第1章光纖通信概述1.1光纖通信的基本概念1.光纖通信光纖通信是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信的目的。2.光波特性（1）光速：①在真空中：，（）②在介質(zhì)中：（n是折射率）（2）光是電磁波：TM、TE、TEM（3）光具有二重性①波動性（宏觀）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。②粒子性（微觀）：光具有能量、動量和質(zhì)量等。3.電磁波譜1.1光纖通信的特點1.優(yōu)點（1）傳輸頻帶寬，通信容量大（2）傳輸損耗?。?）抗電磁干擾（4）光纖線徑細、重量輕（5）制作光纖的資源豐富2.缺點（1）光纖彎曲半徑不宜過?。?）光纖的切斷和連接操作技術(shù)要求高（3）分路、耦合操作繁瑣1.3光纖通信系統(tǒng)的基本組成目前光纖通信系統(tǒng)多采用強度調(diào)制/直接檢波（IM/DD）。1.光發(fā)射機光發(fā)射機的主要作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號耦合進光纖。 光發(fā)射機中的重要器件是能夠完成電-光轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光源，目前主要采用半導(dǎo)體激光器（LD）或半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）。2.光接收機 光接收機中的重要部件是能夠完成光/電轉(zhuǎn)換任務(wù)的光電檢測器，目前主要采用光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。3.光中繼器 光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光-電-光轉(zhuǎn)換形式的中繼器，另一種是在光信號上直接放大的光放大器。1.4光纖通信的發(fā)展趨勢1.向超高速光纖系統(tǒng)發(fā)展2.向超大容量WDM系統(tǒng)發(fā)展3.向光傳送網(wǎng)方向發(fā)展4.向G.655光纖發(fā)展5.向?qū)拵Ч饫w接入網(wǎng)方向發(fā)展（FTTH）

第2章光導(dǎo)纖維2.1光纖的結(jié)構(gòu)和分類2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)1.纖芯層（1）位置：光纖的中心部位，折射率為n1。（2）尺寸：單模光纖的直徑d1=2a=4μm～10μm，多模光纖的直徑d1=50μm。（3）材料：高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑。2.包層（1）位置：位于纖芯的周圍，折射率為n2。（2）尺寸：直徑d2=2b=125mm（3）材料：同上，使得n1＞n2，以便光信號封閉在纖芯中傳輸。3.涂覆層（1）位置：位于光纖的最外層（2）尺寸：涂覆后的光纖外徑約為1.5mm（3）作用：保護光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷。2.1.2光纖的分類1.按照光纖折射率分布不同來分（1）階躍型光纖（均勻光纖）纖芯折射率n1沿半徑方向保持一定，包層折射率n2沿半徑方向也保持一定，而且纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖稱為階躍型光纖，又稱為均勻光纖。（2）漸變型光纖（非均勻光纖）纖芯折射率n1隨著半徑加大而逐漸減小，而包層中折射率n2是均勻的，這種光纖稱為漸變型光纖，又稱為非均勻光纖。2.按照纖芯中傳輸模式的多少來分（1）單模光纖①定義：光纖中只傳輸一種模式時，叫做單模光纖。②尺寸：纖芯直徑約為4～10μm。（2）多模光纖①定義：在一定的工作波長下，多模光纖是能傳輸多種模式的介質(zhì)波導(dǎo)。②尺寸：纖芯直徑約為50μm。2.2用射線理論分析光纖的導(dǎo)光原理分析光纖導(dǎo)光原理有兩種基本的研究方法：◆射線理論法（又稱幾何光學法）◆波動理論法（又稱波動光學法）2.2.1光學基礎(chǔ)知識1.折射率：2.反射定律：3.折射定律：4.全反射：2.2.2階躍型光纖的導(dǎo)光原理1.相對折射指數(shù)差△（1）定義：n1和n2的相差程度（2）公式：弱導(dǎo)波光纖n1≈n22.階躍型光纖中的光射線種類（1）子午射線①軸心線：OO’②子午面：過軸心線的平面③子午線：過軸心線，在同一個子午面內(nèi)。（2）斜射線：不過軸心線，不在同一個子午面內(nèi)。3.子午線的分析由折射定律：①由全反射定律：≥②將公式②代人公式①得，≤≤4.數(shù)值孔徑（1）定義：光纖捕捉光射線能力（2）公式：

2.2.3漸變型光纖的導(dǎo)光原理1.漸變型光纖中的子午線漸變型光纖中的射線，也分為子午線和斜射線兩種。漸變型光纖由于芯子中的折射指數(shù)n1是隨半徑r變化的，因此子午線不是直線，而是曲線。不同入射條件的子午線，在芯子中，將有不同軌跡的折射曲線。漸變型光纖靠折射原理將子午線限制在芯子中，沿軸線傳輸。圖2.3.1漸變型光纖中的子午線由于漸變型光纖芯子中的折射指數(shù)n1隨半徑r變化，因此可將纖芯分成若干層折射指數(shù)不同的介質(zhì)。射線軌跡與芯子中折射率分布n(r)有關(guān)，也和射線的入射條件（n0、r0、θzo）有關(guān)。2.子午線的軌跡方程圖2.3.1子午線的行進軌跡漸變型光纖子午線的軌跡方程3.漸變型光纖的最佳折射指數(shù)分布在漸變型光纖中，由于芯子中的折射指數(shù)分布不均勻，因此光射線的軌跡將不再是直線而是曲線。當射線的起始條件不同時，將有不同的軌跡存在。如果選用合適的n(r)分布，就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，從而可減小光纖中的模式色散。（1）光纖的自聚焦?jié)u變型光纖中，不同射線具有相同軸向速度的現(xiàn)象稱為自聚焦現(xiàn)象，這種光纖稱為自聚焦光纖。具有不同起始條件的子午線，如果它們的空間周期長度相同，則這些子午線將同時到達終端，就可以在光纖中產(chǎn)生自聚焦。這種可使光纖中產(chǎn)生自聚焦時的折射率分布，稱為最佳折射指數(shù)分布。圖2.3.3射線軌跡（2）最佳折射指數(shù)分布的形式表達式：4.漸變型光纖相對折射指數(shù)差5.漸變型光纖數(shù)值孔徑當折射指數(shù)越大時，本地數(shù)值孔徑也越大，表示光纖捕捉射線的能力就越強。

2.3用波動理論分析光纖的導(dǎo)光原理波動理論有兩種分析方法：◆矢量解法：有大小，有方向。◆標量解法：有大小，無方向。1.標量近似解法◆在弱導(dǎo)波光纖中，光射線幾乎與光纖軸平行（q190度）?！羧鯇?dǎo)波光纖中的E和H幾乎與光纖軸線垂直。◆把E和H處在與傳播方向垂直的橫截面上的這種場分布稱為是橫電磁波，即TEM波。由于E（或H）近似在橫截面上，而且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的空間矢量E變?yōu)檠貍鬏敺较蚱浞较虿蛔儯▋H大小變化）的標量E。因此，它將滿足標量的亥姆霍茲方程，通過解該方程，求出弱導(dǎo)波光纖的近似解。這種方法稱為標量近似解法。2.標量解的場方程的推導(dǎo)思路（1）首先求出橫向場Ey的亥姆霍茲方程（2）將式（2-3-11）在圓柱坐標中展開得出（3）用分離變量法求解橫向場Ey（4）根據(jù)麥氏方程中E和H的關(guān)系可得出橫向磁場Hx的解答式（5）根據(jù)電場和磁場的橫向分量可用麥氏方程求出軸向場分量EZ、HZ的解答式3.標量解的場方程（1）坐標選取◆直角坐標系（x，y，z）◆圓柱坐標系（r，q，z）（2）解場方程（3）場方程中的參數(shù)①導(dǎo)波徑向歸一化相位常數(shù)②導(dǎo)波徑向歸一化衰減常數(shù)③歸一化頻率4.標量解的特征方程5.階躍型光纖標量模特性的分析（1）標量模的定義①極化：就是指隨著時間的變化，電場或磁場的空間方位是如何變化的。一般人們把電場的空間方位作為波的極化方向。②線極化：如果波的電場矢量空間取向不變，即其端點的軌跡為一直線時，就把這種極化稱為直線極化。③弱導(dǎo)波光纖可認為它的橫向場是線極化波，以LP表示。在這種特定條件下傳播的模式，稱為標量模，或LPmn模。（2）截止時標量模的特性①截止的概念形成導(dǎo)波的條件：當時，導(dǎo)波截止的臨界條件。當時，光纖中出現(xiàn)了輻射模時，即認為導(dǎo)波截止。②截止時的特征方程：③截止情況下LPmn模的歸一化截止頻率Vc④階躍型光纖的單模傳輸條件◆由LP01模Vc=Uc=0◆由LP11模Vc=Uc=2.40483◆單模傳輸?shù)臈l件是：0＜V＜2.40483（3）遠離截止時標量模的特性①遠離截止當V→∞時，即為遠離截止。②遠離截止時標量模的特征方程：③遠離截止時LPmn模的U值6.階躍光纖中導(dǎo)模數(shù)量的估算（1）條件：當0<V<2.40483時，為單模光纖；當V＞2.40483時，為多模光纖（使用公式）。（2）公式：

2.4單模光纖2.4.1單模光纖的折射率分布1．階躍型單模光纖折射率分布形式（1）由于纖芯材料和包層材料不同，在制造過程中，它們相互向?qū)Ψ綌U散，滲透，使得在纖芯和包層的交界r=a處，折射率由n1逐漸變化到n2，呈“圓形”變化，如圖2.4.1。圖2.4.1階躍型單模光纖折射率分布（2）由于在預(yù)制棒制作過程中，形成纖芯r=0處，折射指數(shù)下陷，這就是通常所說的MCVD制造工藝所引起的一種典型缺陷，如圖2.4.1。2．下凹型單模光纖折射率分布形式在纖芯和包層之間設(shè)立折射率比包層折射率還低的中間層，或稱為內(nèi)包層。采用這種結(jié)構(gòu)形式是為了減小單模光纖的色散，可以使材料色散和波導(dǎo)色散相互抵消。2.4.2單模傳輸?shù)睦碚摲治?．單模傳輸?shù)臈l件：0<V<2.404832．單模光纖的特征方程3．單模光纖的特征參數(shù)（1）衰減系數(shù)α（dB/km）（2）截止波長（3）模場直徑d模場直徑是描述光纖橫截面上，基模場強分布的物理量。2.4.3單模光纖的雙折射理論上單模光纖中只傳輸一個基模，但實際上，在單模光纖中有兩個模式，即橫向電場沿y方向極化和沿x方向極化的兩個模式。它們的極化方向互相垂直，這兩種模式分別表示為LP01y和LP01x。在理想的軸對稱的光纖中，這兩個模式有相同的傳輸相位常數(shù)β，它們是相互簡并的。但在實際光纖中，由于光纖的形狀、折射率及應(yīng)力等分布得不均勻，將使兩種模式的β值不同，形成相位差Δβ，簡并受到破壞。這種現(xiàn)象叫做雙折射現(xiàn)象。1.線偏振、橢圓偏振和圓偏振偏振即極化的意思，是指場矢量的空間方位。一般選用電場強度E來定義偏振狀態(tài)。如果電場的水平分量與垂直分量振幅相等、相位相差π/2，則合成的電場矢量將隨著時間t的變化而圍繞著傳播方向旋轉(zhuǎn)，其端點的軌跡是一個圓，稱為圓偏振，如圖2.4.2（2）所示。如果電場強度的兩個分量空間方向相互垂直，且振幅和相位都不相等，則隨著時間t的變化，合成矢量端點的軌跡是一個橢圓，稱為橢圓偏振，如圖2.4.2（3）所示。2.單模光纖的雙折射（1）雙折射的概念在單模光纖中，電場沿x方向或y方向偏振的偏振模LPx及LPy，當它們的相位常數(shù)不相等時（即βx=βy），這種現(xiàn)象稱為模式的雙折射。（2）雙折射的分類①線雙折射在單模光纖中，如果兩正交方向上的線偏振光的相位常數(shù)β不相等，引起的雙折射稱為線雙折射。②圓雙折射在傳輸媒質(zhì)中，當左旋圓偏振波和右旋圓偏振波有不同的相位常數(shù)時，將引起該兩圓偏振光不同的相位變化，稱為圓雙折射。③橢圓雙折射當線雙折射和圓雙折射同時存在于單模光纖中時，形成的雙折射稱為橢圓雙折射。（3）雙折射對偏振狀態(tài)的影響單模光纖中，光波的偏振狀態(tài)是沿傳播方向（z軸）作周期性變化的。雙折射對偏振狀態(tài)的影響如圖2-17（b）所示。式中Δβ=βx-βy，稱為偏振雙折射率。

2.5光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性主要是指光纖的損耗特性和色散特性。2.5.1光纖的損耗特性1.吸收損耗吸收作用是光波通過光纖材料時，有一部分光能變成熱能，從而造成光功率的損失。造成吸收損耗的原因很多，但都與光纖材料有關(guān)，下面主要介紹本征吸收和雜質(zhì)吸收。（1）本征吸收本征吸收是光纖基本材料（例如純SiO2）固有的吸收，并不是由雜質(zhì)或者缺陷所引起的。因此，本征吸收基本上確定了任何特定材料的吸收的下限。吸收損耗的大小與波長有關(guān)，對于SiO2石英系光纖，本征吸收有兩個吸收帶，一個是紫外吸收帶，一個是紅外吸收帶。（2）雜質(zhì)吸收雜質(zhì)吸收是玻璃材料中含有鐵、銅等過渡金屬離子和OH離子，在光波激勵下由離子振動產(chǎn)生的電子階躍吸收光能而產(chǎn)生的損耗。2.散射損耗由于光纖的材料、形狀及折射指數(shù)分布等的缺陷或不均勻，光纖中傳導(dǎo)的光散射而產(chǎn)生的損耗稱為散射損耗。散射損耗包括線性散射損耗和非線性散射損耗。線性散射損耗主要包括瑞利散射和材料不均勻引起的散射，非線性散射主要包括：受激喇曼散射和受激布里淵散射等。3.彎曲損耗光纖的彎曲會引起輻射損耗。光纖的彎曲有兩種形式：一種是曲率半徑比光纖的直徑大得多的彎曲，我們習慣稱為彎曲或宏彎；另一種是光纖軸線產(chǎn)生微米級的彎曲，這種高頻彎曲習慣稱為微彎。4.光纖損耗系數(shù)（1）定義：傳輸單位長度(1km)光纖所引起的光功率減小的分貝數(shù)。（2）表達式：2.5.2光纖的色散特性1.光纖色散的概念光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的群速度不同，這些頻率成分和模式到達光纖終端有先有后，使得光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖的色散。2.光纖色散的表示方法色散的大小用時延差來表示。（1）時延時延即指信號傳輸單位長度時，所需要的時間，用τ表示。（2）時延差不同速度的信號，傳輸同樣的距離，需要不同的時間，即各信號的時延不同，這種時延上的差別，稱為時延差，用Δτ表示。時延差可由不同的頻率成分引起，也可由不同的模式成份引起。時延并不代表色散的大小，色散的程度應(yīng)用時延差表示，時延差越大，色散就越嚴重。3.材料色散由于光纖材料本身的折射指數(shù)n和波長λ呈非線性關(guān)系，從而使光的傳播速度隨波長而變化，這樣引起的色散稱為材料色散。4.波導(dǎo)色散光纖中同一模式在不同的頻率下傳輸時，其相位常數(shù)不同，這樣引起的色散稱為波導(dǎo)色散。5.模式色散光纖中的不同模式，在同一波長下傳輸，各自的相位常數(shù)βmn不同，它所引起的色散稱為模式色散。2.6光纖的非線性效應(yīng)2.6.1受激光散射效應(yīng)瑞利散射：一種線性散射，僅僅改變光的傳播方向，而散射光的頻率是不變的。受激散射：一種非線性散射，能量從入射波轉(zhuǎn)移到另一個波。在此過程中低頻率處的具有小能量差的散射波以聲子的形式釋放。入射波可被看成是一種泵浦波，散射波被稱為斯托克斯波（Stokes）.受激散射的結(jié)果：使得承載信息的入射光信號衰減1。受激喇曼散射(SRS):（1）散射光(stokes)主要向前移動，其頻率屬于光頻范圍。（2）單信道時SRS閾值功率較大，因此在單信道系統(tǒng)(如SDH)中可以忽略；但在WDM系統(tǒng)中，SRS會造成功率從短波長信道到長波長信道的轉(zhuǎn)移,會引發(fā)BER和系統(tǒng)性能下降。（3）SRS的有效頻率范圍較寬(Δf≈10THz)，從而在許多信道中都會發(fā)生SRS，進一步降低系統(tǒng)性能。2.受激布里淵散射(SBS)：（1）散射光(stokes)主要向后移動，其頻率屬于聲頻范圍。（2）單信道時SBS閾值功率較小,因此對單信道系統(tǒng)是個問題。（3）SBS的有效頻率范圍很窄(Δf≈20MHz)，對WDM幾乎沒有影響。2.6.2光纖折射率隨光強度變化而引起的非線性效應(yīng)光纖在強光作用下折射率的表達式。此時光纖的折射率不再是常數(shù)，而是與光波電場E有關(guān)的非線性參量。式中n2稱為非線性克爾系數(shù)。折射率隨強度的變化引起的非線性效應(yīng)，最重要的是自相位調(diào)制（SPM），交叉相位調(diào)制（XPM）及四波混頻（FWM）。1.自相位調(diào)制（SPM）（1）在強光場的作用下，光纖的折射率出現(xiàn)非線性，這個非線性的折射率使得光纖中所傳光脈沖的前、后沿的相位相對漂移。（2）這種相位的變化，必對應(yīng)于所傳光脈沖的頻譜發(fā)生變化，這個變化的頻率稱為啁啾。（3）把光脈沖在傳輸過程中由于自身引起的相位變化而導(dǎo)致光脈沖頻譜展寬的這種現(xiàn)象稱為自相位調(diào)制。（4）SPM因色度色散引起脈沖展寬；對于進入光纖時的高傳播功率，SPM可以壓縮脈沖。（5）SPM主要影響單信道系統(tǒng)。2.交叉相位調(diào)制（XPM）（1）當光纖中有兩個或兩個以上不同波長的光波同時傳輸時，由于光纖非線性效應(yīng)的存在，它們之間將相互作用。（2）光纖中由于自相位調(diào)制的存在，因此一個光波的幅度調(diào)制將會引起其它光波的相位調(diào)制。（3）這種由光纖中某一波長的光強對同時傳輸?shù)牧硪徊煌ㄩL的光強所引起的非線性相移，稱為交叉相位調(diào)制。（4）在WDM系統(tǒng)中將發(fā)生XPM。3.四波混頻（FWM）（1）當三個EM波(ω1,ω2,ω3)同時在光纖中傳播時，因光纖的電極化率包含非線性部分而產(chǎn)生了第四個EM波(ω1±ω2±ω3),從某種意義上說不是一個波而是多個波。（2）第四個光波的頻率可以是三個入射光波頻率的各種組合，把這種現(xiàn)象稱之為是非線性介質(zhì)引發(fā)多個光波之間出現(xiàn)能量交換的一種響應(yīng)現(xiàn)象。（3）第四個光波的功率在頻率接近零色散波長時達到峰值。（4）四波混頻現(xiàn)象對系統(tǒng)的傳輸性能影響很大，包括增系統(tǒng)誤碼率和信道之間的串擾。2.6.3光孤子通信1．光孤子從物理學的觀點看，光孤立子是光非線性光學的一個特殊產(chǎn)物。孤立子又稱孤子、孤立波，它是一種可以長距離、無畸變傳輸?shù)碾姶挪?。光脈沖波就像一個個孤立的粒子一樣，因此稱其為孤立子。2．光孤立子的產(chǎn)生機理折射率n與相位φ之間存在確定的關(guān)系。一個光脈沖的前沿光強的增大將會引起光纖中光信號的相位增大，隨之造成光信號的頻率降低，進而使光纖中光脈沖信號的脈沖前沿傳輸速度降低。如果所傳信號是強的光脈沖，則光纖非線性效應(yīng)使脈沖變窄的作用正好補償了色散效應(yīng)使脈沖展寬的影響。那么，可以想像這種光脈沖信號在光纖的傳輸過程中將不會產(chǎn)生畸變，脈沖波就像一個一個孤立的粒子那樣傳輸，故稱孤立子（Soliton）。3．光纖損耗對光孤子傳輸?shù)挠绊懀?）損耗對光孤子寬度的影響即使光孤子發(fā)生展寬，但與不存在非線性影響情況下的展寬相比要小的多，因此對光纖通信系統(tǒng)來說，非線性影響是有益的。如果使用高階光孤子來分析的話，也可以得到同樣的結(jié)論。而且在8Gbit/s傳輸速率、光孤子的峰值功率為3mW條件下，預(yù)計中繼距離可增加兩倍。（2）利用光孤子放大補償光損耗為克服光纖損耗的影響，需要對光孤子周期性地放大，以便恢復(fù)其最初的寬度和峰值功率。①集中光孤子放大②分布放大

第3章光纖通信器件3.1光源3.1.1激光器的物理基礎(chǔ)1.光子的概念◆光具有二重性，即波動性和粒子性。◆不同頻率的光子具有不同的能量。◆一個光子具有的能量為：E=hf2.費米能級（1）原子能級物質(zhì)是由原子組成的，而原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的。原子核帶正電，電子帶負電。正負電荷數(shù)相等，整個原子呈中性。當原子中電子的能量最小時，整個原子的能量最低，這個原子處于穩(wěn)態(tài)，稱為基態(tài)；當原子處于比基態(tài)高的能級時，稱為激發(fā)態(tài)。通常情況下，大部分原子處于基態(tài)。（2）費米能級（Ef）①當T>0k（正值）時：E>Ef：f(E)<，能級E被電子占據(jù)幾率小。E<Ef：f(E)>，能級E被電子占據(jù)幾率大。②當T＝0K（正值）時：E>Ef：f(E)=0E<Ef：f(E)=13.光和物質(zhì)的相互作用光和物質(zhì)的相互作用有自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射三種。（1）自發(fā)輻射：物質(zhì)在在無外來光子激發(fā)下，高能級E2上的電子，由于不穩(wěn)定，自發(fā)地向低能級E躍遷，多余的能量以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來，這個過程叫做自發(fā)輻射。（2）受激吸收：物質(zhì)在外來光子的激發(fā)下，低能級E1上的電子吸收了外來光子的能量，而躍遷到高能級E2上，這個過程叫做受激吸收。（3）受激輻射：處于高能級E2的電子，當受到外來光子的激發(fā)而躍遷到低能級E1時，放出一個能量為hf的光子。由于這個過程是在外來光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫做受激輻射。3.1.2激光器的工作原理1.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布要想物質(zhì)能夠產(chǎn)生光的放大，就必須使受激輻射作用大于受激吸收作用，也就是必須使N2>N1。這種粒子數(shù)一反常態(tài)的分布，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。2.激光器的基本組成激光振蕩器必須包括以下三個部分：激光工作物質(zhì)、泵浦源、光學諧振腔。3.光學諧振腔（1）光學諧振腔的結(jié)構(gòu)。在增益物質(zhì)兩端，適當?shù)奈恢茫胖脙蓚€反射鏡M1和M2互相平行，就構(gòu)成了最簡單的光學諧振腔。如果反射鏡是平面鏡，稱為平面腔；如果反射鏡是球面鏡，則稱為球面腔。對于兩個反射鏡，要求其中一個能全反射，如M1的反射系數(shù)r=1；另一個為部分反射，如M2的反射系數(shù)r<1，產(chǎn)生的激光由此射出。（2）光學諧振腔工作原理在激光器中，首先由泵浦源激勵激光工作物質(zhì)，產(chǎn)生粒子數(shù)集居反轉(zhuǎn)分布。同時，由于自發(fā)輻射也將產(chǎn)生自發(fā)輻射光子。這些光子輻射的方向是任意的，它們之中凡是沿與諧振腔軸線夾角較大的方向傳播的光子，將很快逸出腔外，只有那些沿與諧振腔軸線夾角較小的方向傳播的光子流，才有可能在腔內(nèi)沿軸線方向來回反射傳播，在腔內(nèi)的激活物質(zhì)中來回穿行。受激輻射連鎖反應(yīng)，象雪崩般的加劇，當光功率達到一定程度時，在部分反射鏡M2的一側(cè)輸出一個高功率的平行光子流。在這一過程中由于受激輻射躍遷而產(chǎn)生大量的全同光子，這就是激光。4.激光器的參量（1）損耗系數(shù)α（2）增益系數(shù)G（3）閾值條件Go（4）相位平衡條件

3.1.3半導(dǎo)體激光器（LD）1.半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)◆半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)有兩種：F-P腔激光器和DFB-分布反饋型激光器?！鬎-P腔激光器從結(jié)構(gòu)上可分為同質(zhì)、單異質(zhì)和雙異質(zhì)半導(dǎo)體激光器三種。2.半導(dǎo)體激光器工作原理（1）本征半導(dǎo)體的能帶分布：未摻雜的半導(dǎo)體（2）P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體（3）在重摻雜情況下，P-N型結(jié)的能帶分布。（4）P-N結(jié)外加正偏壓后的能帶分布以及激光的產(chǎn)生。3.半導(dǎo)體激光器的工作特性（1）閾值特性（圖見書）對于半導(dǎo)體激光器，當外加正向電流達到某一值時，輸出光功率將急劇增加，這時將產(chǎn)生激光振蕩，這個電流值稱為閾值電流，用It表示。（2）光譜特性半導(dǎo)體激光器的光譜隨著激勵電流的變化而變化。（3）溫度特性（圖見書）激光器的閾值電流和光輸出功率隨溫度變化的特性為溫度特性。（4）轉(zhuǎn)換效率半導(dǎo)體激光器是把電功率直接轉(zhuǎn)換成光功率的器件，衡量轉(zhuǎn)換效率的高低常用功率轉(zhuǎn)換效率來表示。

3.2光電檢測器◆光電檢測器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號?！舫Ｓ玫陌雽?dǎo)體光電檢測器有PIN光電二極管和APD雪崩光電二極管兩種。3.2.1半導(dǎo)體的光電效應(yīng)半導(dǎo)體光電效應(yīng)：第一步，當光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)時，若光子能量足夠大，則價帶中的電子吸收光子，獲得能量的電子躍遷到導(dǎo)帶，同時在價帶中留下了空穴，即光電子-空穴對，又稱光生載流子。第二步，光生載流子在外加偏置電壓和內(nèi)建電場的作用下，電子-空穴對的運動形成了電流，這個電流常稱為光生電流。圖3.2.1半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)當光照射在某種材料制成的半導(dǎo)體光電二極管上時，若有光電子—空穴對產(chǎn)生，顯然必須滿足如下關(guān)系，即其中，E為一個光子的能量，Eg為禁帶的寬度。截止頻率：截止波長：【結(jié)論】只有入射光波長λ<λc，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。3.5.2PIN光電二極管PIN光電二極管的結(jié)構(gòu)如圖3.5.2所示。在高摻雜的P型和N型半導(dǎo)體之間，生長一層低摻雜的N型半導(dǎo)體，因為這一層的摻雜濃度很低，近乎本征（Intrinsic）半導(dǎo)體，故稱I層。在PIN管結(jié)構(gòu)中P+和N+區(qū)非常薄，而低摻雜的I區(qū)很厚，外加負偏壓進一步驅(qū)除了I區(qū)的載流子，常常使得耗盡幾乎占據(jù)了整個PN結(jié)，從而使光子在零電場區(qū)被吸收的可能性很小，而在耗盡區(qū)里被充分吸收。即吸收區(qū)近似等于作用區(qū)光電轉(zhuǎn)換效率提高。圖3.2.2PIN光電二極管結(jié)構(gòu)和能帶圖3.5.3雪崩光電二極管雪崩光電二極管，又稱APD（AvalanchePhotoDiode）。它不但具有光/電轉(zhuǎn)換作用，而且具有內(nèi)部放大作用，其放大作用是靠管子內(nèi)部的雪崩倍增效應(yīng)完成的。1.APD的雪崩效應(yīng)APD的雪崩倍增效應(yīng)，是在二極管的P-N結(jié)上加高反向電壓，在結(jié)區(qū)形成一個強電場；在高場區(qū)內(nèi)光生載流子被強電場加速，獲得高的動能，與晶格的原子發(fā)生碰撞，使價帶的電子得到了能量；越過禁帶到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了新的電子—空穴對；新產(chǎn)生的電子—空穴對在強電場中又被加速，再次碰撞，又激發(fā)出新的電子—空穴對……如此循環(huán)下去，形成雪崩效應(yīng)，使光電流在管子內(nèi)部獲得了倍增。APD就是利用雪崩效應(yīng)使光電流得到倍增的高靈敏度的檢測器。2.APD的結(jié)構(gòu)目前APD結(jié)構(gòu)型式，有保護環(huán)型和拉通（又稱通達）型。圖3.2.3雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)意圖保護環(huán)型在制作時淀積一層環(huán)形N型材料，以防止在高反壓時使P-N結(jié)邊緣產(chǎn)生雪崩擊穿。拉通型雪崩光電二極管（RAPD）的結(jié)構(gòu)示意圖和電場分布如圖3.2.4所示。圖3.2.4（a）所示的是縱向剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3.2.4（b）所示的是將縱向剖面順時針轉(zhuǎn)90°的示意圖。圖3.2.4（c）所示的是它的電場強度隨位置變化的分布圖。APD隨使用的材料不同有幾種：Si-APD（工作在短波長區(qū)）；Ge-APD和InGaAs-APD（工作在長波長區(qū)）等。3.5.4光電檢測器的特性1.響應(yīng)度R0和量子效率η（1）響應(yīng)度（A/W）（2）量子效率2.響應(yīng)時間響應(yīng)時間是指半導(dǎo)體光電二極管產(chǎn)生的光電流隨入射光信號變化快慢的狀態(tài)。一般用響應(yīng)時間（上升時間和下降時間）來表示。一個快速響應(yīng)的光電檢測器，它的響應(yīng)時間一定是短的。3.暗電流ID理想條件下，當沒有光照射時，光電檢測器應(yīng)無光電流輸出。但是實際上由于熱激勵、宇宙射線或放射性物質(zhì)的激勵，在無光情況下，光電檢測器仍有電流輸出，這種電流稱為暗電流。4.雪崩倍增因子G雪崩光電二極管還有一個與雪崩倍增效應(yīng)對應(yīng)的參量—雪崩倍增因子。在忽略暗電流影響條件下，它定義為一般APD的倍增因子G在40～100之間。PIN光電管因無雪崩倍增作用，所以G=1。

3.3光放大器3.3.1EDFA放大器1.光放大器的概述（1）光/電/光中繼器（2）光/光中繼器2.光放大器的分類（1）半導(dǎo)體光放大器（SOA）（2）光纖光放大器（FOA）3.EDFA概述4.EDFA的特點（1）工作波長與光纖最小損耗窗口一致，可在光纖通信中獲得應(yīng)用。（2）耦合效率高。（3）能量轉(zhuǎn)換效率高。（4）增益高、噪聲低、輸出功率大。（5）增益特性穩(wěn)定。（6）可實現(xiàn)透明的傳輸。5.EDFA的結(jié)構(gòu)EDFA主要由摻鉺光纖（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔離器、濾波器等組成。（1）光耦合器：將信號光和泵浦光合在一起，一般采用波分復(fù)用器實現(xiàn)。（2）光隔離器：抑制光反射，以確保光放大器工作穩(wěn)定，即保證放大信號單向傳輸。（3）光濾波器：濾除放大器中的噪聲，以提高系統(tǒng)的信噪比。（4）泵浦光源：使EDF的粒子處于反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。泵浦源的工作波長為980nm和1480nm。5.EDFA工作原理（1）當用高能量的泵浦激光器來激勵摻鉺光纖時，可以使鉺離子的束縛電子從基態(tài)能級大量激發(fā)到高能級E3上。（2）E3能級上的粒子壽命很短，通過無輻射衰減（即不釋放光子）落入亞穩(wěn)態(tài)能級E2。（3）亞穩(wěn)態(tài)E2能級上的粒子壽命較長，易聚集粒子，形成E2－E1能級之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，從而形成信號光的放大。6.EDFA性能指標①放大器的噪聲②增益G=10lg（Pout/Pin）（dB）7.EDFA的應(yīng)用①功率放大器：提升功率②線路放大器：用在中繼設(shè)備上③前置放大器：用于信號放大3.3.2光纖拉曼放大器1.RFA的特點（1）很寬工作帶寬（2）和EDFA組合使用，能有效降低系統(tǒng)的噪聲指數(shù)。（3）減少入射信號的光信號（4）對光信號構(gòu)成分布放大，可實現(xiàn)無中繼長距離傳輸（5）比較寬的拉曼增益譜。2.RFA工作原理

3.4無源光器件◆無源光器件是除光源器件、光檢波器件之外不需要電源的光通路部件?！魺o源光器件可分為光纖連接器、光衰減器、耦合器和光隔離器等。光纖連接器光纖連接器，俗稱活接頭，ITU-T建議將其定義為“用以穩(wěn)定地，但并不是永久地連接兩根或多根光纖的無源組件”。光纖連接器主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與儀表、設(shè)備與光纖及光纖與光纖的非永久性固定連接等。（1）光纖連接器的基本構(gòu)成由三個部分組成的：兩個配合插頭和一個耦合管。兩個插頭裝進兩根光纖尾端；耦合管起對準套管的作用。光纖活動連接器基本結(jié)構(gòu)（2）光纖連接器的分類光纖連接器按光纖數(shù)量、光耦合系統(tǒng)、機械耦合系統(tǒng)、套管結(jié)構(gòu)和緊固方式進行分類，如表3-1所示。單通道對接套筒/V型槽直套管螺絲多通道透鏡錐型錐型套管銷釘單/多通道其他其他其他彈簧銷（3）光纖連接器的性能①插入損耗（介入損耗），該值越小越好。平均損耗值應(yīng)不大于0.5dB。②回波損耗（或稱反射損耗、回損、回程損耗），是衡量從連接器反射回來并沿輸入通道返回的輸入功率分量的一個度量值，該值越大越好。其典型值應(yīng)不小于25dB。③互換性，每次互換后，其連接損耗變化量越小越好。④重復(fù)性，即每次插拔時連接損耗變化量要小。⑤插拔壽命（最大可插拔次數(shù)），光纖連接器的插拔壽命一般由元件的機械磨損情況決定。（4）部分常見光纖連接器①FC型。其接頭的對接方式為平面對接。②PC型。是FC型的改進型。其對接面由平面變?yōu)楣靶屯姑?。是我國最通用的?guī)格。③SC型。其結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，端面處理采用拱型凸面或PC研磨方式。④DIN47256型。由德國開發(fā)。⑤雙錐型連接器。由美國貝爾實驗室開發(fā)研制。（5）固定連接光纖與光纖的連接有兩種，活動連接和永久性連接。以上介紹了活動連接。永久性連接有粘接法和熔接法，目前多用熔接法。3.4.1光定向耦合器1.光定向耦合器的結(jié)構(gòu)（圖見書）2.光纖式定向耦合器的參數(shù)下面以2×2定向耦合器為例來說明。（1）隔離度A由端1輸入的光功率P1應(yīng)從端2和端3輸出，端4理論上應(yīng)無光功率輸出。但實際上端4還是有少量光功率輸出（P4），其大小就表示了1、4兩個端口的隔離程度。隔離度A表示為一般情況下，要求（2）插入損耗L它表示了定向耦合器損耗的大小。插入損耗等于輸出光功率之和與輸入光功率之比的分貝值，用L表示為一般情況下，要求L≤（3）分光比T分光比等于兩個輸出端口的光功率之比，如從端1輸入光功率，則端2和端3分光比一般情況下，定向耦合器的分光比為1︰1～1︰10。3.4.2光隔離器與光環(huán)行器1.光隔離器的工作原2.三端口光環(huán)行器對于光隔離器與光環(huán)行器來講，它們都是希望從輸入端口輸入的光信號到輸出端口時，衰減盡量小，即要求器件的插入損耗要??；對于不應(yīng)有輸出的端口，要求隔離度要高。器件典型的插入損耗為1dB左右，隔離度為40～50dB。3.4.3光濾波器F-P腔型光濾波器的主體是F-P諧振腔。描述F-P腔型光濾波器的特性參數(shù)主要是自由譜域（FSR）及帶寬（BW）。（1）自由譜域（FSR）：為相鄰波長之間的距離（2）帶寬（BW）：為諧振峰降至一半時所對應(yīng)的頻帶寬度，又稱為3dB帶寬。

第4章光纖通信系統(tǒng)4.1IM-DD光纖通信系統(tǒng)4.1.1光纖通信中的線路碼型分組碼常用mBnB表示，它是把輸入碼流每m比特分成一組，然后把每組編成n比特輸出。每組的m個二進制碼，記為mB，變換為n個二進制碼，記為nB，因此稱為mBnB碼，其中m和n都是正整數(shù)，通常n＞m，一般選取n=m+1。常用的mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。4.1.2光發(fā)射機光發(fā)射機是把從電端機送來的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，并送入光纖線路進行傳輸。4.1.2.1對光發(fā)射機的要求1.有合適的輸出光功率光發(fā)射機的輸出光功率，是指耦合進光纖的功率，亦稱入纖功率。光源應(yīng)有合適的光功率輸出，一般為0.01mW～5mW。2.有較好的消光比消光比的定義為全“1”碼平均發(fā)送光功率與全“0“碼平均發(fā)送光功率之比。可用下式表示：（dB）3.調(diào)制特性要好所謂調(diào)制特性好，是指光源的P?I曲線在使用范圍內(nèi)線性特性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。4.1.2.2光源的調(diào)制◆光源的調(diào)制的基本概念就是用電信號(調(diào)制信號)去改變光載波的某一特征參量?！艄庠吹恼{(diào)制可分的直接調(diào)制（內(nèi)調(diào)制）和間接調(diào)制（外調(diào)制）兩大類1.有直接調(diào)制（內(nèi)調(diào)制）直接調(diào)制就是將電信號直接注入光源，使其輸出的光載波信號的強度隨調(diào)制信號的變化而變化，又稱為內(nèi)調(diào)制。2.間接調(diào)制（外調(diào)制）間接調(diào)制不直接調(diào)制光源，而是利用晶體的電光、磁光和聲光特性對LD所發(fā)出的光載波進行調(diào)制，即光輻射之后再加載調(diào)制電壓，使經(jīng)過調(diào)制器的光載波得到調(diào)制，這種調(diào)制方式又稱作外調(diào)制。4.1.2.3光發(fā)射機的基本組成1.光發(fā)射機的基本組成（圖見書）2.光發(fā)射機各部分功能（1）均衡放大：補償由電纜傳輸所產(chǎn)生的衰減和畸變。（2）碼型變換：將HDB3碼或CMI碼變換為單極性“0”“1”碼。（3）復(fù)用：用一個大傳輸信道同時傳送多個低速信號的過程。（4）擾碼：使信號達到“0”、“1”等概率出現(xiàn)，利于時鐘提取。（5）時鐘提?。禾崛CM中的時鐘信號，供給其它電路使用。（6）調(diào)制（驅(qū)動）電路：完成電/光變換任務(wù)。（7）光源：產(chǎn)生作為光載波的光信號。（8）自動功率控制(APC)：保持光源輸出功率的穩(wěn)定（圖見書）。（9）自動溫度控制(ATC)：使激光器的輸出特性保持穩(wěn)定（圖見書）。4.1.3光接收機4.1.3.1光接收機的基本組成1.光接收機的基本組成（圖見書）2.光接收機的各部分功能（1）光電檢測器光電檢測器的作用是將由發(fā)送光端機經(jīng)光纖傳過來的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，即具有?電轉(zhuǎn)換功能。（2）前置放大器將光檢測器轉(zhuǎn)換的微弱光信號放大到一定程度，以便獲得最高信噪比。（3）主放大器將前置放大器輸出的信號放大到判決電路所需要的信號電平。重高增益，還有它的增益受AGC電路控制，輸出電壓為1~3V。（4）均衡器保證信號在判決時不存在碼間干擾。（5）判決器和時鐘恢復(fù)電路對信號進行再生即消除噪聲疊加，對信號進行還原。（6）自動增益控制（AGC）自動增益控制使用反饋環(huán)路來控制主放大器的增益，使光接收機的輸出的信號幅度，在一定范圍內(nèi)不受輸入信號幅度影響。（7）解擾、解復(fù)用和碼型變換電路在光發(fā)射機中首先進行碼型變換。在光發(fā)射機中對數(shù)字碼流進行擾碼處理。發(fā)送端根據(jù)所輸入信號的性質(zhì)不同，將會采用不同的復(fù)用方式以提高信道的利用率，因而接收端則需進行相反的操作。（8）輔助電路輔助電路包括箝位電路、溫度補償電路和告警電路等。4.1.3.2光接收機的噪聲特性1.量子噪聲量子噪聲是指當一個光電檢測器受到外界光照，其光子激勵而產(chǎn)生的光生載流子是隨機的，從而導(dǎo)致輸出電流的隨機起伏。這是檢測器固有的噪聲。2.暗電流噪聲暗電流是指無光照射時光電檢測器中產(chǎn)生的電流。由于激勵出的暗電流是浮動的，就產(chǎn)生了噪聲，稱為暗電流噪聲。3.雪崩管倍增噪聲由于雪崩光電二極管的雪崩倍增作用是隨機的，這種隨機性，必然要引起雪崩管輸出信號的浮動，從而引入噪聲。4.光接收機的電路噪聲主要指前置放大器噪聲，其中包括電阻熱噪聲及晶體管組件內(nèi)部噪聲。4.1.3.3光接收機的主要指標數(shù)字光接收機主要指標有光接收機的靈敏度和動態(tài)范圍。1.光接收機的靈敏度（1）定義：光接收機的靈敏度是指在系統(tǒng)滿足給定誤碼率指標的條件下，光接收機所需的最小平均接收光功率Pmin（mW）。（2）單位：毫瓦分貝（dBm）（3）公式：2.光接收機的動態(tài)范圍（1）定義：接收機的動態(tài)范圍是指在保證系統(tǒng)誤碼率指標的條件下，接收機的最低輸入光功率Pmin（dBm）和最大允許輸入光功率Pmax（dBm）之差。（2）單位：分貝（dB）（3）公式：4.1.4光纖通信系統(tǒng)（圖見書）1.光中繼器光脈沖信號從光發(fā)射機輸出經(jīng)光纖傳輸若干距離以后，由于光纖損耗和色散的影響，將使光脈沖信號的幅度受到衰減，波形出現(xiàn)失真，這樣就限制了光脈沖信號在光纖中做長距離的傳輸。最簡單的光中繼器原理方框圖實用的中繼器方框圖2.監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)為監(jiān)視、監(jiān)測和控制系統(tǒng)的簡稱。在光纖通信的監(jiān)控系統(tǒng)中，通常采用的是集中監(jiān)控方式。（1）監(jiān)控內(nèi)容監(jiān)控的內(nèi)容分別包括監(jiān)視和控制兩部分。（2）監(jiān)控信號的傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中采用時分復(fù)用的方式來完成監(jiān)控信號的傳輸，但不同的傳輸體制，其監(jiān)控信號的傳輸方式有所區(qū)別。

4.2衰減和色散對中繼距離的影響在中繼距離的設(shè)計中應(yīng)考慮衰減和色散這兩個限制因素，因而對于中繼距離的設(shè)計可以分為兩種情況來討論。第一種情況是損耗受限系統(tǒng)，即再生段距離由S和R點之間的光通道損耗決定。第二種情況是色散受限系統(tǒng)，即再生段距離由S和R點之間的光通道總色散所限定。4.2.1衰減與色散對中繼距離的影響1．衰減對中繼距離的影響一個中繼段上的傳輸衰減包括兩部分，其一是光纖本身的固有衰減，再者就是光纖的連接損耗和微彎帶來的附加損耗。構(gòu)成光纖損耗的原因很復(fù)雜，歸結(jié)起來主要包括兩大類：吸收損耗和散射損耗。引起光纖損耗的因素還有光纖彎曲和微彎產(chǎn)生的損耗以及纖芯與包層中的損耗等等。2．色散對中繼距離的影光纖自身存在色散，即材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。對于單模光纖，因為僅存在一個傳輸模，故單模光纖只包括材料色散和波導(dǎo)色散。除此之外，還存在著與光纖色散有關(guān)的種種因素，其中比較重要的有三類：碼間干擾、模分配噪聲和啁啾聲。(1)碼間干擾對中繼距離的影響系統(tǒng)的傳輸速率越高，光纖的色散系數(shù)越大，光源譜寬越寬。(2)模分配噪聲對中繼距離的影響①激光器的光譜特性②模分配噪聲的產(chǎn)生及影響高速調(diào)制時多縱模的隨機起伏(3)啁啾聲對中繼距離的影響對于處于直接強度調(diào)制狀態(tài)下的單縱模激光器，其載流子密度的變化隨注入電流的變化而變化。這樣使有源區(qū)的折射率指數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致激光器諧振腔的光通路長度相應(yīng)變化，結(jié)果致使振蕩波長隨時間偏移，這就是頻率啁啾現(xiàn)象。因為這種時間偏移是隨機的，因而當受上述影響的光脈沖經(jīng)過光纖后，在光纖色散的作用下，可以使光脈沖波形發(fā)生展寬，因此接收取樣點所接收的信號中就會存在隨機成分，這就是一種噪聲——啁啾聲。3．最大中繼距離的計算（1）損耗受限系統(tǒng)的實際可達再生段距離可以用下式來估算：式中PT為發(fā)送光功率（dBm），PR為光接收靈敏度（dBm），AC是光纖配線盤上的收發(fā)端兩個附加活動連接器損耗（dB），PP為光通道功率代價（dB），由反射功率代價Pr和色散功率代價Pd組成，Me為系統(tǒng)設(shè)備富裕度（dB），Mc為光纜富余度（dB/km），n是再生段內(nèi)所用光纜的盤數(shù)，αfi是單盤光纜的衰減系數(shù)（dB/km），Af表示再生段平均光纜衰減系數(shù)（dB/km），αsi是單個光纖接頭的損耗（dB），AS是再生段平均接頭損耗（dB）。（2）色散受限系統(tǒng)設(shè)計色散受限系統(tǒng)可達的再生段距離的最壞值可用下式估算：其中DSR為S點和R點之間允許的最大色散值，可以從相關(guān)的標準表格中查到，Dm為允許工作波長范圍內(nèi)的最大光纖色散系數(shù)，單位為ps/（nm·km），可取實際光纖色散分布最大值。（1）多縱模激光器（MLM-LD）和發(fā)光二極管（LED）式中fb是線路信號比特率，單位為Mbit/s；Dm是光纖色散系數(shù)，單位為ps/（nm·km）；△λ是光源的均方根譜寬，單位為nm；ε是與色散代價有關(guān)的系數(shù)，當光源為多縱模激光器（MLM?LD）時，ε取0.115，若為發(fā)光二極管（LED），ε取0.306。（2）單縱模激光器（SLM-LD）式中α為啁啾系數(shù)，當采用普通DFB激光器作為系統(tǒng)光源時，α取值范圍為4～6；當采用新型的量子阱激光器時，α取值范圍為2～4；λ為波長（單位為nm）；fb為線路信號比特率（單位為Tbit/s）。

第5章SDH與WDM5.1SDH-同步數(shù)字體系5.1.1SDH的基本概念1.PCM-語音脈沖編碼調(diào)制（1）抽樣/采樣（2）量化（3）編碼2.PCM30/32Ts=125μS，fs=8000Hz，幀長=32×8bit=256bit，速率=256bit/125μS=256bit×8000Hz=2.048Mbps3.PDH速率等級群次一次群E1二次群E2三次群E3四次群E4速率2.048Mbps6.448Mbp34.368Mbp139.264Mbp幀周期125μS100.38μS44.69μS21.03μS2.SDH速率等級SDH速率等級比特率速率簡稱STM-1155520Kbit/s155Mbit/sSTM-4622080Kbit/s622Mbit/sSTM-162488320Kbit/s2.5Gbit/sSTM-649953280Kbit/s10Gbit/s3.SDH幀結(jié)構(gòu)【畫圖】（1）段開銷（SOH）:（2）信息凈負荷區(qū):（3）管理單元指針:4.SDH網(wǎng)的特點（1）靈活的分插功能（2）網(wǎng)絡(luò)管理能力強（3）自愈能力強（4）有統(tǒng)一光接口規(guī)范（5