、总述题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学（不考）要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术语做了整理，可在网络教学平台下载），平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外），2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率v fλ=4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径（NA ）定义，意义3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算Proof::dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB kmγααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数：传输距离当时值就是；单位为=-==--=≈-2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）12212112122ccf f f c f c thenf f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫-∆=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫∆∆== ⎪⎝⎭∆∆∆∆⎛⎫∆=⇒∆=⇒=⎪⎝⎭3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of thewaveguide.L L ττ∆∆⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦''n M L c τλλλ⎛⎫∆=-∆=-∆ ⎪⎝⎭4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念1(1)222c m mc f f f m c mc c f Ln Ln Ln∆∆+=-+=-=2cc oo co c c of ff f ccλλλλλλ∆∆∆∆∆===7、平面边界上的反射，全反射临界角计算1212n n n n ρ-=+221212power reflected R power incidentR n n R n n ρ≡=⎛⎫-= ⎪+⎝⎭分界面上损耗计算什么是消逝场？发生全反射时低折射率材料中仍然有光能量 五、 光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE121n n n -∆=00sin NA n α== 单模光纤的NA 和多模光纤NA 通常哪个更大？光纤包层和纤芯折射率关系是怎样的？2、光纤损耗Losses may be classified as: AbsorptionScattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects目前光纤损耗水平大致是多少？在什么波长？ 光纤三个透光窗口是什么，中心波长分别是多少3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter2a V NA πλ==归一化频率和光斑尺寸关系是什么？4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>1022V N =对于抛物线分布折射率光纤，若V>1024V N =5、单模传播条件2.405V =<aλ<2.4052aNAλπ<6、多模光纤中的畸变阶跃折射率：11211122()()n n n nn n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈ ⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭可知多模阶跃折射率光纤中模式畸变一般情形下远大于GRIN 光纤这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽. 因此总的脉冲展宽:τ∆=modal modal pulse spread τ∆=dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ∆=那么总的色散可计算如下()g M M L τλ⎛⎫∆=-+∆ ⎪⎝⎭由于色散导致的展宽和那几个因素有关？L 、D 、λ∆7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:c (2)2.612.405a NA a NA πλ==8、普通光纤中传输的光信号一般是非偏振的.六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度(能带间隙 bandgap)与辐射波长关系g i P W e η⎛⎫= ⎪⎝⎭P g W i η=2、量子效率定义，计算。
1概论1、光纤通信的主要优点是什么？1频带宽、传输容量人；2损耗小、中继距离长；3重量轻、休积小；4抗电磁十扰性能好；5泄漏小、保密性好；6节约金属材料，有利于资源合理使用。
2、光纤通信系统有哪几个基木组成部分？点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成3、什么是NRZ和RZ码？NRZ：非归零码RZ：归零码NRZ码的信号带宽仅为RZ的一半NRZ的占空比等于1, RZ的占空比小于或等于0.52光纤和光缆1、用光线光学方法简述光纤的导光原理。
光波从折射率较大的介质入射到折射率较小的介质时，当入射角大于临界角时，在边界处发生全反射。
2、光纤的种类有哪些？什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？它们的尺寸及使用场合有什么不同？多模光纤有哪两种？单模光纤又有哪几种？种类：按折射率分布的变化来分为阶跃光纤和渐变折射率光纤；按其中传播的光波模式数量分为单模光纤和多模光纤。
多模单模：如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。
支持多个传导模式的光纤称为多模光纤尺寸：单模光纤芯径小（10um左右）,多模光纤芯径大（62.5um或50u m）。
单模光纤传输适合高速大容量长距离传输。
多模光纤适用于低速短距离传输。
多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。
单模光纤有G.652光纤、G653光纤、G654光纤、G.655光纤、全波光纤和色散补偿光纤3、光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？用数值孔径NA表示光线的最大入射角（）max；NA = sin 0 max= —2/NA =（2△庐,A =咗二阻=2nr n.NA表示光纤接收和传输光的能力。
NA（或（）max）越人，光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
但NA越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量。
4、归一化频率的定义，光纤卩模传输的条件是什么？它表征光纤屮传播模式的数量。
光纤通信系统复习提纲PS ：红色不要求第一章 绪论 第五章 系统和其它1． 光纤通信系统基本构成（单波长系统（第一章）各部分功能），DWDM各部分要求（第五章）2． 光纤通信系统优缺点（第一章），频率间隔和波长间隔的转换（第一章），光纤通信容量的表示方法（BL ），各代光纤通信系统特点（第一章）3． NRZ 和RZ 格式（第一章和第三章一起看，会画眼图，其中66%占空比的也称为CS-RZ ），复用方式（第一章），调制方式：第一种分法：（第一章：IM （intensity modulation ，强度调制）（也叫OOK 或者ASK ）和PSK ）；第二种分法：模拟调制，数字调制；第三种分法：内调制、外调制。
频谱图（注意CS-RZ 没有载波分量）眼图4．光纤通信系统典型拓扑结构（广播和分配网（HUB和BUS拓扑结构）、局域网（BUS拓扑结构：Ethernet，Ring拓扑结构：FDDI(FiberDistribution Data interface)）注意：功率分配不要求。
5．光纤通信系统功率预算和上升时间预算6．光放大器的分类（3种），EDFA、波分复用器等重要器件，波长控制等关键技术会画示意图。
第二章光纤1．光纤基本参量计算：数值孔径（NA），归一化频率（V<2.405），模场半径（w：最大值1/e处的半径），相对折射率差delta，光纤的分类。
2．TE、TM、HE、EH、LP模下标之间的关系（下标分别表示什么，在图上要知道），什么是模式折射率，模式折射率满足的条件。
3．光纤损耗机理和作用效果（分类，掌握本征损耗两个，其中瑞利散射的特点和波长4次方成反比），损耗系数单位的转换0.2（dB/km）/4.343，光纤通信的三个工作窗口4．光纤色散（模间色散和模内色散，模间色散（多模阶跃和多模渐变）两个BL限制），色散单位的含义（常用ps/(nm*km）），群速度色散D（也叫模内色散=材料色散+波导色散，图要会画），色散位移光纤（G.653）（色散图+原因），偏振模色散，高阶色散，色散补偿光纤（DCF）实现色散补偿的原理（要求D1L1+D2L2=0，S1L1+S2L2=0），考虑D和S的BL限制（或色散大小T)5．色散致脉冲展宽：正色散、负色散、正常色散、反常色散的定义关系和脉冲速度随频率的关系：D>0时（反常色散区），频率高的速度快；反之，频率高的速度慢，知道这个即可。
广东海洋大学光纤通信复习提纲第一篇：广东海洋大学光纤通信复习提纲《光纤通信技术》复习提纲第1章：1.光纤通信的三个波长窗口2.光纤通信的概念，数字光纤通信系统的组成及各部分的主要作用。
第2章：1.光纤的结构2.光纤按传输波长、折射率分布、传输模式的分类。
3.光纤的折射和折射率、全反射现象。
4.阶跃型光纤中子午线在光纤里全反射地进行传输的条件。
5.光纤中传播模式的截止频率及截止条件，阶跃型光纤单模传输的条件及截止波长。
6.什么是光纤的损耗，光纤损耗特性产生的原因是什么？单模光纤的两个低损耗区域是什么？7.什么是光纤的色散？色散分为哪几种？为什么色散会导致码间干扰？8.光缆的结构第3章：1.有源光器件与无源光器件的区别。
2.光源的作用，光源器件的分类及应用。
3.激光器的工作原理（课本P53～P56第二段）4.半导体激光器的工作原理5.发光二极管的工作原理6.光电检测器的作用，光电检测器的分类及应用。
7.光电检测器的工作原理8.九种无源光器件的作用或功能9.光放大器的概念与分类10.EDFA的基本结构与应用第4章：1.光发送机和光接收机的功能及组成框图2.直接调制和间接调制的基本概念3.两种类型的光中继器的区别和优缺点第5章：1.SDH和SDH网络的基本概念2.SDH的速率与帧结构3.SDH的通用复用映射结构和我国的SDH复用映射结构中各单元的名称及作用，根据复用映射结构能分析某种速率信号的映射复用过程。
4.基本复用映射步骤5.SDH目前主要采用哪种映射方式？如何将139.264Mbit/s信号异步映射进VC-4？6.如何将N个AU-4复用成STM-N帧？7.PDH四次群信号（139.264Mbit/s信号）至STM-1的形成过程8.我国SDH网络结构与我国数字同步网的网络结构。
第6章：1.波分复用（WDM）技术的概念及基本原理，WDM系统的基本组成2.WDM的两种工作方式和两种系统类型3.WDM系统的基本结构及各部分作用4.哪种光复用器和光解复用器最适合超高速、大容量WDM系统使用？5.各种光纤在WDM系统中应用的区别第8章：MSTP、ASON、光接入网、全光网、相干光通信的基本概念，光孤子通信的工作原理。
《光纤通信技术》复习提纲（2016版）第一章绪论1．光纤通信系统基本构成、工作原理和各部分功能，光纤通信系统优缺点，各代光纤通信系统特点。
2．频率间隔和波长间隔的转换，光纤通信容量的表示方法，dBm与mW的换算。
3．模拟信号到数字信号的转换，NRZ和RZ格式，多维调制与复用方式，比特率与波特率。
第二章光信号的产生1．光纤通信对光源的要求，光源的光谱线宽和阈值电流。
2．半导体发光的物理基础：三种跃迁过程，费米能级，粒子数反转，正向偏置PN结，双异质结结构对半导体发光器件的性能改善，非辐射复合及其危害。
LD、LED、SOA三者的联系与区别。
3．LD的工作条件，振幅与相位条件。
4．LD的典型结构：宽面激光器、条形激光器（增益导引和折射率导引）、多量子阱等结构，如何实现阈值电流的降低和输出功率的提高。
5．如何实现激光器单纵模运转？DBR、DFB、外腔、C3腔、VCSEL的工作原理。
6．LD的噪声来源与线宽测量方法（延时自外差法）。
7．LD的连续波特性（P-I特性），直接调制时的响应特性（小信号分析方法、大信号瞬态效应）。
8．LD组件的基本结构，光发射机中APC和ATC电路工作原理。
9．直接调制与外调制的异同点。
MZM外调制器的工作原理和典型结构，振幅与功率传递函数，推挽工作方式的特点，波形切割和相位调制格式的实现方法及占空比推导，眼图的形成与评价标准，I-Q调制的基本概念。
不同调制格式的时频域特征和抗损伤特性等。
第三章光信号在光纤中的传播1．光纤基本参量计算：相对折射率差、归一化频率和模场半径等。
2．光信号在光纤中的基本传播方程推导思路，损耗、色散、非线性等损伤来源在方程中的表征。
3．损耗系数单位的转换，瑞利散射的特点，光纤通信的三个工作窗口。
4．色散系数D和色散斜率S的表达式，啁啾高斯光脉冲受光纤色散作用时脉冲形状与宽度的变化规律。
考虑光源谱宽作用时，不同条件下因色散所致脉冲展宽而带来的限制（两大类、四小类）。
《光纤通信》课程复习提纲1.光纤通信的优点（1）. 容许频带很宽，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). 泄漏小， 保密性能好(6). 节约金属材料， 有利于资源合理使用2.光纤通信系统的基本组成(单向传输)3.光纤通信对光源的要求对光源的要求：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定， 器件寿命长。
4.直接调制和间接调制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，使输出光随电信号变化而实现的。
这种方案技术简单， 成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。
外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。
5.光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成；光检测器是光接收机的核心。
光接收机最重要的特性参数是灵敏度。
灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。
6.检测方式有直接检测和外差检测的区别。
检测方式有直接检测和外差检测两种。
直接检测是用检测器直接把光信号转换为电信号。
这种检测方式设备简单、 经济实用， 是当前光纤通信系统普遍采用的方式。
外差检测要设置一个本地振荡器和一个光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差拍而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换为电信号。
外差检测方式的难点是需要频率非常稳定，相位和偏振方向可控制，谱线宽度很窄的单模激光源；优点是有很高的接收灵敏度。
7.灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。
灵敏度主要取决于组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声，并受传输速率、光发射机的参数和光纤线路的色散的影响，还与系统要求的误码率或信噪比有密切关系。
第一章：概述1.1：光纤通信的定义：光纤通信是以光纤为传输介质，以光波为信息载体的通信方式。
光纤通信的三个低损耗窗口为850nm、1310nm、1550nm。
1.2：光纤通信的分类1、按传输信号的类型分，光纤通信可分为模拟光纤通信和数字光纤通信。
2、按调制方式分，光纤通信可分为直接强度调制（最常用）通信和外差调制通信。
目前光纤通信中最常采用的调制方式是直接强度调制。
3、按光纤的传输特性分（在给定的工作波长上能传导的模式），光纤通信可分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。
第二章：光纤和光缆2.1 光纤的结构和分类光纤的结构多为同轴圆柱体，自内向外依次为纤芯、包层和涂覆层。
光纤的导光原理是基于光在纤芯和包层界面上的全反射。
按照光纤折射率在其横截面上的分布状态，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按照光纤传输模式的多少可分为多模光纤和单模光纤。
按照ITU-T的标准可分为G.652、 G.653等类型。
世界上目前铺设最多的单模光纤是G.651，G.652常规单模光纤。
掌握数值孔径NA、相对折射率差△的计算。
NA= n0sinθ0=sinθ0 = n1(2△)1/2 △≈(n1 - n2) / n12.2 光纤的损耗和色散损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
1、损耗：光信号在光纤中传输时，其强度或功率会受到衰减的现象，称为光纤的损耗。
损耗对数字光纤通信系统的影响是：限制光纤传输系统的传输距离。
损耗用分贝（dB）表示；损耗产生的原因：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
2、色散：光信号在光纤中传输时，由于光信号中不同频率成分和不同模式成分传输速度的不同而使光脉冲展宽的现象，称为光纤的色散。
色散会限制系统的传输距离和传输容量（或传输速率）。
光纤色散包括模式色散、材料色散和波导色散。
多模光纤中存在模式色散，单模光纤中存在模内色散。
常规单模光纤在1550nm处损耗最小,但色散最大；常规单模光纤在1310nm处损耗最大,但色散最小，色散基本为零。
光纤通信原理复习大纲第一章1.什么叫光纤通信？光纤通信的发展大致分为哪几个阶段？以光为载波，光纤为传输媒介的通信叫光纤通信。
发展分为5个阶段：第一代：从基础研究到商业应用的开发时期 (1966~1979)；第二代：提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期 (上世纪80年代早期)；第三代：进一步提高传输速率和增加传输距离的时期 (上世纪80年代后期初90年代初)；第四代：以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期 (上世纪90年代之后)；第五代：以光孤子脉冲为通信载体，以光时分复用技术（OTDM）和波分复用技术（WDM）联合复用为通信手段，以超大容量、超高速率为特征。
2.光纤通信的优缺点是什么？优点：（1）通信容量大：（2）损耗低、中继距离长；（3）抗干扰能力强；（4）传输误码率极低；（5）保密性强；（6）体积小、重量轻；缺点：（1）有些器件比较昂贵；（2）光纤的机械强度差；（3）不能传输电力；（4）光纤断裂后修复比较困难，需要专用工具；3.光纤通信系统有哪些部分组成？简述各部分的作用。
由发射机、接收机、光纤线路组成；发射机又分为光发射机和电发射机；光发射机的作用是：将输入电信号转化为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度的注入到光纤线路。
电发射机的作用是：将信息源输出的基带电信号变换为适合在信道中传输的电信号。
接收机也分为光接收机和电接收机。
光接收机的作用：把光纤线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号；电接收机的作用：放大和完成与电发射机相反的的变换，包括码型反变换和多路分接；光纤线路：把来自于光发射机的光信号，已经可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
第二章1.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?由于单模光纤不存在模间色散，带宽大，可用于长途传输；又因为光纤的几何尺寸大小与传输光波长在同一数量级，故光纤通信要向长波长和单模光纤发展。
2.子午光线是指始终在包含中心轴线的平面上传播的光线。
光纤通信复习大纲第1章光纤通信概述1、光纤通信系统模型2、光纤通信工作于近红外波段，波长范围：0.8μm—1.8μm，频率范围：167THz—375THz。
其中，光纤通信低损耗窗口：0.85μm、1.31μm 、1.55μm3、光纤通信的主要优点传输频带宽，通信容量大。
传输衰减小，传输距离长。
抗电磁干扰，传输质量好。
体积小、重量轻、便于施工。
原材料丰富，节约有色金属，有利于环保。
4、无源光器件：光纤连接器、光纤耦合器、光衰减器、光隔离器、光滤波器、波分复用器、光开关等。
第2章光纤通信的物理学基础1、光的本质光线按照直线传播、光具有波动性、光具有量子性光子能量：34, 6.6310h h J s ν-=⨯⋅2、光的吸收光强：0zI I eα-=，α为吸收系数，z为吸收层厚度。
3、光和物质的相互作用●自发辐射：发光二极管LED ，正偏，非相干光 ●受激辐射：半导体激光器LD ，正偏，相干光 ● 受激吸收：光电二极管PD ，反偏4、激光的形成●实现粒子数反转是产生激光的必要条件。
● 构成激光器的三个要素：激光工作物质、激励源、光学谐振腔。
5、反射/折射/全反射第3章 光纤1、光纤的种类●按传输模式：单模光纤(Single Mode Fiber)、多模光纤(Multi Mode Fiber)； ●按光纤材料：石英光纤、石英纤芯塑料包层光纤、塑料光纤等； ● 按折射率分布：阶跃型光纤(SIF)、渐变型光纤(GIF)。
2、光纤的导光原理● 相对折射率差：2212122112n n n n n n --∆=≈ ●数值孔径：表示光纤捕捉光射线能力的物理量max sin NA n φ===3、阶跃型光纤的波动光学理论●波常数：002k n n k n C ωπλ===●光纤的归一化频率：001V k k n ==●单模传输条件：0 2.405V <<● 大V 光纤导模数量：(SI ：22V GI ：24V ) 4、单模光纤(矢量模：11HE 、标量模：01LP )001 2.405V k k n =<5、光纤的损耗特性✹ 光纤损耗：吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗✹ 光纤固有损耗：本征吸收损耗、瑞利散射(线性散射)损耗6、光纤的色散特性 模式色散波导色散模内色散材料色散441()()B B GHz ps ττ=∆∆ 多模光纤的模式色散：11212()SI Ln n n Ln c n c τ-∆=≈∆ 7．各种光纤G.652，G.653，G.654，G.655特点及使用场合。
光纤通信复习提纲Chapter11. 为什么使用石英光纤的光纤通信系统工作波长只能选择850nm，1310nm，1550nm三种？答：光纤通信系统的传输容量取决于光纤特性和调制特性。
而现在的光纤通信系统使用的是Si O2为主要材料的光纤。
根据Si O2的损耗-波长特性曲线，850nm，1310nm，1550nm波长分别有一个低损耗区，而其他波长均处在高损耗区，所以光纤通信系统只能选择850nm，1310nm，1550nm三种波长。
2. 光纤通信系统的组成及各部分的主要功能。
答：组成：信息源电端机光发送机光纤线路光接收机电端机信息宿功能：光发送机：把输入的电信号转换成光信号，并将光信号最大限度地注入光纤线路。
光纤线路：光信号的传送煤质，可把来自发送机的光信号以尽可能小的衰减和脉冲展宽传送到接收机。
光接收机：把由发送机发送的、经光纤线路传输后的输出的已产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大、再生恢复为原来的电信号。
Chapter21. 什么是阶跃型光纤？渐变型光纤？单模光纤？多模光纤？答：（阶跃型光纤、渐变型光纤都是对多模光纤的一个描述）阶跃型光纤：光纤纤芯折射率呈均匀分布，入射进光纤传播的光线分为子午光线和倾射光线两种，进入纤芯的子午光线在纤芯内沿直线或折射传播。
模间时延大，带宽小，不满足高码传输。
渐变型光纤：渐变型光纤的纤芯折射率连续变化，故光线在纤芯内沿曲线传播。
模间时延小，带宽大。
单模光纤：如果V<2.405,则光纤只能容纳单模，则称这种光纤为单模光纤。
多模光纤：允许多个传导模通过。
2. 什么是光纤的损耗？包含哪些类型的损耗？答：1.光纤性能是有限制的，随着信道数据率和传输距离的增加，光纤不再是一个透明管道.由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小。
光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离(中继距离)。
2.类型：光纤本身+光纤与光源的耦合+接口（材料吸收、瑞利散射、辐射损耗）3. 什么是光纤色散？有哪些色散？答：1. 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，而引起的信号畸变，引起光脉冲展宽和码间串扰，最终影响通信距离和容量，这种现象称为光纤的色散或弥散。
1. 光纤通信概念，特点光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。
特点：优点：1、频带宽，通信容量大。
2、损耗低，中继距离长。
3、抗电磁干扰能力强。
4、光泄露小，保密性好。
重量轻体积小。
5、原材料丰富，节约有色金属。
缺点：1、质地脆，不可弯曲太大，机械强度低。
2、光 纤接口需要一定的工具、设备和技术。
3、分路，耦合不灵活。
2. 光纤通信系统组成原理框图，每部分功能。
光发送机：将电发送机发送过来的电信号，转换成光信号码流。
光中继器：补偿光信号的幅度损耗，对畸变失真的信号波形进行整形，恢复光信号的形状。
光接收机：将从光纤传输过来的微弱光信号，经光电检测器，将其转换成电信号，并对电信号进行足够的放大，输出一个适合于定时判决的脉冲信号到判决电路使之能够正确的恢复出原始电信号，送给电接收机。
3. 光纤结构，规格，全反射原理，NA ，单模传输的条件，归一化频率，截止波长，SM 和MM 判断和特点，渐变型和阶跃型光纤，几何和温度特性，损耗(dB)特性，色散(ps)特性，ITU-T 规范的光纤。
结构：多层同轴圆柱体，从里到外依次是 纤芯、包层、涂覆层。
规格：单模光纤 ： 纤芯直径8-10μm多模光纤 ： 纤芯直径50μm 或者 62.5μm单模光纤和多模光纤的包层直径均为125μm全反射原理： 光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过某一角度C(临界角)时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象叫做全反射。
NA ： NA =sin θmax =2221n n -=n 1∆2单模传输的条件：光纤的工作波长λ>λ截止。
归一化频率 ：表征光纤中传播模式的数量。
截止波长 ：截止波长指的是,单模光纤通常存在某一波长,当所传输的光波长超过该波长时,光纤只能传播一种模式(基模)的光,而在该波长之下,光纤可传播多种模式(包含高阶模)的光。
SM 和MM 的判断和特点：能传播两种以上模式的光纤称为多模光纤渐变型和阶跃型光纤：阶跃型光纤：单包层光纤，纤芯和包层折射率都是均匀分布，折射率在纤芯和包层的界面上发生突变；渐变型光纤：单包层光纤，包层折射率均匀分布，纤芯折射率随着纤芯半径增加而减少，是非均匀连续变化的；几何特性：包括纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度，与包层同心度等 温度特性：温度对光纤损耗的影响损耗特性：光纤传输的光能有一部分在光纤内部被吸收，有一部分可能辐射到光纤外，使得光能减少。
第一章1.什么是光纤通信？光纤通信，是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式2.光纤通信和电通信的区别。
（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号。
光缆具有比电缆更小的高频率传输损耗3.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
基本光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机三个部分组成1.光发射机功能：是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
核心：光源。
要求光源输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。
2. 光纤线路功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。
光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决定。
3. 光接收机功能：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
核心：光检测器。
对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。
光接收机把光信号转换为电信号的过程，是通过光检测器的检测实现的。
检测方式有直接检测和外差检测两种。
第二章1、光能量在光纤中传输的必要条件。
设折射率，纤芯为n1；包层为n2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
1. 突变型多模光纤(全反射导光)(1)相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）定义：2121212))((n n n n n +-= 弱导波光纤中n1和n2相差很少，则 n1+n2 =2 n1 2122212n n n -=∆有121/)(n n n -≈∆定义临界角θc 的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。
根据定义和斯奈尔定律设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。
NA 表示光纤接收和传输光的能力。
光纤通信复习提纲第⼀章概论1、光纤通信的主要优点是什么?2、光纤通信系统有哪⼏个基本组成部分？3、PCM的原理4、什么是NRZ和RZ码？第⼆章光纤和光缆1、⽤光线光学⽅法简述光纤的导光原理。
2、光纤的种类有哪些？什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？它们的尺⼨及使⽤场合有什么不同？多模光纤有哪两种？单模光纤⼜有哪⼏种？G.652，G.653，G.6553、光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？4、归⼀化频率的定义，光纤单模传输的条件是什么？5、什么是光纤的⾊散？对通信有何影响？⾊散的种类有哪些？多模光纤的⾊散由什么⾊散决定？单模光纤⾊散⼜有什么⾊散决定？6、材料⾊散和波导⾊散引起的时延差Δτ与⾊散系数D的关系是什么？⾊散系数D⼯程通常采⽤什么单位？材料⾊散和波导⾊散引起的时延差Δτ与⾊散系数D成正⽐，⾊散系数D⼯程上单位采⽤ps/(nm·km)7、普通单模光纤的零⾊散波长⼤约为多少？⾊散位移光纤(DSF) 是利⽤什么原理制成的？图1普通单模光纤的材料⾊散系数D m、波导⾊散系数D w和总⾊散D随波长变化的曲线，总⾊散在 1.31µm附近为零，这个波长称为零⾊散波长。
⽽在1.55µm附近⾊散系数D=15～18ps/(km·nm)。
在1.55µm附近的损耗最低，如果合理地设计光波导的结构就可以把零⾊散波长位移到1.55µm附近，这样1.55µm附近⾊散也最⼩，利⽤这种原理制成⾊散位移光纤(DSF)。
⽆疑对长距离⼤容量的光纤通信是⼗分有利的。
图1 普通单模光纤的D M、D w和D随波长的变化曲线8、造成光纤传输损耗的主要因素有哪些？哪些是可以改善的？最⼩损耗在什么波长范围内？9、写出光纤的衰减系数表达式。
衰减系数的单位是什么？10、简述G.652光纤、G.653光纤、G.655光纤的特征及其⽤途。
11、⽬前光纤通信采⽤那⼏个⼯作波长？为什么？12、光纤通信为什么向长波长、单模光纤⽅向发展？13、什么是光纤的⾃聚焦现象？14、如何判断光纤的正常⾊散区和反常⾊散区？15、什么是弱导光纤？弱导光纤中纤芯和包层中光场的分布如何？单模光纤中横向场分布可以作怎样的近似？16、什么是单模光纤的偏振⾊散？17、光纤光栅在光通信中有什么⽤途？第三章光源与光发送机1、光与半导体物质的三个基本作⽤过程是什么？半导体激光器、光检测器、光放⼤器分别基于哪个过程？2、光纤通信⼴泛使⽤的光源有哪些？LED的光谱有什么特点，可以⽤于何种光纤系统？发光⼆级管⼜称LED，⼴泛应⽤在各类电⼦设备中，也是光纤通信中经常使⽤的光源。
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)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六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)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六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
3、单模光纤：单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4μm～10μm 范围内。
4、多模光纤：多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50μm左右。
二、光纤的光学参数1、相对折射率差：----纤芯折射率为n1，包层的折射率为n2，且n1>n2。
n1-n2差值的大小直接影响着光纤的性能，为此引入相对折射率差这样一个物理量来表示它们相差的程度，用n1-n2表示.2、光纤的光学参数3、数值孔径4、光在光纤中的模式传输5、光纤的归一化频率V----为了表征光纤中所能传输的模式数目的多少，引入光纤的一个特征参数，即光纤的归一化频率6、单模光纤的参数1、光纤的单模传输条件是归一化频率满足一定要求：2、截止波长---截止波长是单模光纤所特有的一个参数，通常用它可判断光纤中是否单模传输。
与相对应的波长定义为光纤的截止波长-7、光纤的传输特性1、光纤的损耗---光纤损耗限制了光纤通信的最大直通距离。
---产生光纤损耗的原因主要分为三种：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
(1)物质的吸收作用将传输的光能变成热能，从而造成光功率的损失。
吸收损耗有三个原因，一是本征吸收，二是杂质吸收，三是原子缺陷吸收。
(2)光纤中出现折射率分布不均匀而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部,由此引起的损耗称为本征散射损耗。
又称瑞利(Rayleigh)散射。
（3）当理想的圆形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲，引起能量泄漏到包层，这种由能量泄漏导致的损耗称为辐射损耗。
2、光纤的色散----由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。
光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。
----从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。
前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起8、常用单模光纤的性能及应用---1G.652 称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：(1)在1310nm波长处的色散为零。
（2）在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm·km)。
（3）这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。
G.652 光纤是当前使用最为广泛的光纤。
----G.653 称为色散位移单模光纤。
色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm 位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。
这种光纤工作波长在1550nm区域。
它非常适合于长距离单信道光纤通信系统。
-- G.655 这种光纤在1550nm波长处色散不为零，故其被称为非零色散位移单模光纤。
它在1550nm波长区域具有合理的低色散，足以支持10Gbit/s的长距离传输而无需色散补偿；同时，其色散值又保持非零特性来抑制四波混频和交叉相位调制等非线性效应的影响。
这种光纤主要适用密集波分复用传输系统。
1．光纤通信系统中所用的光器件有半导体光源、半导体光检测器以及无源光器件。
2．光源器件作用是将电信号转换成光信号送入光纤。
常用的光源器件有LD和LED 两种，。
3．LD由工作物质、激励源和光学谐振腔组成。
4．LED与LD的区别是前者没有光学谐振腔，它的发光仅限于自发辐射，从而使所发的光为荧光，是非相干光。
5．半导体光电检测器的作用是将电信号转换成光信号。
常用的光电检测器有PIN和APD两种。
6．无源光器件，常用的无源光器件有光连接器、光衰减器、光耦合器、光隔离器、光环形器、光波长转换器、光开关、光滤波器和光纤光栅等。
7、半导体激光器：是向半导体P-N结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡输出激光。
8、光与物质的三种作用形式光与物质的相互作用，可以归结为光与原子的相互作用，将发生受激吸收、自发辐射、受激辐射三种物理过程。
如图所示1．光发射机与光接收机统称为光端机。
光发射机实现E/O，光接收机实现O/E转换。
各自的框图及作用?2．数字光发射机基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制（驱动）电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。
3．对光源进行强度调制的方法分为两类，即直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。
通常直接调制适用于速率小于2.5Gbit/s的系统。
间接调制适合于高速大容量的系统。
4．数字光接收机主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路。
5．光接收机的噪声主要来自光接收机内部噪声：包括光电检测器的噪声和光接收机的电路噪声。
光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD的倍增噪声；电路噪声主要是前置放大器的噪声。
6．数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。
7．光中继器的主要功能有：补偿衰减的光信号；对畸变失真的信号波形进行整形。
有两种类型的中继器，传统的光电中继器和全光中继器。
8．在PDH光纤通信系统中，常使用的线路编码有分组码m B n B，1B2B（CMI、双相码）和插入码。
在SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。
9. 什么是光分路耦合器？画出常用光分路耦合器的类型图?光分路耦合器是分路和耦合光信号的器件。
功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合）。
耦合器类型: （1）T形耦合器（2）星形耦合器（3）定向耦合器（4）波分复用器/解复用器（也称合波器/分波器）如图所示。
光缆数字线路系统设计的基本方法是最坏值设计法。
所谓最坏值设计法，就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选取，而不管其具体分布如何。
光缆型号例题设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的通信用室外光缆，包括12根芯径/包层直径为50/125μm的二氧化硅系列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜线径为0.9mm的四线组，且在1.31μm波长上，光纤的损耗常数不大于1.0dB/km，模式带宽不小于800MHz·km；光缆的适用温度范围为−20℃～+60℃。
该光缆的型号应表示为：GYGZL03-12T50/125（21008）C+5×4×0.9。
DWDM原理概述DWDM技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在一条光纤内同时传输。
通常把光信道间隔较大（甚至在光纤的不同窗口上）的复用称为光波分复用（WDM），而把在同一窗口中信道间隔较小的WDM称为密集波分复用（DWDM）。
DWDM的优越性（1）超大容量（2）对数据“透明”（3）系统升级时能最大限度地保护已有投资（4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性（5）可兼容全光交换DWDM器件DWDM器件分为合波器和分波器两种。
合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输。
分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。
1．光接入网基本概念及位置所谓接入网就是指端局到用户环路之间的所有机线设备，通常又称为用户网。
光接入网（OAN）是指本地交换机或远端交换模块与用户设备之间采用光传输或部分采用光传输的系统。
OTDR用于光缆线路的施工、维护之中，可以进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
2．OAN的优点与功能（1）减少网路的维护运行费用，降低故障率。
（2）利于开发新业务，特别是宽带多媒体业务，加强竞争力，提高业务收入。
（3）大大延长传输距离，扩大交换机的覆盖范围。
（4）引入OAN后，连接到用户设备的双绞线或同轴电缆段的长度很短，可实现宽带传输，充分利用现有的巨大的网络投资。
功能：OAN可为企事业单位和居民住宅用户服务；OAN工作于多厂家、多类型交换机环境；OAN能提供所有原来铜缆网所提供的业务（主要是2Mbit/s以下速率的业务），并能升级提供图像和数据等宽带业务。
光时域反射仪光时域反射仪（OTDR）是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。
它是光缆线路施工和维护中常用的测试仪器。
它可以测试光纤故障点的位置、光纤衰减、光纤接头损耗以及光纤长度等，并且在屏幕上以图形曲线的形式直观地表现出来，OTDR还可以自动存储测试结果，自带打印机。
由于它可在光纤一端进行测量，所以使用非常方便。
光缆敷设方式光缆的敷设方式可以分为：架空光缆，管道光缆，直埋光缆，隧道光缆和水底光缆。
