光纤通信重点.doc

第一章光纤通信系统概述
•光纤通信的三个主要通信窗口的情况;
850nm:影响第一代光纤通信的主要因素是多模光纤中的模式色散
1330nm:影响第一代光纤通信的主要因素是多模光纤中的模式色散
1550nm:限制因素:.
•光纤通信的主要特点;

,提供高速大容量通信:光载波带宽远大于微波带宽
,提供较小的中继距离:光纤损耗远小于同轴线的损耗
:抗电磁干扰、保密性好
,制成设备质量轻体积小
,抗拉强度低,光纤连接困难.
第二章光纤传输线理论
一、主要概念:
1、单模光纤、多模光纤;
单模光纤是只能传输一种模式的光纤,单模光纤只能传输基模(最低阶模),不存在模间时延差,具有比多模光纤大得多的带宽,适用于高码速传输
多模光纤的定义是:在一定的工作波上,当有多个模式在光纤中传输时,则称为多模光纤
2、子午光线、空间光线;
子午光线(Meridian Ray):处在一个平面内(包括光纤轴线的平面,称之为子午面),经过光纤轴线在周围边界间作内部全反射的光线
空间光线(Skew Ray):不交轴光线
3、相对折射率差、光纤的数值孔径;
相对折射率差:
数值孔径:表征一根光纤捕捉光的能力,
4、模式色散、材料色散、波导色散;
模式色散:同一频率成分由不同模式组成
材料色散:一个光信号由不同频率组成,
波导色散:同一模式含有不同频率成分
5、光纤归一化频率;
6、色散位移光纤(DSF)、色散平坦光纤(DFF)、色散补偿光纤(DCF);
,损耗的统一,克服了单模光纤的不足,是线性传输的首选光纤。

7、偏振模色散;
两个偏振方向的传输常数不同,导致的色散
二、主要技术原理及分析:
1、单模光纤的基本结构和主要特点。
2、渐变折射率光纤与阶跃折射率光纤相比,为何能够做到色散比较小、时延比较小。
渐变折射率光纤的折射率在纤芯中是连续变化的,适当地选择折射率的分布形式,可以使不同入射角的光线有大致相同的光程,从而大大减小群时延差。从渐变折射率光纤端面上平行入射的光线具有相同的传输时延,有自聚焦性质,使得色散比较小。
3、有关数值孔径的导出及其物理意义和其相关计算,以及相对折射率差的计算方法。
根据折射定律:
若要在纤芯与包层的界面(n1与n2的交界处)发生全反射,
需要满足:
取n0=1(空气),并假设n1≈n2

关于数值孔径NA的若干结论
•数值孔径与光纤几何尺寸无关(与一般光学系统不
同之处),只与其纤芯和包层的折射率分布有关。
•数值孔径越大,光纤的集光能力越强
•实际分析表明,数值孔径并不是越大越好,这是因
为随着光纤入射功率的增大,色散亦将增加。
4、请简述光纤模式色散、材料色散、波导色散各自产生的原因及其主要区别。
模式色散:越小对应的模次越高,则沿z向的传输速度越低。所以说,不同模式具有不同的群速,引起了色散。以不同角度入射的光线(不同模式)传过