光纤通信系统复习提纲

光纤通信系统复习提纲PS：红色不要求第一章绪论 第五章系统和其它1光纤通信系统基本构成（单波长系统（第一章）各部分功能） ， DWDM 各部分要求（第五章）2光纤通信系统优缺点（第一章） ，频率间隔和波长间隔的转换（第一章），光纤通信容量的表示方法（BL ），各代光纤通信系统特点（第一章）3NRZ 和 RZ 格式（第一章和第三章一起看，会画眼图，其中 66% 占空比的也称为 CS-RZ ），复用方式（第一章），调制方式：第一种分法： （第一章： IM （intensity modulation ，强度调制）（也叫 OOK 或者 ASK ）和PSK）；第二种分法：模拟调制，数字调制；第三种分法：内调制、外调制。频谱图（注意CS-RZ 没有载波分量）眼图4光纤通信系统典型拓扑结构 （广播和分配网（ HUB 和 BUS 拓扑结构）、局域网（ BUS 拓扑结构： Ethernet ， Ring 拓扑结构： FDDI(FiberDistribution Data interface)）注意：功率分配不要求。5光纤通信系统功率预算和上升时间预算6光放大器的分类（ 3 种），EDFA 、波分复用器等重要器件， 波长控制等关键技术会画示意图。第二章光纤1光纤基本参量计算：数值孔径（ NA ），归一化频率（ V0 时（反常色散区），频率高的速度快； 反之，频率高的速度慢，知道这个即可。 （注意都是脉冲扩展） 。 不同条件下的色散限制6非线性： SPM （导致脉冲的什么结果，光孤子的原理）XPM ：kerr 效应：光纤折射率随入射光功率变化而改变）、XPM （SPM、。SRS（高频光子变为低频光子（斯托克斯光）光学声子，注意方向，增益带宽20-30THz ）、 SBS（高频光子变为低频光子（斯托克斯光）声学声子，注意方向，增益带宽 alpha），纵模条件（相位条件或频率间隔），LD 激射的三个状态（过程） （PDF97 页 108-109）5LD 的典型结构，增益导引和折射率导引条形激光器，同质结、异质结、条形激光器、多量子阱结构如何实现阈值电流的降低和输出功率的提高。LD 的发展图要会画：从同质结到 MQW 怎么变的。（提高两个限制）6如何实现单纵模？ DBR 、DFB 、外腔、VCSEL 的基本原理（如何实现 SLM（关键点即可）。7LD 的工作特性：（ PI 特性（ LD 内量子效率、外量子效率、微分量子效率、总效率之间的关系） （响应度（定义）和功率转换效率的关系） （ PI 曲线（响应度）和 T 的关系）、光谱特性、调制特性（调制带宽） ）, 大信号调制导致的信号畸变（ 4 个+自脉冲行为 =5 个）8直接调制与外调制的异同点，外调制哪些类型？（看题目）9注意：本章 PDF 后面的 review （ 201 页开始）也有一些总结可以参考，但是重点都在上面写的。驱动电路都不需要。结合上面的重点考虑以下问题：? 物质为何能发光？能级三种基本跃迁过程？? 为何说受激辐射过程是光放大过程？? 为何说光放大是激光产生的必要条件？? 半导体材料产生光放大的必要条件是什么？如何实现粒子数反转条件？? 何谓同质结？何谓异质结？异质结有何优点？? 为何普通二极管不能发光？? 如何计算半导体材料辐射光的波长？? 半导体激光器（ LD ）的激射条件是什么？? 如何实现单纵模半导体激光器（ SLM-LD ）？? 信号调制格式有哪些？?LED 和 LD 的优缺点比较？（见光发射机PDF205+213 页）第四章1 探测器要求：（高响应度，高响应带宽，低噪声光） 。探测器的性能指标： R 与量子效率的关系， 量子效率和宽度 W 的关系（为什么 W 不能太大： W 大，量子效率高；但是光子的穿越时间长，导致调制带宽降低） 。截至波长的定义。（ PDF14 页小结看看）2 光探测器的设计思想（反向偏置） ，PN、PIN （尽可能的使吸收区占的空间大（原因是漂移速度比扩散速度大的多） ）、双异质结 PIN （合理选取其带隙 Eg(i)hvEg(p,n) ，可以使得 P 层与 N 层透明，光仅在中间 I 层吸收）（通常用于光波系统的 PIN 光电二极管采用 InGaAs 作为中间层，用 InP 作为 P层和 N 层）、APD （原理（注意：碰撞电离是俄歇复合的反过程） ，见 13 道中）、SAM-APD 、SAGM-APD 、SAGCM-APD 每一种的特点。（使用 k A 1的半导体材料）结合上面的重点考虑以下问题：+ 描述光电转换效率的量子效率和响应度；+ 量子效率与吸收区宽度的关系；+ 吸收截止波长的概念；+ 吸收区宽度对量子效率和响应带宽的影响；+ PN 光电二极管存在的问题？+ 双异质结 PIN 的优势在什么地方？+ APD 的工作原理？+ 为什么要发展 SAM-APD ，SAGM-APD ， SAGCM-APD ？3 光接收机三部分的设计思想：前端、线性通道、判决（会画，带宽f1，常用跨阻抗前端）2 RLCT4 光接收机噪声分析，散粒噪声、热噪声、放大器噪声指数、APD 过剩噪声5 PIN 和 APD 接收机信噪比公式 （两种受限条件下分析 （噪声等效功率 ）（最佳 APD 增益）PS：过剩噪声因子 FAM x （ x 是过剩噪声指数）。注意：放大器的噪声指数Fn ，不要搞错。6 数字光接收机误码率 （BER ）分析（和 Q 的关系，=6，=7 即可），灵敏度（ Prec ）求解（两种受限条件下分析），数字光接收机的极限灵敏度分析（ BER1 exp(N p ) ）（ PS：类型参考作业第13 题）27 功率代价的来源（知道三种即可）灵敏度这部分肯定有一道计算题，好好理理。可以参考PDF109，131 页