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光纤通信系统第一章所谓光纤通信，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
通信系统的容量通常用比特率—距离积BL 表示，B 为比特率,L 为中继间距。
三种低损耗窗850nm、3dB/km；1310nm、0.4dB/km；1550nm、0.2dB/km4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH表示同步数字序列。
PDH速率等级标准：SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/sSTM-4：622.080 Mbit/sSTM-16：2.5 Gbit/STM-64：10 Gbit/s页脚内容13、光纤通信有哪些优点？答：1、频带宽，通信容量大2、损耗低，中继距离长3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、柔软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。
5 、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
答：光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
1.光纤由哪几部分构成？从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；页脚内容22、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8μm～１２μm，包层直径：2b=125μm；多模光纤纤芯直径：2a=50μm，包层直径：2b=125μm。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？答：按照折射率：折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤。
按照传输模式：单模光纤和多模光纤。
光纤通信(第三版)教学教材光纤通信(第三版)第一章1用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出？用光导纤维进行通信最早在1966年由英籍华人高锟提出 2光纤通信有哪些优点？光纤通信的优点是：频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
3简述通信网络的份层结构. 4比较光在空气和光纤中传输的速度，哪个传输得快？光在光纤中传输的速度比在空气中传输得慢，慢n 倍，n 是光纤纤芯折射率。
5简述抗反射膜的工作原理/复接层层) /网络层 OADM: OXC ：o 光分插复用光交叉连接当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来，除增加耦合损耗外，还会对系统产生不利的影响，为此需要在器件表面镀一层电介质材料，以便减少反射 6简述电介质镜的工作原理电介质镜由数层折射率交替变化的电介质材料组成，从界面上反射的光相长干涉，使反射光增强，如果层数足够多，波长为的反射系数接近17简述分光镜的工作原理两个三角棱镜A 和C 被一层低折射率薄膜B 分开，此时A 中的一些光线穿过薄膜B 进入C ，然后从立方棱镜出去。
由于A 镜斜面阻止全反射的作用，导致产生透射光束，因此入射光束被分成两束。
两种光束能量分配的比例取决于薄膜层厚度和它的折射率。
8说明为什么布拉格衍射的条件是sin d m θλ=?假定入射光束是平行波，因此裂缝变成相干光源。
并假定每个裂缝的宽度a 比把裂缝分开的距离d 更小，从两个相邻裂缝以角度θ发射的光波间的路经差是d sin θ9说明半波片相位延迟的工作原理假如 L 是晶体片的厚度，寻常光（o ）和非寻常光（e ）通过晶体经历的相位变化不同。
于是出射光束和分量通过相位延迟片产生的相位差是φ = π是半波长延迟10说明平面介质波导传输单模光线的条件波导中有一个允许在其中传输的最大模数。
最大模数m 必须满足等式A:()φ-≤V m 2 等式B ：()2122212n n aV -=λπV 数也叫V 参数，或归一化频率，在平面波导中也叫归一化厚度。
基本光纤通信系统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（pulse code modulation），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内传送，各个频段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送。
这就是频分多路复用（FDM）。
下面是TDM和FDM的示意图。
TDM和FDM波分多路复用：是FDM应用于光纤信道的一个变例。
码分多址（CDMA）：这种技术多用于移动通信，不同的移动台（或手机）可以使用同一个频率，但是每个移动台（或手机）都被分配带有一个独特的"码序列"，该序列码与所有别的"码序列"都不相同，所以各个用户相互之间也没有干扰。
因为是靠不同的"码序列"来区分不同的移动台（或手机），所以叫做"码分多址"（CDMA）技术。
空分多址（SDMA）：这种技术是利用空间分割构成不同的信道。
举例来说，在一颗卫星上使用多个天线，各个天线的波束射向地球表面的不同区域。
地面上不同地区的地球站，它们在同一时间、即使使用相同的频率进行工作，它们之间也不会形成干扰。
空分多址（SDMA）是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，充分利用频率资源。
空分多址还可以和其它多址方式相互兼容，从而实现组合的多址技术，例如空分·码分多址（SD-CDMA）。
光发射端机光发送端机组成如图所示。
光发送端机组成从PCM设备（电端机）送来的电信号是适合PCM传输的码型，为HDB3码或CMI码。
信号进入光发送机后，首先进入输入接口电路，进行信道编码，变成由"0"和"1"码组成的不归零码（NRZ）。
然后在码型变换电路中进行码型变换，变换成适合于光线路传输的mBnB码或插入码，再送入光发送电路，将电信号变换成光信号，送入光纤传输。
线路编码：又称信道编码，其作用是消除或减少数字电信号中的直流和低频分量，以便于在光纤中传输、接收及监测。
大体可归纳为三类：扰码二进制、字变换码、插入型码。
我们知道将一种数据形式转换成适合于在信道上传输的某种电信号形式，这类技术统称为调制/解调技术。
码名单极性脉冲双极性脉冲不归零码（NRZ）归零码(RZ) 曼彻斯特编码特点用电压的有、无表示两个二进制数。
用正、负电压分别表示两个二进制数。
是指在一个码元时间内，电压保持恒定，这种码又称为全宽码。
是指在一个码元的时间内，非零电压的持续时间小于一个码元的时间即在一个码元的后半部分时间内，电压总是要归于零。
利用电平的跳跃来表示"0"或"1"优缺点积累直流分量，会损坏电镀层。
可有效抑制直流分量。
续"1"或"0"时，码元不易区分。
带宽较大便于提取时钟信号，常用于局域网中。
调制方式：模拟通信可采用调幅、调频、调相等多种调制方式，采用数字调制时，相应地称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）；信号只有两种状态的ASK称为通断键控（OOK），当前的数字通信系统使用OOK-PCM格式，属于强度调制-直接检测（IM-DD）通信方式，是通信方式中最简单、最初级的方式。
而相干通信系统则可使用ASK、FSK或PSK-PCM 格式，是复杂、高级的通信方式光发射机包括以下参数：发送光功率（dBm）光谱特性最大均方根宽度最大20dB跌落宽度最小边模抑制比（SMSR）光中继器目前，实用的光纤数字通信系统都是用二进制PCM信号对光源进行直接强度调制的。
光发送机输出的经过强度调制的光脉冲信号通过光纤传输到接收端。
由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光端机之间的最大传输距离是有限的。
例如，在1.31μm工作区34Mb／s光端机的最大传输距离一般在50～70km，140Mb／s光端机的最大传输距离一般在40～60km。
如果要超过这个最大传输距离，通常考虑增加光中继器，以放大和处理经衰减和变形了的光脉冲。
目前的光中继器常采用光电再生中继器，即光一电－光中继器，这相当于光纤传输的接力站。
如此，就可以把传输距离大大延长。
传统的光中继器采用的是光－电－光(O-E-O)的模式，光电检测器先将光纤送来的非常微弱的并失真了的光信号转换成电信号，再通过放大、整形、再定时，还原成与原来的信号一样的电脉冲信号。
然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信号变换成光信号，向下一段光纤发送出光脉冲信号。
通常把有再放大(re-amplifying)、再整形（re-shaping）、再定时（re-timing）这三种功能的中继器称为"3R"中继器。
这种方式过程繁琐，很不利于光纤的高速传输。
自从掺铒光纤放大器问世以后，光中继实现了全光中继，通常又称为1R（re-amplifying）再生。
此技术目前仍然是通信领域的研究热点。
下面是3R再生向1R再生的转变示意图。
3R再生向1R再生的转变光接收机从光纤传来的光信号进入光接收电路，将光信号变成电信号并放大后，进行定时再生，又恢复成数字信号。
由于发送端有码型变换，因此，在接收端要进行码型反变换，然后将信号送入输出接口电路，变成适合PCM 传输的HDB3码或CMI码，送给PCM。
在数字通信系统中，光接收机的性能用误码率来衡量。
接收机主要性能参数：接收灵敏度、光接收机的动态范围。
接收机灵敏度接收机的灵敏度是表征光接收机调整到最佳工作状态时，光接收机接收微弱光信号的能力。
在数字接收机中，允许脉冲判决有一定的误差范围。
如果接收机将"1"码误判为"0"码，或者将"0"码误判为"1"码，这就叫1个错误比特。
如果在100个比特中判错了一个比特，则称误比特率为1／100，即10-2。
数字通信要求，如果误比特率小于10-6，则基本上可以恢复原来的数字信号。
如果误比特率大于10-3，则基本上不能进行正常的电话通信。
对于数字光通信系统来说，一般要求系统的误比特率小于10-9，即10亿个脉冲中只容许发生一个误码。
因此，光接收机灵敏度定义为：在保证达到所要求的误比特率的条件下，接收机所需要的最小输入光功率。
接收灵敏度一般用dBm来表示，它是以lmW光功率为基础的绝对功率，或写为其中，Pmin指在给定误比特率的条件下，接收机能接收的最小平均光功率。
例如，在给定的误比特率为10-9时，接收机能接收的最小平均光功率为InW（即10-9W），光接收机灵敏度为-60dBm。
影响接收机灵敏度的主要因素是噪声，表现为信噪比。
信噪比越大，表明接收电路的噪声越小，对灵敏度影响越小。
光接收机灵敏度是系统性能的综合反映，除了上述接收机本身的特性以外，接收信号的波形也对灵敏度产生影响，而接收信号的波形主要由光发送机的消光比和光纤的色散来决定。
光接收机灵敏度还与传输信号的码速有关，码速越高，接收灵敏度就越差。
这就影响了高速传输系统的中继距离。
速率越高，接收机灵敏度越差，中继距离就越短。
接收机的动态范围光接收机前置放大器输出的信号一般较弱，不能满足幅度判决的要求，因此还必须加以放大。
在实际光纤通信系统中，光接收机的输入信号将随具体的使用条件而变化。
造成这种变化的原因，可能是由于温度变化引起了光纤损耗的变化，也可能是由于一个标准化设计的光接收机，使用在不同的系统中，光源的强弱不同，光纤的传输距离也不同。
