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齐天小圣

金虫 (正式写手)

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[求助] 百思不得其解-------关于光通信色散里的一段说明已有1人参与

本人在相关教科书上看到关于光纤色散里，有一段话：
“光纤中传输的光信号是用需要传输的信号去调制光源所发出的连续光波产生的,因而这种光信号是由多种频率成分的光波构成的。光信号的频谱宽度决定于光源的线宽和调制信号的频谱。在大多数情形下,光信号的谱宽主要取决于光源的线宽。目前光纤通信中所用的光源主要是半导体发光二极管（LED）和半导体激光器(LD),前者的线宽达数百埃,后者的线宽在1O埃数量级。如果对光源进行调制的脉冲重复频率不超过2.5GHz,则调制带宽仅在0.5埃左右,显然光源本身的谱宽起决定性作用。如果进一步提高光纤传输速率,而且采用线宽极窄的动态单纵模激光器作为光源,则调制信号的带宽将成为影响光信号谱宽的决定性因素。”

关于激光的调制我向来搞不清楚，非常困惑。所以问题多多，这里”如果对光源进行调制的脉冲重复频率不超过2.5GHz,则调制带宽仅在0.5埃左右,显然光源本身的谱宽起决定性作用。“这句话究竟是什么意思？什么是调制带宽，2.5GHz和0.5埃的对应关系怎么计算得来的？

求高手指点或讨论，谢谢

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1楼2013-07-16 15:09:57

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基极电流

铁杆木虫 (正式写手)

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【答案】应助回帖

引用回帖:

8楼: Originally posted by 齐天小圣 at 2013-07-19 14:57:32
感谢耐心回答。最后一个疑惑就是，这里你多次将光信号视为正弦函数来处理，虽然光是正弦波，但是显然无论激光器还是LED都不是单色光，而是类似于高斯函数的宽谱光源为主，而正弦光的频谱是delta函数，高斯函数的则 ...

另外我还想说一句：工程上的问题可用适当的数学模型来描述、分析，模型是否合理要看用这个模型处理的结果与实际之间的差距是否过大。以光纤中的光传播为例，多模光纤因为芯层直径较大，可以使用“光线”概念，用几何光学理论进行分析；单模光纤就不适合用几何光学理论了，这时用Maxwell方程在圆柱坐标中的解，同时边界条件时圆柱介质波导（不就是光纤嘛，哈哈）就比较合适，各种导模的截止波长都可以计算出来；但如果涉及到光与波导物质（光纤材料）相互作用、外调制时光与声光电等物理量作用、光源产生（激光器）、光检测等问题时，我觉得Maxwell方程组也不一定管用了，量子光学或者量子电动力学才能解决。需要注意的是，这里说的几何光学、光的电磁理论、量子电动力学不是互相排斥的，几何光学是波动光学的近似（忽略光的波长，这在光学元件的尺寸远比波长大时是合理的），而光的电磁理论又是量子电动力学在某些情况下的近似（光子的传播由光子的波函数描述，波函数模的平方代表光子出现的概率，“某些情况”主要指光子不与电子或其他粒子交换介子），是它的子集。
所以你不要纠结，能解释现象，能分析问题，能得到结果的理论就可以了。实际上，作为一项工程技术，光纤通信方面的理论问题在上世纪六、七十年代就基本解决了，只是现在由于通信业务量日益增大，不断提出新的需求，需要不断按理论实现相应的器件或系统就可以了。