光纤归一化频率

光纤归一化频率光纤折射率剖面

光纤横截面上折射率的分布状况。在很大程度上决定光纤的导波性能，主要有阶跃分布和渐变或梯度分布两种。给定的折射率剖面可在制备光纤预制棒过程中控制掺杂浓度来达到。

光纤归一化频率光纤带

光纤的重要的传输参量之一。表征光纤所允许通过光波的调制信号的频率上限。有限带宽由光纤中各种色散造成。光纤长度越长，其带宽就越窄。光纤带宽决定光纤的传输容量。

光纤归一化频率光纤长度带宽乘积

光纤带宽的相对量度。因光纤带宽近似地与其长度成反比，故采用长度带宽乘积(如兆赫·公里为单位)就能反映光纤的实用带宽性能。以此对不同光纤的带宽性能作比较。

光纤归一化频率光纤数值孔径

光纤集光性能的量度。是光纤芯区的最大折射率平方与包层折射率平方之差的平方根。根据国际组织建议，多模光纤的数值孔径在通信用时为0.2，在其他应用时则可取0.5，甚至更大。单模光纤的数值孔径则较小。

光纤的归一化频率亦称“V数”，表征光纤中传输模式的数量。众多光纤参数可通过V数表示，如某一给定波长下模式的数量，模式的截止条件，以及传输常量等。例如，跃阶折射多模光纤的引导模式数量是V/2。对于给定的波长，当V<2.405时，跃阶折射光纤转化为单模光纤。V的数值为右图所示。

其中a是纤芯半径，n_core是纤芯折射率，n_clad( core)是包层折射率。2100433B

光纤归一化频率的别称为“光纤V值”，光波导的重要参量。光波导电磁模式的截止频率对于光纤波导结构量的比。结构量依赖于纤芯几何尺寸和折射率剖面。V值决定着光波导中允许砖输模式的多少，V值越大，传输模式数目越多。当V值为2．4以下时，光纤中只能通过单一个模，即单模光纤。

是光波导的重要参量。因与光波频率成正比，故得名。

归一化阻抗矩阵

在微波工程中，一般均以特性阻抗的相对值来判别电路匹配的程度。这样得出的矩阵参量称归一化参量，由此所得的矩阵，称归一化矩阵。为此，应首先将各端口的电压、电流变换成归一化量。仍以双端口网络为例，若其二端口传输线的特性阻抗分别为Zc1和Zc2时，则归一化电压、电流按下式定义：

其中小写的符号均表示归一化量。这样则有：

从而得到了阻抗的归一化。把归一化的电压写成归一化电流的表示式，由此得到的阻抗矩阵就为归一化阻抗矩阵：

脉冲频率调制传输方式是模拟视频光纤传输方式中传输质量最高的方式之一，其原理是调制脉冲重复频率随信号幅度大小呈线性变化，而脉宽保持不变。PFM 是信号光强度调制前的一种预处理过程，信号经过脉冲调制后，频谱会变宽，并以此可以换取传输质量的提高。而PFM 处理带来的传输带宽的增加，对于带宽极宽的光纤来说并不存在什么问题，而且由于光源的非线性对系统的影响不大，故光调制深度可以增加，进一步提高系统的信噪比。

通过脉冲频率调制可实现单路视频传输，多路视频传输，视频/数据传输。下面对几种方案做简要描述。

模拟光纤技术单路视频

单路视频传输系统工作原理，在发射端基带视频信号经过预加重，进行PFM 调制，然后去调制激光器。而在接收端通过PIN 管将光信号转化成电信号，经过PFM 解调恢复出视频信号。

视频信号经过PFM 后，频谱呈第一类贝塞尔函数分布，频谱中含有无穷多个频率分量，但功率谱主要集中在载波和低次谐波分量上，高次边频分量可略去不计，因此PFM 信号可近似认为具有有限频谱。基带视频信号的带宽为8MHz，经过PFM 调制后，信号带宽可限定在30 MHz以上而不会明显影响PFM 性能。

不同于基带视频信号直接光强度调制方式，该系统对发光器件没有特殊要求，可以根据实际工程需要选用不同的发光器件。如多模850nm 波长LED 满足4 公里以内应用，单模1310nm波长LD 满足30 公里以内应用，单模1550nm 波长DFB 激光器满足100 公里以内应用。无论是多模LED，还是单模LD，系统都具有良好的性能。批量测试结果表明，系统经过光纤传输后，系统主要指标为：加权信噪比为60dB，微分增益为3%，微分相位为3°。

由于PFM 信号解调输出噪声功率谱密度和调频信号解调输出噪声功率谱密度一样，呈三角形噪声特性，造成高频端噪声大而低频端噪声小的现象。为了克服这种现象，在设计中往往采用预加重和去加重电路。预加重使视频信号在频率上人为地加以预倾斜，使高频端升高，低频端压低。在接收端解调时，由于信号高频端电平提升而使解调信噪比有所提高，而低频端则有所降低，从而均衡了带内信噪比的分布。另外，预加重对低频成分起着压缩作用，也压缩了亮度信号的动态范围，从而降低了微分增益和微分相位的失真。

模拟光纤技术多路视频

通过将多路视频分别调制于不同的频率范围，然后进行频分复用，可以在单根光纤中实现多路视频传输。

从理论上讲，光纤和光器件的带宽极大，完全满足8 路以上多路视频频分复用的带宽要求。但实际上由于采用的分立元件，特别是高频电容和电感的精密度和稳定性不够，使得PFM中心频率的稳定性不好，中心频率会随时间和温度漂移，加上带通滤波器的特性也会随温度变化，给多路视频复用带来很多不稳定因素。所以较为成熟的也只是四路图象的频分复用。