光纤通信.1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。

纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。

包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。

设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。

2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。

渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。

单模光纤用在大容量长距离的系统。

1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。

色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。

三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。

偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。

4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤.6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是光纤最重要的传输特性：损耗限制系统的传输距离, 色散则限制系统的传输容量.7.色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应. 色散的种类：模式色散、材料色散、波导色散.8. 波导色散纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全反射时可能有一部分光进入包层之内，在包层内传输一定距离后又可能回到纤芯中继续传输。

进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，即相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。

有一定谱宽的光脉冲入射光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，从而出现脉冲展宽。

具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。

这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽现象叫做波导色散。

9. 偏振模色散：实际光纤不可避免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆度和内部残余应力，使两个偏振模的传输常数不同，这样产生的时间延迟差称为偏振模色散或双折射色散。

10. 损耗的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度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。

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。

11.光线的损耗：（1）吸收损耗：a.本征吸收损耗：紫外吸收损耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散射损耗 a线性散射损耗：瑞利散射，光纤结构不完善引起的散射损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲 b.微弯：微米级的高频弯曲，微弯的原因：光纤的生产过程中的带来的不均；使用过程中由于光纤各个部分热胀冷缩的不同；导致的后果：造成能量辐射损耗. 与宏弯的情况相同，模场直径大的模式容易发生微弯损耗12. 柔性光纤的优点：1. 对光的约束增强 2. 在任意波段均可实现单模传输：调节空气孔径之间的距离 3. 可以实现光纤色散的灵活设计 4. 减少光纤中的非线性效应5. 抗侧压性能增强13. 光纤的制作要求（1）透明（2）能将其拉制成沿长度方向均匀分布的具有纤芯-包层结构的细小纤维；（3）能经受住所需要的工作环境。

光纤是将透明材料拉伸为细丝制成的。

14. 光纤预制棒简称光棒，是一种在横截面上有一定折射率分布和芯/包比的的透明的石英玻璃棒。

根据折射率的不同光棒可从结构上分为芯层和包层两个部分，其芯层的折射率较高，是由高纯SiO2材料掺杂折射率较高的高纯GeO2材料构成的，包层由高纯SiO2材料构成。

制作方法: 外部气相沉积法；气相轴相沉积法；改进的化学气相沉积法；等离子化学气相沉积法。

15. 光缆基本要求：保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。

光纤从高温拉制出来后，要立即用软塑料进行一次被覆和应力筛选，除去断裂光纤，并对成品光纤用硬塑料进行二次被覆。

二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光纤四种，应力筛选条件直接影响光纤的使用寿命。

16. 光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。

1. 缆芯缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分。

被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。

加强件起着承受光缆拉力的作用，通常处在缆芯中心，有时配置在护套中。

光缆的基本型式：层绞式骨架式中心束管式带状式 2. 护套护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。

根据使用条件光缆可以分为：室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等。

护套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和铝带或钢带构成。

18. 根据使用条件光缆可以分为：室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等19. 光缆特性 1.拉力特性 2. 压力特性3. 弯曲特性4. 温度特性20. 成缆对光纤特性的影响 1. 成缆的附加损耗 2. 成缆可以改善光纤的温度特性3. 机械强度增加21. 光纤的特性参数很多，基本上可分为几何特性、光学特性和传输特性三类。

几何特性包括纤芯与包层的直径、偏心度和不圆度；光学特性主要有折射率分布、数值孔径、模场直径和截止波长；传输特性主要有损耗、带宽和色散。

22.(1) 损耗测量光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。

(2) 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。

(3) 色散测量光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法等。

23 光纤的熔接工艺步骤 (1) 将待熔接的光纤端头切割成平整且垂直于轴线的端面； (2) 利用微调装置将两根光纤调准直； (3) 利用电弧放电将两根光纤熔接在一起。

24光纤熔接引起损耗的原因 (1) 光纤轴线的横向相对误差（错位）；(2) 两根光纤的纤芯直径不同；(3) 两根光纤的性能参数不同；(4) 光纤端头之间的相对距离； (5) 角向相对偏离。

25 光纤连接器是光纤技术应用中使用量最大的光无源器件，和光纤接头一样，光纤连接器也是对两光纤端面进行对接，所不同的是光纤接头是永久性的熔接，而光纤连接器是临时性连接，具有使用的灵活性。

损耗是它们重要的光学参数。

以下为光无源器件26光纤连接器损耗的分类(1) 插入损耗；(2) 回波损耗27 光纤连接器的插损机理光纤公差引起的固有损耗：主要由光纤制造公差，即纤芯尺寸、数值孔径及纤芯/包层同心度等。

连接器加工装配引起的固有损耗：主要由光纤制造公差，即端面间隙、轴线倾角及横向偏移等。

28 光纤连接器的回损机理光纤端面菲涅耳反射引起的光能量损耗。

这种损耗发生在纤芯空气交界面，有效的解决方法是设计两个连接器的物理接触面。

29光纤连接器的损耗表达式: NA引起的损耗端面间隙引起的插损回波损耗主观因素损耗：端面划伤、尘粒、定位不准。

30 光纤连接器的组成由跳线、尾纤或尾缆、适配器组成。

31. 光插头的组成 (1) 光纤或单芯光缆(2) 插针体(3) 外部零件32. 光纤连接器的技术指标：插入损耗：光通过连接器后，光功率损耗的大小；回波损耗：光通过连接器后，后向反射光与入射光的比值；重复性：重复插拔后插损的变化值，1000次插拔后，小于±0.1dB；互换性：插头和适配器按一定的规则互换后，插入损耗的变化值，互换性小于±0.2dB。

33. 光纤连接器的分类(1) 按光纤的模式分单模、多模光纤连接器; (2) 按插针体的端面分端面一般都是加工成球面、精抛球面和斜球面等。

PC、SPC、APC。

APC: 将端面抛磨成与插针体中心线成80角。

(3) 按连接器的类型分 FC、SC、ST: 目前应用最广泛的三种,体积比较大。

FC: 螺纹锁紧式SC: 插拔式/咬合式ST: 卡口旋转锁34 光纤耦合器是用来连接3个或3个以上的光接点。

光信号经过光纤耦合器后，在多个输出端口之间分配，降低了每个信号输出端的信号强度。

35.光纤耦合器的性能参数(1) 插入损耗(2) 耦合比(3) 附加损耗（4）隔离度A（5）分光比T36. 光隔离器是只沿一个方向传输的光器件，阻止了后向反射和散射的光到达敏感器件，比如激光器和光放大器，是一种光学单行道器件。

光隔离器主要应用在激光器或者是光放大器的输出端，以防止光纤线路中的后向反射光造成激光器或光放大器的工作不稳定性。

37. 光隔离器的性能参数要求(1) 隔离度大，单芯隔离器的典型值是40dB; (2) 插入损耗小，单芯隔离器的典型值是0.2dB。

37. 就光纤材料而言，光敏性是指光纤材料的折射率在外部光的作用下发生永久性的改变。

38. 光纤光栅就是利用光纤的光敏性，用特定波长的激光以特定方式照射光纤，导致光纤内部的折射率沿轴向形成周期性或非周期性的空间分布，从而把光纤做成具有精确控制谐振波长的光栅。

39. 光纤光栅的最基本原理是相位匹配条件：β1、β2是正、反向传输常数，Λ是光纤光栅的周期，在写入光栅的过程中确定下来。

40. 波分复用技术要求光器件在光发射机端合并多个信号进入单根光纤同时向前传输，并在光接收机端分离这些信号，以便分立的光接收机进行处理，实现这种功能的光器件就是波分复用器。

波分复用器从功能上分为两部分: 发射机端的为复用器，其作用是合并光信道；接收机端的为解复用器，其作用正好相反，分离复用在一起的光信道，而且必须完全分离光信道，且串扰要低。

41. 光开关的性能参数: a 插入损耗b 回波损耗c 隔离度d 开关时间e. 串扰f. 消光比42. 光衰减器主要用于光纤通信系统的特性测试和其他测试中，是对光功率有一定衰减量的器件。

根据衰减量是否变化，可以分为固定衰减器和可变衰减器。

43. 波长转换器：使信号从一个波长转换到另一个波长的器件。

波长转换器根据波长转换机理可分为光电型波长转换器和全光型波长转换器。

以下为有源器件44. 光源器件：光纤通信设备的核心，其作用是将电信号转换成光信号送入光纤。

光纤通信中常用的光源器件有半导体激光器和半导体发光二极管两种。

四小类：同质半导体激光器、异质半导体激光器、PIN光电二极管、雪崩光电二极管45. 半导体激光器（LD）工作原理：用半导体材料做成的激光器，当激光器的P-N结上外加的正向偏压足够大时，将使得P-N结的结区出现了高能级粒子多、低能级粒子少的分布状态，这即是粒子数反转分布状态，这种状态将出现受激辐射大于受激吸收的情况，可产生光的放大作用。