【正文】 out/ Pin g與光纖的摻雜濃度有關(guān)，還與信號光和泵浦光的功率有關(guān)。隨著 WDM技術(shù)的日益普及，光纖中傳輸?shù)乃俾试絹碓礁撸魏坞娮悠骷伎赡艹蔀樗俾实摹半娖款i”，實現(xiàn)全光通信是必然趨勢。 EDFA同時解決了光纖傳輸中的損耗和色散問題。 應(yīng)用 EDFA的 CATV系統(tǒng)于 1993年使用， 目前我國已經(jīng)大量采用 EDFA的 CATV網(wǎng)。 更可喜的是， WDM和 EDFA可以直接在原來已經(jīng)大量鋪設(shè)的 ，實現(xiàn)了光纖通信容量的平滑升級。 目前，光放大器在光纖通信系統(tǒng)中的最重要的應(yīng)用是促使了 WDM技術(shù)走向?qū)嵱没?。目前大量?yīng)用的是光 /電 /光中繼方式：首先將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，在電信號上進行放大、再生，再轉(zhuǎn)換為光信號。 71 光放大器概述 771 光放大器在現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 光纖通信中用光纖來傳輸光信號。 654 影響光接收機靈敏度 的主要因素 輸入和輸出信號波形 光接收機接收到的光信號是被光纖線路展寬了的波形，這種波形存在碼間干擾，會使判決點上的信噪比降低，從而影響光接收機的靈敏度。誤判的碼數(shù)與傳輸總碼數(shù)之比稱為誤碼率。 放大器的噪聲 在光接收機的設(shè)計中，前置放大器的主要作用是低噪聲放大，即盡可能地減小放大器本身的噪聲，同時滿足帶寬和動態(tài)范圍 的要求。 出現(xiàn)在光接收機輸出端的的噪聲非常多，有光電檢測器噪聲、光接收機噪聲、傳輸介質(zhì)噪聲及光發(fā)送機噪聲。 光接收機指標 （ 1）光接收機靈敏度 是指在一定誤碼率和信噪比條件下光接收機需要接收的最小平均光功率。 光電檢測器 低通濾波器 通過光電檢測器和低通濾波器組成一個包絡(luò)檢測器，將光載波包絡(luò)（即基本調(diào)制信號）恢復(fù)出來。 622 光電檢測器的典型指標及簡易測試 在不同波長的光纖通信系統(tǒng)中，使用不同的光電檢測器，短波長的光纖通信系統(tǒng)中多用APD，而長波長的光纖通信系統(tǒng)中多用 PINPD，因為 APD的附加噪聲太大。采用同軸封裝和微帶結(jié)構(gòu)以減小管殼電容，可以進一步提高響應(yīng)速度。 62 光電檢測器的特性指標 621 光電檢測器的工作特性 響應(yīng)度 在一定波長的光照射下，光電檢測器的 平均輸出電流與入射的平均功率之比，一般在 。 61 –1 PIN光電二極管 PIN光電二極管的結(jié)構(gòu) 有 P區(qū)（空穴型半導(dǎo)體材料區(qū)）、 I區(qū)（本征半導(dǎo)體材料區(qū)）、 N區(qū)（電子型半導(dǎo)體材料區(qū)）三個 區(qū)組成，采用反向偏置應(yīng)用形式（可以提高光 /電變換效率和響應(yīng)速度）。借助于光電檢測器可以完成光 /電變換。如果沒有 APC，某些器件的波動在 65%以上必須設(shè)置 APC電路。） 55 驅(qū)動電路和輔助電路 551 驅(qū)動電路 對驅(qū)動電路的要求 （ 1）能夠提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動電流； （ 2）有足夠快的響應(yīng)速度，最好大于光源的驅(qū)動速度； （ 3）保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。 （ 2）消光比 定義為最大平均發(fā)送光功率與最小平均發(fā)送光功率之比。 數(shù)字調(diào)制方式是指已調(diào)制信號屬于數(shù)字信號，主要包括幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）調(diào)制方式。 541 光調(diào)制原理 光調(diào)制方式分類 （ 1）按光源與調(diào)制信號的關(guān)系分類 直接調(diào)制方式：是指直接將調(diào)制信號施加在光源上來完成光源參數(shù)的調(diào)制過程，具有調(diào)制電路簡單、經(jīng)濟等優(yōu)點，目前廣泛采用，但調(diào)制速率比較低。 光源器件的簡易測試 在只有指針式萬用表的情況下，用高阻檔測試光源器件 PN結(jié)的正反向電阻，若正向電阻小于 20K，反向電阻大于500K，可認為基本正常，但不能保證其他特性都正常。為了降低溫度對 LD的影響，可以選擇溫度特性優(yōu)異的新型 LD，或外加自動溫度控制電路。 532 LD的工作特性 LD的 PI特性 由于存在閾值線象， LD的 PI特性不如 LED， LD常常在閾值以上使用。 譜線寬度對系統(tǒng)性能影響很大，譜線寬度越寬，色散越大。諧振腔是 LD獨有的，提供正反饋功能。 （ 2） LED的工作原理 當給 LED外加合適的正向電壓時，在有源區(qū)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，克服受激吸收和其他衰減而產(chǎn)生自發(fā)輻射的光輸出。 52 半導(dǎo)體光源的工作原理 521 發(fā)光二極管的工作原理 半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED）的光譜可以覆蓋整個光纖通信系統(tǒng)使用的波長，典型值為 、 、 。 受激吸收 在外來光子激勵下，電子吸收外來光子的能量，從低能級躍遷到高能級，變成自由電子，稱為受激吸收。 LED就是按這種原理工作的。 光與物質(zhì)相互作用時存在三種基本過程：自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收。光源是光發(fā)送器的核心器件，通過它可以把調(diào)制信號變換成已調(diào)制信號，即實現(xiàn)電 /光轉(zhuǎn)換。 現(xiàn)已不能滿足要求。 44 光開關(guān) 光開關(guān)是光纖通信系統(tǒng)重要的光器件，DWDM的發(fā)展對光開關(guān)的需求更加迫切。 432 波分復(fù)用 /解復(fù)用器 的特性 解復(fù)用器 （ 1）中心波長（通帶）波長 波長 波長 N 對于 密集型波分復(fù)用器， ITUT規(guī)定在1550nm區(qū)域， 。 重復(fù)性 ：多次插撥后插入損耗 的變化， 越小越好。 光纖連接器的五種結(jié)構(gòu)：套管構(gòu)、 雙錐結(jié)構(gòu)、 V型槽結(jié)構(gòu)、球面定心結(jié)構(gòu)、透鏡耦合結(jié)構(gòu)。區(qū)別在于其內(nèi)部是否發(fā)生光電轉(zhuǎn)換。 G655光纖稱為非零色散位移光纖，是一種改進的色散位移光纖。 G652光纖稱為常規(guī)單模光纖，其特點是在波長 ，系統(tǒng)的傳輸距離一般只受損耗的限制。 成纜可以改善光纖的溫度特性 把光纖制成光纜， 溫度特性會得到相當大的改善 ，這是 因為光纜中的金屬強加構(gòu)件的支撐作用，阻止了光纖套管在溫度變低時的收縮。光纜溫度特性主要取決于光纜材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用松套二次涂覆光纖的光纜溫度特性較好。 彎曲特性 彎曲特性主要取決于纖芯與包層的相對折射率差△ 以及光纜的材料和結(jié)構(gòu)。由于極化色散很小，一般忽略不計。 理想的單模光纖在由于只傳輸一個模式（基模），不存在模式色散，因此有較高的帶寬，被廣泛采用。 32 光纖的色散特性 321 色散的概念 在物理光學(xué)中，色散是指由于某種物理原因使具有不同波長的光經(jīng)過透明介質(zhì)后被散開的現(xiàn)象。散射損耗是以光能的形式把能量輻射出光纖之外的一種損耗。因此得到一個很寬的低損耗波長窗口 ，有利于波分復(fù)用（ WDM）。 本征吸收損耗 本征吸收損耗是固有的 ，他包括紫外吸收損耗和紅外吸收損耗。其中 最主要的是光纖的傳輸特性。 根據(jù)敷設(shè)方式：管道、直埋、架空、水底。 光纜的種類 根據(jù)傳輸性能：市話、長途、海底、用戶。 光纜的典型結(jié)構(gòu) 層絞式：加強元件位于中心，其中 光纖數(shù)量較少（ 12芯以下）。因此在雷電和強電影響嚴重的地區(qū) 用塑料加強元件，中繼站用太陽能供電。 24 光纜 經(jīng)過一次涂覆和二次涂覆（套塑）的光纖雖然具有一定的抗拉強度，但還是比較脆弱，只能用于實驗室和機房。早期多用，目前只在小容量、短距離系統(tǒng)（ LAN）中應(yīng)用。 光在光纖中傳播，在纖芯和包層的分界面發(fā)生反射和折射，當入射角足夠大時，折射光消失，光線全部返回纖芯，稱為全反射，這是光纖通信必須滿足的物理現(xiàn)象。 按 ITUT建議： G651— G655。 涂覆層是保護光纖不受濕氣的侵蝕和機械擦傷，同時增加柔韌性，它不用于導(dǎo)光，可以 染成各種標志色 。 第二章 光纖和光纜 眾所周知，光具有 波粒二象性 ，光既可以看成電磁波，有可以看成粒子流（光子）。 132 光纖通信系統(tǒng)的分類 根據(jù)調(diào)制信號的類型： 模擬、數(shù)字 。即使在彎曲半徑很小的位置光泄漏也十分微弱。 損耗低、中繼距離長 目前，實用的光纖通信系統(tǒng)使用的石英光纖在 db/Km，比已知的其他通信線路的損耗低得多。 現(xiàn)在光纖的無中繼傳輸已達幾萬公里， NEC公司在實驗室完成了 10T以上容量的傳輸。 1880年，貝爾發(fā)明了 光電話 ，它是現(xiàn)代光通信的開端，但由于找不到實用的傳輸手段而 夭折 。 11 光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 111 早期的光通信 幾千年前，中國就有火光通信：烽火臺，它是世界上最早的光通信，因為它具有光通信的基本要素： 光源、接受器、信息加在光波上和光通道。 1970年美國康寧公司拉出了 損耗 20 db/Km的光纖。 如果能消除 OH吸收峰，帶寬可達140T。 保密性好 電通信方式很容易被人竊聽，而光纖中傳送的光波被限制在光纖內(nèi)部，很少會跑到光纖之外。 節(jié)約有色金屬和原材料 光纖的主要成分是二氧化硅， 占地球重量的 24%， 而生產(chǎn)電纜需要大量的銅和鉛，在地球上快成為“稀有金屬”了。 根據(jù)工作波長： 短波長、長波長、超長波長。 纖芯由高度透明的材料制成， 包層的折射率略小于纖芯的折射率， 從而造成一種使光限制在纖芯中傳輸?shù)男?yīng) 。 按光纖的工作波長：短波長、長波長、超長波長。 光在一種介質(zhì)中傳播而遇到另一種介質(zhì)時，將在兩種介質(zhì)的分界面發(fā)生反射和折射。 多模光纖：允許多個模式在其中傳輸?shù)墓饫w，由于 模式色散的存在，帶寬遠小于單模光纖。 由于光纖制造工藝的提高， 單模光纖有完全取代多模光纖的趨勢。 當纜芯內(nèi)有銅線和金屬加強元件時，光纜就失去了抗電磁干擾能力。水進入光纜后，會產(chǎn)生 OH吸收損耗 ， 總損耗大大增加 ,甚至使通信中斷。 帶狀式 ：可容納大量的光纖，適用于用戶光纜（ FTTH）。 根據(jù)加強構(gòu)件：中心、分散、護層。 第三章 光纖的傳輸特性 光纖的特性很多，基本上可以分為幾何尺寸特性、光學(xué)特性、傳輸特性、機械特性和溫度特性五類。 311 吸收損