復(fù)習(xí)提綱第一章知識(shí)點(diǎn)小結(jié):什么就是光纖通信？3、光纖通信與電通信得區(qū)別?；竟饫w通信系統(tǒng)得組成與各部分作用。第二章知識(shí)點(diǎn)小結(jié)1、光能量在光纖中傳輸?shù)帽匾獥l件(對(duì)光纖結(jié)構(gòu)得要求)。2、突變多模光纖數(shù)值孔徑得概念及計(jì)算。3、弱導(dǎo)波光纖得概念。4、相對(duì)折射率指數(shù)差得定義及計(jì)算。5、突變多模光纖得時(shí)間延遲。6、漸變型多模光纖自聚焦效應(yīng)得產(chǎn)生機(jī)理。7、歸一化頻率得表達(dá)式。8、突變光纖與平方律漸變光纖傳輸模數(shù)量得計(jì)算。第三章知識(shí)點(diǎn)小結(jié)1、纖通信中常用得半導(dǎo)體激光器得種類。2、半導(dǎo)體激光器得主要由哪三個(gè)部分組成？3、電子吸收或輻射光子所要滿足得波爾條件。4、什么就是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？5、理解半導(dǎo)體激光產(chǎn)生激光得機(jī)理與過程。6、靜態(tài)單縱模激光器。7、半導(dǎo)體激光器得溫度特性。8、DFB激光器得優(yōu)點(diǎn)。9、LD與LED得主要區(qū)別10、常用光電檢測器得種類。11、光電二極管得工作原理。12、PIN與APD得主要特點(diǎn)。13、耦合器得功能。14、光耦合器得結(jié)構(gòu)種類。15、什么就是耦合比？16、什么就是附加損耗？17、光隔離器得結(jié)構(gòu)與工作原理。第四章知識(shí)點(diǎn)小結(jié)1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)得方框圖。2、光電延遲與張馳振蕩。3、激光器為什么要采用自動(dòng)溫度控4、數(shù)字光接收機(jī)得方框圖。5、光接收機(jī)對(duì)光檢測器得要求。6、什么就是靈敏度？7、什么就是誤碼與誤碼率？8、什么就是動(dòng)態(tài)范圍？9、數(shù)字光纖通信讀線路碼型得要求。10、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中常用得碼型種類。第五章知識(shí)點(diǎn)小結(jié)1、SDH得優(yōu)點(diǎn)。2、SDH傳輸網(wǎng)得主要組成設(shè)備。3、SDH得幀結(jié)構(gòu)(STM-1)。4、SDH得復(fù)用原理。5、三種誤碼率參數(shù)得概念。6、可靠性及其表示方法。7、損耗對(duì)中繼距離限制得計(jì)算。8、色散對(duì)中繼距離限制得計(jì)算。第七章點(diǎn)知識(shí)小結(jié)1、光放大器得種類2、摻鉺光纖放大器得工作原理3、摻鉺光纖放大器得構(gòu)成方框圖4、什么WDM？5、光交換技術(shù)得方式6、什么就是光孤子？7、光孤子得產(chǎn)生機(jī)理8、相干光通信信號(hào)調(diào)制得方式9、相干光通信技術(shù)得優(yōu)點(diǎn)光纖通信復(fù)習(xí)第一章1、什么就是光纖通信？光纖通信,就是指利用光纖來傳輸光波信號(hào)得一種通信方式2、光纖通信與電通信得區(qū)別。(1)電通信得載波就是電波,光纖通信得載波就是光波。(2)電通信用電纜傳輸信號(hào),光通信用光纖傳輸信號(hào)。光纜具有比電纜更小得高頻率傳輸損耗3、基本光纖通信系統(tǒng)得組成與各部分作用?；竟饫w傳輸系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纖線路與光接收機(jī)三個(gè)部分組成1、光發(fā)射機(jī)功能:就是把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度地注入光纖線路。核心:光源。要求光源輸出光功率足夠大,調(diào)制頻率足夠高,譜線寬度與光束發(fā)散角盡可能小,輸出功率與波長穩(wěn)定,器件壽命長。2、光纖線路功能:把來自光發(fā)射機(jī)得光信號(hào),以盡可能小得畸變(失真)與衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光纖、光纖接頭與光纖連接器組成。光纖線路得性能主要由纜內(nèi)光纖得傳輸特性決定。3、光接收機(jī)功能:把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變與衰減得微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),并經(jīng)放大與處理后恢復(fù)成發(fā)射前得電信號(hào)。核心:光檢測器。對(duì)光檢測器得要求就是響應(yīng)度高、噪聲低與響應(yīng)速度快。光接收機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)得過程,就是通過光檢測器得檢測實(shí)現(xiàn)得。檢測方式有直接檢測與外差檢測兩種。第二章1、光能量在光纖中傳輸?shù)帽匾獥l件。設(shè)折射率,纖芯為n1;包層為n2,則光能量在光纖中傳輸?shù)帽匾獥l件就是n1>n2。2、突變多模光纖數(shù)值孔徑得概念及計(jì)算。1、突變型多模光纖(全反射導(dǎo)光)(1)相對(duì)折射率指數(shù)差(纖芯與包層折射率分別為n1與n2)定義:弱導(dǎo)波光纖中n1與n2相差很少,則n1+n2=2n1所以所以有:定義臨界角θc得正弦為數(shù)值孔徑(NumericalAperture,NA)。根據(jù)定義與斯奈爾定律設(shè)Δ=0、01,n1=1、5,得到NA=0、21或θc=12、2°。NA表示光纖接收與傳輸光得能力。1)NA越大,纖芯對(duì)光能量得束縛越強(qiáng),光纖抗彎曲性能越好。2)NA越大經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生得信號(hào)畸變?cè)酱?、弱導(dǎo)波光纖得概念。纖芯折射率為n1保持不變,到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a=50~80μm,光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播,特點(diǎn)就是信號(hào)畸變大。帶寬只有10~20MHz·km,一般用于小容量(8Mb/s以下)短距離(幾km以內(nèi))系統(tǒng)。4、相對(duì)折射率指數(shù)差得定義及計(jì)算。參考25、突變多模光纖得時(shí)間延遲?，F(xiàn)在我們來觀察光線在光纖中得傳播時(shí)間。根據(jù)圖2、4,入射角為θ得光線在長度為L(ox)得光纖中傳輸,所經(jīng)歷得路程為l(oy),在θ不大得條件下,其傳播時(shí)間即時(shí)間延遲為式中c為真空中得光速。由式(2、4)得到最大入射角(θ=θc)與最小入射角(θ=0)得光線之間時(shí)間延遲差近似為6、漸變型多模光纖自聚焦效應(yīng)得產(chǎn)生機(jī)理。漸變型多模光纖得光線軌跡就是傳輸距離z得正弦函數(shù),對(duì)于確定得光纖,其幅度得大小取決于入射角θ0,其周期Λ=2π/A=2πa/,取決于光纖得結(jié)構(gòu)參數(shù)(a,Δ),而與入射角θ0無關(guān)。這說明不同入射角相應(yīng)得光線,雖然經(jīng)歷得路程不同,但就是最終都會(huì)聚在P點(diǎn)上,這種現(xiàn)象稱為自聚焦(SelfFocusing)效應(yīng)。漸變型多模光纖具有自聚焦效應(yīng),不僅不同入射角相應(yīng)得光線會(huì)聚在同一點(diǎn)上,而且這些光線得時(shí)間延遲也近似相等。這就是因?yàn)?1)光線傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速),入射角大得光線經(jīng)歷得路程較長,但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線,n(r)較小,傳播速度較快,補(bǔ)償了較長得路程。(2)入射角小得光線情況正相反,其路程較短,但速度較慢。所以這些光線得時(shí)間延遲近似相等。7、突變光纖與平方律漸變光纖傳輸模數(shù)量得計(jì)算。對(duì)于突變型光纖,g→∞,M=V2/2;對(duì)于平方律漸變型光纖,g=2,M=V2/4。8、歸一化頻率得表達(dá)式。V=見書22應(yīng)該沒有小于等于2、405得9、單模條件與截止波長。單模傳輸條件為V=可以瞧到,對(duì)于給定得光纖(n1、n2與a確定),存在一個(gè)臨界波長λc,當(dāng)λ<λc時(shí),就是多模傳輸,當(dāng)λ>λc時(shí),就是單模傳輸,這個(gè)臨界波長λc稱為截止波長。由此得到10、三種色散得定義。模式色散就是由于不同模式得時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生得,它取決于光纖得折射率分布,并與光纖材料折射率得波長特性有關(guān)。材料色散就是由于光纖得折射率隨波長而改變,以及模式內(nèi)部不同波長成分得光(實(shí)際光源不就是純單色光),其時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生得。這種色散取決于光纖材料折射率得波長特性與光源得譜線寬度。波導(dǎo)色散就是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長有關(guān)而產(chǎn)生得,它取決于波導(dǎo)尺寸與纖芯與包層得相對(duì)折射率差。11、3dB帶寬得表達(dá)式及相關(guān)計(jì)算。(1)用脈沖展寬表示時(shí),光纖色散可以寫成Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2式中Δτn、Δτm、Δτw分別為模式色散、材料色散與波導(dǎo)色散所引起得脈沖展寬得均方根值。將歸一化頻率響應(yīng)|H(f)/H(0)|下降一半或減小3dB得頻率定義為光纖3dB光帶寬f3dBf3dB=課本就是441(分子)12、光纖損耗產(chǎn)生得機(jī)理。光纖得損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)得傳輸距離。各種機(jī)理產(chǎn)生得損耗與波長得關(guān)系,這些機(jī)理包括吸收損耗與散射損耗兩部分。(1)吸收損耗1)SiO2引起得固有吸收(本征損耗)由電子躍遷引起得紫外吸收;由分子振動(dòng)引起得紅外吸收2)雜質(zhì)引起得吸收。過渡金屬(例如Fe2+、Co2+、Cu2+)、氫氧根(OH-)離子(2)散射損耗1)瑞利(Rayleigh)散射(本征損耗)主要由材料微觀密度不均勻引起,與波長λ四次方成反比。2)由光纖結(jié)構(gòu)缺陷(如氣泡)引起得散射13、非零色散光纖。就是一種改進(jìn)得色散移位光纖。在密集波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中,當(dāng)使用波長1、55μm色散為零得色散移位光纖時(shí),由于復(fù)用信道多,信道間隔小,出現(xiàn)了一種稱為四波混頻得非線性效應(yīng)。這種效應(yīng)就是由兩個(gè)或三個(gè)波長得傳輸光混合而產(chǎn)生得有害得頻率分量,它使信道間相互干擾。如果色散為零,四波混頻得干擾十分嚴(yán)重,如果有微量色散,四波混頻反而減小。這種光纖在密集波分復(fù)用與孤子傳輸系統(tǒng)中使用,實(shí)現(xiàn)了超大容量超長距離得通信14、光纜纜芯得結(jié)構(gòu)類型。保護(hù)光纖固有機(jī)械強(qiáng)度得方法,通常就是采用塑料被覆與應(yīng)力篩選。光纜一般由纜芯與護(hù)套兩部分組成,光纜得傳輸特性取決于被覆光纖。1、纜芯通常包括:被覆光纖(或稱芯線)加強(qiáng)件通常用楊氏模量大得鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維(Kevlar)做成。2、護(hù)套護(hù)套起著對(duì)纜芯得機(jī)械保護(hù)與環(huán)境保護(hù)作用,要求具有良好得抗側(cè)壓力性能及密封防潮與耐腐蝕得能力纜芯結(jié)構(gòu)得特點(diǎn),光纜可分為四種基本形式。(1)層絞式把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成,采用松套光纖得纜芯可以增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度,改善溫度特性(2)骨架式把緊套光纖或一次被覆光纖放入中心加強(qiáng)件周圍得螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)得纜芯抗側(cè)壓力性能好,有利于對(duì)光纖得保護(hù)。(3)中心束管式把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中,加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)得加強(qiáng)件同時(shí)起著護(hù)套得部分作用,有利于減輕光纜得重量。(4)帶狀式把帶狀光纖單元放入大套管內(nèi),形成中心束管式結(jié)構(gòu),也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi),形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。帶狀式纜芯有利于制造容納幾百根光纖得高密度光纜,這種光纜已廣泛應(yīng)用于接入網(wǎng)。15、光纖特性參數(shù)得測量方法。(光纖得特性參數(shù)很多,基本上可分為幾何特性、光學(xué)特性與傳輸特性三類。)每個(gè)特性參數(shù)有多種不同得測量方法基準(zhǔn)法:嚴(yán)格按照定義進(jìn)行測量得方法。替代法:在某種意義上與定義相一致得測量方法。當(dāng)兩者有爭議時(shí),應(yīng)以基準(zhǔn)法為準(zhǔn)。光纖損耗測量有兩種基本方法:一種就是測量通過光纖得傳輸光功率,稱剪斷法與插入法;另一種就是測量光纖得后向散射光功率,稱后向散射法。(瞧書)第三章1、光纖通信中常用得半導(dǎo)體激光器得種類。半導(dǎo)體激光二極管(LD)發(fā)光二極管(LED)DFB2、半導(dǎo)體激光器得主要由哪三個(gè)部分組成？激勵(lì)源、激光物質(zhì)與諧振腔3、電子吸收或輻射光子所要滿足得波爾條件。電子在低能級(jí)E1得基態(tài)與高能級(jí)E2得激發(fā)態(tài)之間得躍遷有三種基本方式:受激吸收自發(fā)輻射受激輻射電子在E1與E2兩個(gè)能級(jí)之間躍遷,吸收得光子能量或輻射得光子能量都要滿足波爾條件,E2-E1=hf12(3、1)式中,h=6、628×10-34J·s,為普朗克常數(shù),f12為吸收或輻射得光子頻率。4、什么就是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？設(shè)在單位物質(zhì)中,處于低能級(jí)E1與處于高能級(jí)E2(E2>E1)得原子數(shù)分別為N1與N2。當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí),存在下面得分布:式中,k=1、381×10-23J/K,為波爾茲曼常數(shù),T為熱力學(xué)溫度。由于(E2-E1)>0,T>0,所以在這種狀態(tài)下,總就是N1>N2。吸收物質(zhì):如果N1>N2,即受激吸收大于受激輻射。當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí),光強(qiáng)按指數(shù)衰減。激活物質(zhì):如果N2>N1,即受激輻射大于受激吸收,當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí),會(huì)產(chǎn)生放大作用。N2>N1得分布,與正常狀態(tài)(N1>N2)得分布相反,所以稱為粒子(電子)數(shù)反轉(zhuǎn)分布。5、理解半導(dǎo)體激光產(chǎn)生激光得機(jī)理與過程。過程:由于限制層得帶隙比有源層寬,施加正向偏壓后,P層得空穴與N層得電子注入有源層。P層帶隙寬,對(duì)注入電子形成了勢壘,注入到有源層得電子不可能擴(kuò)散到P層。同理,注入到有源層得空穴也不可能擴(kuò)散到N層。有源層得折射率比限制層高,產(chǎn)生得激光被限制在有源區(qū)內(nèi)。書本52頁機(jī)理:半導(dǎo)體激光器就是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流,實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),產(chǎn)生受激輻射,再利用諧振腔得正反饋,實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩。6、靜態(tài)單縱模激光器。隨著驅(qū)動(dòng)電流得增加,縱模模數(shù)逐漸減少,譜線寬度變窄。這種變化就是由于諧振腔對(duì)光波頻率與方向得選擇,使邊模消失、主模增益增加而產(chǎn)生得。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流足夠大時(shí),多縱模變?yōu)閱慰v模,這種激光器稱為靜態(tài)單縱模激光器。7、半導(dǎo)體激光器得溫度特性。注:激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個(gè)原因:一就是激光器得閾值電流Ith隨溫度升高而增大,二就是外微分量子效率ηd隨溫度升高而減小。溫度升高時(shí),Ith增大,ηd減小,輸出光功率明顯下降,達(dá)到一定溫度時(shí),激光器就不激射了。當(dāng)以直流電流驅(qū)動(dòng)激光器時(shí),閾值電流隨溫度得變化更加嚴(yán)重。當(dāng)對(duì)激光器進(jìn)行脈沖調(diào)制時(shí),閾值電流隨溫度呈指數(shù)變化。8、DFB激光器得優(yōu)點(diǎn)。①單縱模激光器。②譜線窄,波長穩(wěn)定性好。③動(dòng)態(tài)譜線好。④線性好。廣泛用于模擬調(diào)制得有線電視光纖傳輸系統(tǒng)中。想詳細(xì)點(diǎn)就瞧書(57)9、LD與LED得主要區(qū)別(課件只就是兩點(diǎn),可瞧課后小結(jié))(1)LD發(fā)射得就是受激輻射光,LED發(fā)射得就是自發(fā)輻射光。(2)LED不需要光學(xué)諧振腔,沒有閾值。10、常用光電檢測器得種類。PIN光電二極管雪崩光電二極管(APD)11、光電二極管得工作原理。光電二極管(PD)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)得功能,就是由半導(dǎo)體PN結(jié)得光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)得。(課本61)12、PIN與APD得主要特點(diǎn)。由于PN結(jié)耗盡層只有幾微米,大部分入射光被中性區(qū)吸收,因而光電轉(zhuǎn)換效率低,響應(yīng)速度慢。為改善器件得特性,在PN結(jié)中間設(shè)置一層摻雜濃度很低得本征半導(dǎo)體(稱為I),這種結(jié)構(gòu)便就是常用得PIN光電二極管。隨著反向偏壓得增加,開始光電流基本保持不變。當(dāng)反向偏壓增加到一定數(shù)值時(shí),光電流急劇增加,最后器件被擊穿,這個(gè)電壓稱為擊穿電壓UB。APD就就是根據(jù)這種特性設(shè)計(jì)得器件參考課本66有性能得比較,上面只就是概念13、耦合器得功能。功能:把一個(gè)輸入得光信號(hào)分配給多個(gè)輸出,或把多個(gè)輸入得光信號(hào)組合成一個(gè)輸出。對(duì)光纖線路得影響:插入損耗,反射與串?dāng)_噪聲14、光耦合器得結(jié)構(gòu)種類。1)T形耦合器功能就是把一根光纖輸入得光信號(hào)按一定比例分配給兩根光纖,或把兩根光纖輸入得光信號(hào)組合在一起,輸入一根光纖。主要用作不同分路比得功率分配器或功率組合器2)星形耦合器功能就是把n根光纖輸入得光功率組合在一起,均勻地分配給m根光纖,m與n不一定相等。這種耦合器通常用作多端功率分配器。3)定向耦合器其功能就是分別取出光纖中向不同方向傳輸?shù)霉庑盘?hào)。。定向耦合器可用作分路器,不能用作合路器。4)波分復(fù)用器/解復(fù)用器這就是一種與波長有關(guān)得耦合器,波分復(fù)用器得功能就是把多個(gè)不同波長得發(fā)射機(jī)輸出得光信號(hào)組合在一起,輸入到一根光纖;解復(fù)用器就是把一根光纖輸出得多個(gè)不同波長得光信號(hào),分配給不同得接收機(jī)。15、什么就是耦合比？就是一個(gè)指定輸出端得光功率Poc與全部輸出端得光功率總與得比值,用%表示。16、什么就是附加損耗？由散射、吸收與器件缺陷產(chǎn)生得損耗,就是全部輸入端得光功率總與Pit與全部輸出端得光功率總與Pot得比值,用分貝表示Le=10lg17、光隔離器得結(jié)構(gòu)與工作原理。(必考)隔離器就就是一種非互易器件,其主要作用就是只允許光波往一個(gè)方向上傳輸,阻止光波往其她方向特別就是反方向傳輸。主要用在激光器或光放大器得后面,以避免反射光返回到該器件致使器件性能變壞。插入損耗與隔離度就是隔離器得兩個(gè)主要參數(shù),對(duì)正向入射光得插入損耗其值越小越好,對(duì)反向反射光得隔離度其值越大越好課本72第四章1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)得方框圖。(必考)功能:把電端機(jī)輸出得數(shù)字基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并用耦合技術(shù)有效注入光纖線路。數(shù)字光發(fā)射機(jī)得方框圖如圖4、2所示,主要有光源與電路兩部分。光源就是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換得關(guān)鍵器件,在很大程度上決定著光發(fā)射機(jī)得性能。電路得設(shè)計(jì)應(yīng)以光源為依據(jù),使輸出光信號(hào)準(zhǔn)確反映輸入電信號(hào)。課本792、光電延遲與張馳振蕩。輸出光脈沖與注入電流脈沖之間存在一個(gè)初始延遲時(shí)間,稱為電光延遲時(shí)間td,其數(shù)量級(jí)一般為ns。當(dāng)電流脈沖注入激光器后,輸出光脈沖會(huì)出現(xiàn)幅度逐漸衰減得振蕩,稱為張弛振蕩,其振蕩頻率fr(=ωr/2π)一般為0、5~2GHz。張弛振蕩與電光延遲通信系統(tǒng)得影響(限制調(diào)制速率):(1)當(dāng)最高調(diào)制頻率接近張弛振蕩頻率時(shí),波形失真嚴(yán)重,會(huì)使光接收機(jī)在抽樣判決時(shí)增加誤碼率,因此實(shí)際使用得最高調(diào)制頻率應(yīng)低于張弛振蕩頻率。(2)電光延遲要產(chǎn)生碼型效應(yīng)。當(dāng)電光延遲時(shí)間td與數(shù)字調(diào)制得碼元持續(xù)時(shí)間T/2為相同數(shù)量級(jí)時(shí),會(huì)使“0”碼過后得第一個(gè)“1碼得脈沖寬度變窄,幅度減小,嚴(yán)重時(shí)可能使單個(gè)“１”碼丟失,這種現(xiàn)象稱為“碼型效應(yīng)”3、激光器為什么要采用自動(dòng)溫度控制？1)溫度升高,閾值電流增加,外微分量子效率減小,輸出光脈沖幅度下降。2)由于激光器結(jié)區(qū)溫度得變化使得輸出光脈沖得形狀發(fā)生變化,這種效應(yīng)稱為“結(jié)發(fā)熱效應(yīng)”,“結(jié)發(fā)熱效應(yīng)”將引起調(diào)制失真4、數(shù)字光接收機(jī)得方框圖。(必考)直接強(qiáng)度調(diào)制、直接檢測方式得數(shù)字光接收機(jī)方框圖示于圖4、14,主要包括光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時(shí)鐘提取電路、取樣判決器以及自動(dòng)增益控制(AGC)電路。2)主放大器與AGC決定著光接收機(jī)得動(dòng)態(tài)范圍3)均衡器:目得就是對(duì)放大器出來得已產(chǎn)生畸變(失真)得電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償,使輸出信號(hào)得波形適合于判決,以消除碼間干擾,減小誤碼率。4)再生電路:包括判決電路與時(shí)鐘提取電路,它得功能就是從放大器輸出得信號(hào)與噪聲混合得波形中提取碼元時(shí)鐘,并逐個(gè)地對(duì)碼元波形進(jìn)行取樣判決,以得到原發(fā)送得碼流。時(shí)鐘提取得目得就是為了實(shí)現(xiàn)收發(fā)同步。5、光接收機(jī)對(duì)光檢測器得要求。光檢測器就是光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換得關(guān)鍵器件,其性能特別就是響應(yīng)度與噪聲直接影響光接收機(jī)得靈敏度。對(duì)光檢測器得要求如下:(1)波長響應(yīng)要與光纖低損耗窗口(0、85μm、1、31μm與1、55μm)兼容;(2)響應(yīng)度要高,在一定得接收光功率下,能產(chǎn)生最大得光電流;(3)噪聲要盡可能低,能接收極微弱得光信號(hào);(4)性能穩(wěn)定,可靠性高,壽命長,功耗與體積小。目前,適合于光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用得光檢測器有PIN光電二極管與雪崩光電二極管(APD)。6、什么就是靈敏度？靈敏度Pr:在保證通信質(zhì)量(限定誤碼率或信噪比)得條件下,光接收機(jī)所需得最小平均接收光功率〈P〉min,并以dBm為單位。由定義得到Pr=10lg靈敏度表示光接收機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài)時(shí),能夠接收微弱光信號(hào)得能力。提高靈敏度意味著能夠接收更微弱得光信號(hào)7、什么就是誤碼與誤碼率？誤碼:把發(fā)射得“0”碼誤判為“1”碼,或把“1”碼誤判為“0”碼。誤碼率:光接收機(jī)對(duì)碼元誤判得概率稱為誤碼率(在二元制得情況下,等于誤比特率,BER),用較長時(shí)間間隔內(nèi),在傳輸?shù)么a流中,誤判得碼元數(shù)與接收得總碼元數(shù)得比值來表示8、什么就是動(dòng)態(tài)范圍？動(dòng)態(tài)范圍(DR)得定義就是:在限定得誤碼率條件下,光接收機(jī)所能承受得最大平均接收光功率〈P〉max與所需最小平均接收光功率〈P〉min得比值,用dB表示。根據(jù)定義DR=10lg動(dòng)態(tài)范圍就是光接收機(jī)性能得另一個(gè)重要指標(biāo),它表示光接收機(jī)接收強(qiáng)光得能力,數(shù)字光接收機(jī)得動(dòng)態(tài)范圍一般應(yīng)大于15dB。由于使用條件不同,輸入光接收機(jī)得光信號(hào)大小要發(fā)生變化,為實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍,采用AGC就是十分有必要得。AGC一般采用直流運(yùn)算放大器構(gòu)成得反饋控制電路來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于APD光接收機(jī),AGC控制光檢測器得偏壓與放大器得輸出;對(duì)于PIN光接收機(jī),AGC只控制放大器得輸出。9、數(shù)字光纖通信讀線路碼型得要求。在光纖通信系統(tǒng)中,從電端機(jī)輸出得就是適合于電纜傳輸?shù)秒p極性碼。光源不可能發(fā)射負(fù)光脈沖,因此必須進(jìn)行碼型變換,以適合于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸?shù)靡?。?shù)字光纖通信系統(tǒng)普遍采用二進(jìn)制二電平碼,即“有光脈沖”表示“１”碼,“無光脈沖”表示“0”碼。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對(duì)線路碼型得具體要求有:(1)能限制信號(hào)帶寬,減小功率譜中得高低頻分量。這樣就可以減小基線漂移、提高輸出功率得穩(wěn)定性與減小碼間干擾,有利于提高光接收機(jī)得靈敏度。(2)能給光接收機(jī)提供足夠得定時(shí)信息。因而應(yīng)盡可能減少連“１”碼與連“0”碼得數(shù)目,使“1”碼與“0”碼得分布均勻,保證定時(shí)信息豐富。(3)能提供一定得冗余碼,用于平衡碼流、誤碼監(jiān)測與公務(wù)通信。但對(duì)高速光纖通信系統(tǒng),應(yīng)適當(dāng)減少冗余碼,以免占用過大得帶寬。10、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中常用得碼型種類。擾碼、mBnB碼(特點(diǎn)可以查瞧94)插入碼第五章1、SDH得優(yōu)點(diǎn)。與PDH相比,SDH具有下列特點(diǎn):(1)SDH采用世界上統(tǒng)一得標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。最低得等級(jí)也就就是最基本得模塊稱為STM-1,傳輸速率為155、520Mb/s;4個(gè)STM1同步復(fù)接組成STM-4,傳輸速率為4×155、52Mb/s=622、080Mb/s。(2)SDH各網(wǎng)絡(luò)單元得光接口有嚴(yán)格得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此,光接口成為開放型接口,任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線路上可以互連,不同廠家得產(chǎn)品可以互通,(3)在SDH幀結(jié)構(gòu)中,豐富得開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)得運(yùn)行、維護(hù)與管理,便于實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)測、故障檢測與定位、故障報(bào)告等管理功能。(4)采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù),其最小得復(fù)用單位為字節(jié),不必進(jìn)行碼速調(diào)整,簡化了復(fù)接分接得實(shí)現(xiàn)設(shè)備,由低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào),或從高速信號(hào)分出低速信號(hào),不必逐級(jí)進(jìn)行。(5)SDH采用了DXC后,大大提高了網(wǎng)絡(luò)得靈活性及對(duì)各種業(yè)務(wù)量變化得適應(yīng)能力。2、SDH傳輸網(wǎng)得主要組成設(shè)備。SDH終端復(fù)用器TM、分插復(fù)用設(shè)備ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們得(光纖)物理鏈路構(gòu)成。3、SDH得幀結(jié)構(gòu)(STM-1)。SDH幀結(jié)構(gòu)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字同步時(shí)分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠有效運(yùn)行得關(guān)鍵。圖5、5給出SDH幀一個(gè)STMN幀有9行,每行由270×N個(gè)字節(jié)組成。這樣每幀共有9×270×N個(gè)字節(jié),每字節(jié)為8bit。幀周期為125μs,即每秒傳輸8000幀。對(duì)于STM1而言,傳輸速率為9×270×8×8000=155、520Mb/s。字節(jié)發(fā)送順序?yàn)?由上往下逐行發(fā)送,每行先左后右。圖圖5、5SDH幀得一般結(jié)構(gòu)4、SDH得復(fù)用原理。瞧書作總結(jié)1075、三種誤碼率參數(shù)得概念。誤碼率就是衡量數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量優(yōu)劣得非常重要得指標(biāo),它反映了在數(shù)字傳輸過程中信息受到損害得程度。BER就是在一個(gè)較長時(shí)間內(nèi)得傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼得概率,它對(duì)話音影響得程度取決于編碼方法。(1)劣化分(DM):誤碼率為1×10-6時(shí),感覺不到干擾得影響,選為BERth。選擇取樣時(shí)間T0為1min。選擇TL為1個(gè)月。定義誤碼率劣于1×10-6得分鐘數(shù)為劣化分(DM)。HRX指標(biāo)要求劣化分占可用分(可用時(shí)間減去嚴(yán)重誤碼秒累積得分鐘數(shù))得百分?jǐn)?shù)小于10%。(2)嚴(yán)重誤碼秒(SES):由于某些系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)大誤碼率得情況,嚴(yán)重影響通話質(zhì)量,因此引入嚴(yán)重誤碼秒這個(gè)參數(shù)。選擇監(jiān)測時(shí)間TL為1個(gè)月,取樣時(shí)間T0為1s。定義誤碼率劣于1×10-3得秒鐘數(shù)為嚴(yán)重誤碼秒(SES)。HRX指標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒得百分?jǐn)?shù)小于0、2%。(3)誤碼秒(ES):選擇監(jiān)測時(shí)間TL為1個(gè)月,取樣時(shí)間T0為1s,誤碼率門限值BERth=0。定義凡就是出現(xiàn)誤碼(即使只有1bit)得秒數(shù)稱為誤碼秒(ES)。HRX指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒得百分?jǐn)?shù)小于8%。相應(yīng)地,不出現(xiàn)任何誤碼得秒數(shù)稱為無誤碼秒(EFS),指標(biāo)要求無誤碼秒占可用秒得百分?jǐn)?shù)大于92%。6、可靠性及其表示方法。對(duì)光纖通信系統(tǒng)而言,可靠性包括光端機(jī)、中繼器、光纜線路、輔助設(shè)備與備用系統(tǒng)得可靠性。確定可靠性一般采用故障統(tǒng)計(jì)分析法,即根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查結(jié)果,統(tǒng)計(jì)足夠長時(shí)間內(nèi)得故障次數(shù),確定每兩次故障得時(shí)間間隔與每次故障得修復(fù)時(shí)間。可靠性:就是指在規(guī)定得條件與時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)無故障工作得概率,它反映系統(tǒng)完成規(guī)定功能得能力。1、可靠性表示方法(1)可靠性R與故障率φ。故障率φ:就是系統(tǒng)工作到時(shí)間t,在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障(功能失效)得概率。φ得單位為10-9/h,稱為菲特(fit),1fit等于在109h內(nèi)發(fā)生一次故障得概率。(2)故障率φ與平均故障間隔時(shí)間MTBF。(3)可用率A與失效率PF?？捎寐蔄就是在規(guī)定時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)得概率(課件)7、損耗對(duì)中繼距離限制得計(jì)算。如果系統(tǒng)傳輸速率較低,光纖損耗系數(shù)較大,中繼距離主要受光纖線路損耗得限制。在這種情況下,要求S與R兩點(diǎn)之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)得總功率衰減,即L(αf+αs+αm)≤Pt-Pr-2αc-Me或者L≤式中,Pt為平均發(fā)射光功率(dBm),Pr為接收靈敏度(dBm),αc為連接器損耗(dB),Me為系統(tǒng)余量(dB),αf為光纖損耗系數(shù)(dB/km),αs為每km光纖平均接頭損耗(dB/km),αm為每km光纖線路損耗余量(dB/km),L為中繼距離(km)。8、色散對(duì)中繼距離限制得計(jì)算。如果系統(tǒng)得傳輸速率較高,光纖線路色散較大,中繼距離主要受色散(帶寬)得限制。為使光接收機(jī)靈敏度不受損傷,保證系統(tǒng)正常工作,必須對(duì)光纖線路總色散(總帶寬)進(jìn)行規(guī)范。我們要討論得問題就是,對(duì)于一個(gè)傳輸速率已知得數(shù)字光纖線路系統(tǒng),允許得線路總色散就是多少,并據(jù)此計(jì)算中繼距離。對(duì)于數(shù)字光纖線路系統(tǒng)而言,色散增大,意味著數(shù)字脈沖展寬增加,因而在接收端要發(fā)生碼間干擾,使接收靈敏度降低,或誤碼率增大。對(duì)于實(shí)際得單模光纖通信系統(tǒng),受色散限制得中繼距離L可以表示為式中,Fb就是線路碼速率(Mb/s),與系統(tǒng)比特速率不同,它要隨線路碼型得不同而有所變化。C0就是光纖得色散系數(shù)(ps/(nm·km)),它取決于工作波長附近得光纖色散特性。σλ為光源譜線寬度(nm),對(duì)多縱模激光器(MLMLD),為rms寬度,對(duì)單縱模激光器(SLMLD),為峰值下降20dB得寬度。ε就是與功率代價(jià)與光源特性有關(guān)得參數(shù),對(duì)于MLMLD,ε=0、115,對(duì)于SLMLD,ε=0、306。例子:以140Mb/s單模光纖通信系統(tǒng)為例計(jì)算中繼距離。設(shè)系統(tǒng)平均發(fā)射功率Pt=-3dBm,接收靈敏度Pr=-42dBm,設(shè)備余量Me=3dB,連接器損耗αc=0、3dB/對(duì),光纖損耗系數(shù)αf=0、35dB/km,光纖余量αm=0、1dB/km,每km光纖平均接頭損耗αs=0、03dB/km。把這些數(shù)據(jù)代入式(5、8),得到中繼距離又設(shè)線路碼型為5B6B,線路碼速率Ｆb=140×(6/5)=168Mb/s,|C0|=3、0ps/(nm·km),σλ=2、5nm。把這些數(shù)據(jù)代入式(5、16),得到中繼距離在工程設(shè)計(jì)中,中繼距離應(yīng)取74km。在本例中中繼距離主要受損耗限制。但就是,如果假設(shè)|C0|=3、5ps/(nm·km),σλ=3nm,而上述其她參數(shù)不變,根據(jù)式(5、16)計(jì)算得到得中繼距離L≈65km,則此時(shí)中繼距離主要受色散限制,中繼距離應(yīng)確定為65km。注:對(duì)于波長為0、85μm得多模光纖,由于損耗大,中繼距離一般在20km以內(nèi)。單模光纖在長波長工作,損耗大幅度降低,中繼距離可達(dá)100～200km。在1、31μm零色散波長附近,當(dāng)速率超過1Gb/s時(shí),中繼距離才受色散限制。在1、55μm波長上,由于色散大,通常要用單縱模激光器,理想系統(tǒng)速率可達(dá)5Gb/s,但實(shí)際系統(tǒng)由于光源調(diào)制產(chǎn)生頻率啁啾,導(dǎo)致譜線展寬,速率一般限制為2Gb/s。采用色散移位光纖與外調(diào)制技術(shù),可以使速率達(dá)到20Gb/s以上。第七章1、光放大器得種類(1)半導(dǎo)體光放大器(SOA)半導(dǎo)體光放大器得優(yōu)點(diǎn)就是小型化,容易與其她半導(dǎo)體器件集成;缺點(diǎn)就是性能與光偏振方向有關(guān),器件與光纖得耦合損耗大。(2)光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)分布光纖拉曼放大器(DRA)——非線性光纖放大器2、摻鉺光纖放大器得工作原理如圖,在摻鉺光纖(EDF)中,鉺離子(Er3+)有三個(gè)能級(jí):其中能級(jí)1代表基態(tài),能量最低;能級(jí)2就是亞穩(wěn)態(tài),處于中間能級(jí);能級(jí)3代表激發(fā)態(tài),能量最高。1)當(dāng)泵浦(Pump,抽運(yùn))光得光子能量等于能級(jí)3與能級(jí)1得能量差時(shí),鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(1→3)。(2)但就是激發(fā)態(tài)就是不穩(wěn)定得,Er3+很快返回到能級(jí)2(無輻射躍遷)。(3)如果輸入得信號(hào)光得光子能量等于能級(jí)2與能級(jí)1得能量差,則處于能級(jí)2得Er3+將躍遷到基態(tài)(2→1),產(chǎn)生受激輻射光