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第五章 光纤的色散特性影响光信号在光纤中传输的主要因素是光纤的色散和损耗。
光纤的色散效应将导致光脉冲展宽,引起信号的畸变。
光纤的损耗导致光信号幅度的衰减,是早期限制无中继传输距离的主要因素。
由于掺饵光纤放大器的实用化可以有效地补偿光功率的损耗，使得损耗不再是一个主要的限制因素。
所以光纤的色散特性成为光纤最重要的特性指标。
5.1色散概述色散是指不同频率的电磁波以不同的相速度和群速度在介质中传播的物理现象。
色散导致光脉冲在传播过程中展宽,致使前后脉冲相互重叠,引起数字信号的码间串扰。
在多模光纤中,不同的传播模式具有不同的相位常数,因而有不同的相速度和群速度。
在光纤的输入端,一个光脉冲的能量分配到不同的模式上,以不同的速度传播到输出端,同样导致光脉冲的展宽。
这种效应与波的不同频率(也就是不同的颜色)成分以不同的速度传播所产生的作用是一样的,这种现象广义地也可以称为色散。
为了区分这两种不同的物理机理引起的色散效应,在光纤传输理论中分别将其称为波长色散和模式色散。
5.1.1 波长色散光纤中传输的光信号是用需要传输的信号去调制光源所发出的连续光波产生的,因而这种光信号是由多种频率成分的光波构成的。
光信号的频谱宽度决定于光源的线宽和调制信号的频谱。
在大多数情形下,光信号的谱宽主要取决于光源的线宽。
目前光纤通信中所用的光源主要是半导体发光二极管（LED ）和半导体激光器(LD),前者的线宽达数百埃,后者的线宽在1O 埃数量级。
如果对光源进行调制的脉冲重复频率不超过2.5GHz ,则调制带宽仅在0.5埃左右,显然光源本身的谱宽起决定性作用。
如果进一步提高光纤传输速率,而且采用线宽极窄的动态单纵模激光器作为光源,则调制信号的带宽将成为影响光信号谱宽的决定性因素。
光信号在光纤中以群速度传播,群速度的定义为βωd d =g v （5.1－１） 式中ω为光载波的角频率,β 是相位常数。
光信号在光纤中传播单位距离的时间称为群时延,用 τ 表示,则ωβτd d 1==gv （5.1－2）在自由空间中，光的速度为001εμ=c 是个物理常数，相位常数0000c k ωεμω==（5.1－2）式又可以写成01dk d c d dk d d βωωβτ==（5.1－3a ） 注意到λπ20=k ,则上式又可以写成λβπλτd d c 22-= （5.1－3b ）从（5.1－3b ）式可以看到,一般情形下,传输群时延 τ 是波长 λ 的函数,除非相位常数 β和 k o 之间有简单的线性关系。
第一章概论1．通信系统的基本模型。
2．消息，信息，信号的基本概念。
消息：是信息的载体，不同的消息可以包含相同的信息。
信息：可理解为消息中包含的有意义的内容。
信号：传输的消息是以光、电或磁的形式表现出来的称为信号。
3．电信的概念，电信是以什么的发明为开端的。
电信是利用电信号驮载待传信息进行传输和交换的通信方式。
1831年，法拉第提出“电磁感应现象”，预告了发电机的诞生。
1937年，莫尔斯发明有线电报，标志着人类从此进入了电通信时代。
4．信息论之父是谁？通信的基本问题是什么？香农。
“通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息。
”——《通信的数学理论》5．信道带宽和信号带宽的概念，信道无失真传输的基本条件是什么？信道的带宽：指信道不失真传输信号的频率范围，即信道容许通过的最高与最低信号频率之差。
信号带宽:信号所含最高频率与最低频率之差，即信号所含频率的宽度。
根据奈奎斯特定律，信道的带宽应该大于信息的码元速率的两倍以上才能进行无失真传输。
6．奈奎斯特准则。
信道传输速率有上限。
有限带宽，无噪声信道（“理想”低通信道）情况下的最高码元传输速率V为：V=2W。
7．数字信号和模拟信号的特点？数字信号和模拟信号表示信息的方式。
模拟信号特点：信号的波形幅度连续。
它连续地“模拟”着信息的变化。
数字信号特点：波形从时间和幅度上都是离散的、不连续的。
模拟信号将待传递的信息包含在信号的波形之中。
数字信号将待传递的信息包含在码元的不同组合之中。
8．信息传输速率和码元传输速率的概念和计算。
信息传输速率简称传信率，又称信息速率、比特率，它表示单位时间（每秒）内传输实际信息的比特数，单位为比特／秒，记为bit/s、b/s、bps。
码元传输速率简称传码率，又称符号速率、码元速率、波特率、调制速率。
它表示单位时间内（每秒）信道上实际传输码元的个数，单位是波特（Baud），常用符号“B’来表示。
例：每秒钟传送2400个码元，码元速率为？当采用二进制码元传输方式时，信息速率为？若采用八进制码元传输方式，信息速率为？RS= 2400B采用二进制码元传输方式时，信息速率为R b= 2400bit/s；采用八进制码元传输方式，信息速率为R b= 2400bit/s×log28 =7200bit/s。
