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1、第一章u 光纤通信的优点： 容许频带很宽，传输容量很大 损耗很小，中继距离很长且误码率很小 重量轻、体积小 抗电磁干扰性能好 泄漏小，保密性能好 节约金属材料（有色金属），SiO2u 提高光纤容量方式： 提高波长速率 增加复用波数 偏振复用加倍u 光纤通信应用： 通信网 数据网 数据网有线电视网 接入网AN 光纤传感器u 光发射调制方式： 内调制直接调制（简单、实用、低速） 外调制间接调制（高速）第二章l 纤芯和包层的相对折射率差=（n1-n2）/n1l 光纤基本类型： 突变型多模光纤（StepIndex Fiber, SIF） 渐变型多模光纤（GradedIndex Fiber, GIF）
2、单模光纤（SingleMode Fiber, SMF） W型光纤（色散平坦光、色散位移光纤、保偏光纤） 塑料光纤 光子晶体光纤l 数值孔径NA l 时间延迟 时间延迟差 l 麦克斯韦方程组：l 其中:k=2/=2f/c=/cu2=a2(n12*k2-2)w2=a2*(2-n22*k2)v2=u2+w2=a2*k2*(n12-n2) 纤芯方程： (0ra)包层方程: (ra) 光能量要在纤芯(0ra)中传输， 在r=0处， 电磁场应为有限实数；在包层(ra)，光能量沿径向r迅速衰减，当r时， 电磁场应消逝为零。光纤传输模式的电磁场分布和性质取决于特征参数u、w和的值。横向传输常数: u和w决定纤
3、芯和包层横向(r)电磁场的分布，称为横向传输常数； 纵向传输常数:决定纵向(z)电磁场分布和传输性质，所以称为(纵向)传输常数。 n2kn1k l 光纤归一化频率：光纤传输模式非常重要两种情况：一种是模式截止，另一种是模式远离截止。l 光纤传输特性：几何、光学、机械等特性，传输损伤，色散、损耗，非线性。 色散：光在介质中传播速度v随波长（或频率）而变化的现象。 色散一般包括：模式色散、材料色散和波导色散。 色散用脉冲展宽表示：=(n2+m2+w2)1/2 信号通过光纤后产生的脉冲展宽= 或= ，1和2分别为输入脉冲和输出脉冲的FWHM。 3dB光带宽为f3 dB= 传输常数：= 群时延：（群折
4、射率） 两个参量表示光纤色散：群速度 = ；相速度。 色散系数：D, . 电磁波在波导折射率：n2n1 偏振模色散PMD：, 偏振模色散系数 色散与带宽关系： 光纤损耗：输入输出功率关系：Po=Pi*exp(-L) = ，为损耗系数 吸收损耗：固有损耗，红外损耗，紫外损耗；杂志损耗 散射损耗：锐利散射；结构缺陷散射l 光纤标准 G.651多模渐变型(GIF)光纤 G.652常规单模光纤 G.653色散移位光纤 G.654 用于海缆 G655 非零色散位移光纤l 损耗的机理该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
5、度不均匀引起的瑞利(Rayleigh)散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。 l 瑞利散射：在介质中传播的光波，由于材料的原子或分子结构随距离变化而引起的散射。（或：尺度远小于入射光波长的粒子所产生的散射现象。分子散射强度与入射光的波长四次方成反比, 且各方向的散射光强度是不一样的。）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。 l 单模传输条件为：V= ，对于给定的光纤(n1、n2和a确定)，存在一个临界波长c，当c时，是单模传输，这个临界波长c称为截止波长l 模式（mode）：在一定边界条件下电磁场方程之解。l 弱导光纤：纤芯中最大折射率和均匀包层最小折射率之差
6、很小的一类光纤。l 光纤损耗测量方法： 测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；光纤损耗系数 ， L为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功率和输出光功率(mW或W) ；装置： 测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。瑞利散射光功率与传输光功率成比例。利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为后向散射法。 正向和反向平均损耗系数： 光纤的长度L：l 带宽测量光纤带宽测量有时域和频域两种基本方法。时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法；频域法是测量通过光纤的频率响应，又称扫频法。= ， 脉冲法第三章u 半导体激光器 波长计算： P-I特性曲线：
7、 ，I激光；I30路（？）（一路速率64Kb/s）。u 同步数字系列(SDH): SDH帧结构：段开销(SOH)；信息载荷(Payload)；管理单元指针(AU PTR) PDH与SDH的上下路区别（图）： SDH的155M/s来源：=9（行）2708（bit）8000（=1/125us）=155.520 Mb/s 3个速率： 段开销(SOH)：对于STM1 而言， SOH共使用98(第4行除外)=72 Byte相应于576 bit。由于每秒传输8000帧， 所以SOH的容量为5768000=4.608 Mb/s 信息载荷(Payload)：对于STM1而言，Payload有9261=2349
8、 Byte, 相应于234988000=150.336 Mb/s的容量。 管理单元指针(AU PTR)：对于STM1 而言，AU PTR有9个字节(第4行)， 相应于988000=0.576 Mb/s。 SDH 3种设备： 终端复用设备 TM 分插复用设备 ADM 数字交叉连接设备 DXCu 中继距离： L式中，Pt 为平均发射光功率(dBm)，Pr为接收灵敏度(dBm)，c 为连接器损耗(dB/对)， Me 为系统余量(dB)，f为光纤损耗系数(dB/km), s为每km光纤平均接头损耗(dB/km), m为每km光纤线路损耗余量(dB/km), L 为中继距离(km)u 受色散限制的中继距
9、离L：Fb是线路码速率(Mb/s)C0是光纤的色散系数(ps/(nmkm)为光源谱线宽度(nm):对于MLM-LD, =0.115； 对于SLM-LD，=0.306第六章l 调制方式 模拟基带直接光强调制 模拟间接光强调制 频率调制(FM) 脉冲频率调制(PFM) 方波频率调制(SWFM) 频分复用光强调制l 副载波复用模拟电视光纤传输系统方框图 l SCM模拟电视光纤传输系统的优点： 一个载波可以传输多个副载波，各个副载波可以承载不同类型业务，有利于数字和模拟混合传输以及不同业务的综合和分离。 SCM系统灵敏度较高，又无需复杂的定时技术，FM/SCM可以传输60120路模拟电视节目，制造成本
10、较低，因而在带式传输网中竞争力强，发展速度快。 可以满足目前社会对电视频道日益增多的要求，而且便于在光纤与同轴电缆混合的有线电视系统（HFC）中采用。l 什么叫副载波复用：N个频道的模拟基带电视信号分别调制频率为f1,f2,f3,fN的射频(RF)信号，把N个带有电视信号的副载波f1s, f2s, f3s，, fNs组合成多路宽带信号，再用这个宽带信号对光源(一般为LD)进行光强调制，实现电/光转换。光信号经光纤传输后，由光接收机实现光/电转换， 经分离和解调，最后输出N个频道的电视信号。第七章u 光纤放大器类型： 掺稀土离子光放大器 半导体光放大器 非线性光放大器u EDFA结构框图：(a)
11、 光纤放大器构成原理图： (b) 实用光纤放大器外形图及其构成方框图:u 光波分复用概念：光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用， 简称光波分复用技术。u WDM技术的主要特点： 充分利用光纤的巨大带宽资源 同时传输多种不同类型的信号 节省线路投资 降低器件的超高速要求 高度的组网灵活性、 经济性和可靠性u 光交换技术方式： 空分光交换 时分光交换 波分光交换u 光接收检测方式： 直接检测 相干检测（外插检测）第八章l 自愈网：就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复， 使用户感觉不到网络已出了故障。其基本原理就是使网络具备发现替代传输路由并重新确立通信的能力。l OADM框图： 基于解复用/复用结构的OADM：(图a) 基于光纤光栅加上光纤环形器结构的OADM（图b）(a) (b)l 光接入网（HFC）： 基本原理：在双向光纤CATV网的基础上，根据光纤的宽频带特性，用空余的频带来传输话音业务、数据业务或个人信息，以充分利用光纤的频谱资源。
