光纖與通信講解

第一次提問

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1、相對摺射率越大,那麼全反射臨界角越大還是越小?
越小

2、臨界角越小,那麼從各個角度入射的能產生全反射的光線越多還是越少?
越多

3、相對摺射率越大,光纖抗彎性能越好還是越差?,也就是彎曲時損耗越小還是越大?
抗彎性能越好

4、那麼相對於一般長途傳輸光纖,小區入戶光纖的相對摺射率是大些還是小一點?

5、相對摺射率差大些,那麼NA是大還是小些?
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6、NA大,好處是什麼,壞處是什麼?
好處:光纖接受光能力強;耦合率好;壞處:光信號畸變大
注:入射角越越小,也就是光線越斜,模式的階數越高越低?

7、從幾何光學角度理解,基模是哪根光線?高階模是哪些光線?
幾何光學理解單模多模,水平光線(都不需要全反射)就是基模,斜着要全反射的是高階模;
所以NA越大,進入的高階模越多,模間色散越大;

8、從電磁場分佈角度,怎麼理解模?
簡單來說,一般電磁場呈現出的分佈,是由多個簡單的分佈最終疊加在一起形成的解方程,就是要找出到底有哪些最簡單的不可再分解的分佈。就像當初信號的傅里葉分析(分解)一樣,所以模式,就是某種最簡單的分佈,不能再分解了;單模,就是隻有一種簡單分佈,多模,有多個簡單分佈的疊加;

9、爲什麼單模比多模好?
有多重點模,模色散就大,單模,沒有模間色散,色散小,所以

10、爲什麼色散小,傳得遠,容量大?
色散到中信信號波形失真,越遠,失真畸變越大‘;
單模色散小,所以傳得更遠;

11、色散的存在對信號有什麼限制,進而對信息速率有什麼不利?色散係數的單位是什麼?
會使信號失真;色散係數單位ps/nm.km

12、爲了色散小,信號帶寬大還是小?
波長差越大,帶寬越大,所以傳輸距離越遠,帶寬越大,總色散越大;
所以從距離角度,色散降低了傳輸距離;
從帶寬,色散小就要求信號帶寬小;

13、信號帶寬小,對數據速率有什麼影響?
信號帶寬小,數據速率低;
注:換個角度,數據速率越高,佔用的資源就要越多,必然的,也就是頻率帶寬資源越多;
所以色散不好,影響中繼距離和傳輸容量(就是速率)

14、爲什麼高速系統對色散更敏感?
高速率,高帶寬,大色散;
注:所以爲了儘可能減低色散,一方面色散係數要小。
一方面中繼距離 不要太大;
還有,信號的帶寬不要太大,數據速率高,帶寬不得不大,可以幾個辦法,
一個,分幾路傳輸,每路速率小,色散小,但速率加起來就大了,這就是常見的多載波技術,多纖芯,波分複用等技術;
還有一條,儘可能減少載頻的帶寬,也就是光源光的帶寬;

第二次提問

1、自發躍遷和受激躍遷,有什麼不同?
自發躍遷粒子會自發地從高能級激發態向低能級基態躍遷;
受激躍遷是由於外部輻射場作用而產生的粒子能級間的躍遷;

2、輻射場是什麼意思?
入射光子。

3、什麼是自發輻射,受激輻射?
自發輻射是在沒有外界條件下從高能級想低能級躍遷同時輻射出一個光子;受激輻射是在外來輻射場的作用下躍遷。
注:電子從高能級跳到低能級,滿足E2-E1=hf,f是光頻率,時,就能發出一個光子,就是輻射;
自發躍遷產生,自發輻射的光子,受激躍遷產生受激輻射光子。

4、受激輻射產生的光子與入射光子間有什麼聯繫或關係?
具有相同的頻率 、相位 、傳播方向、 偏振方向

5、我們平時普通光源是什麼輻射?激光原理是什麼輻射?
自發輻射;受激輻射。

6、在大容量長距離光纖通信中,採用LD作爲光源的原因有哪些?
單色性好;輸出功率大;還有方向性好,易於耦合進光纖,體積小,便於集成;

7、LD單色性好,單色性究竟指的什麼?
光源發出的光的頻率範圍小,帶寬小;頻率

8、爲什麼要求光源單色性好?
光源帶寬小,色散就小,色散小,中繼距離就長,數據速率就可以更高(大容量)

9、LED和LD,哪個單色性好?
LD

10、那爲什麼有些場合不用LD,而用LED?
led成本低,對溫度不敏感;要考慮光源帶寬;距離‘

11、LED因爲成本低,單色性不好,更多可以用在哪些場合?’
我們這裏的光源的光是作爲調製系統裏的載波使用;

12、光纖通信中哪些場合可以用LED而不採用LD?LED某些特性雖然不如LD好,爲什麼可以用?
雖然LED單色性不好(色散大),功率低,但價格低,對溫度不敏感,在短距離小容量場合可以使用,這各場合對色散功率要求不高;
換句話說,接入網,光纖入戶,可以側重哪個考慮LED。長途傳輸,側重考慮LD;

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