光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光的形式进行编码、调制、发送和接收的一种通信方式。光纤通信具有传输容量大、损耗小、抗干扰性强、安全性高等优点，是现代通信技术的重要组成部分。
本文主要介绍了光纤通信原理与系统第三章的内容，包括光纤通信系统的组成、光源和探测器的基本原理和性能指标、光纤耦合器和分路器的工作原理和分类、光纤放大器和波分复用器的原理和应用等，并给出了课后习题的参考答案。
一、光纤通信系统的组成
光纤通信系统主要由三个部分组成：发送端、传输线路和接收端。
发送端包括信息源、编码器、调制器和发射机。信息源可以是语音、数据或图像等不同形式的信息，编码器将信息转换为数字信号，调制器将数字信号转换为适合光纤传输的光信号，发射机将光信号注入到光纤中。
传输线路包括光纤、连接器、耦合器、分路器、放大器和波分复用器等。光纤是将光信号从发送端传送到接收端的介质，连接器是连接不同光纤或设备的元件，耦合器和分路器是实现多路信号在光纤中合并或分离的元件，放大器是补偿光信号在传输过程中的衰减的元件，波分复用器是实现多个不同波长的光信号在同一根光纤中同时传输的元件。
接收端包括接收机、解调器、解码器和终端设备。接收机将从光纤中接收到的光信号转换为电信号，解调器将电信号还原为数字信号，解码器将数字信号还原为原始信息，终端设备将信息呈现给用户。
二、光源和探测器
光源是将电能转换为光能的元件，是发射机的核心部分。常用的光源有两种：半导体激光二极管（LD）和半导体发光二极管（LED）。
LD是利用半导体材料中载流子受到外加电压时产生受激辐射而发出单色相干光的元件。LD具有输出功率高、效率高、调制速度快等优点，但也有温度敏感、噪声大等缺点。LD主要用于长距离或高速率的通信系统。
LED是利用半导体材料中载流子受到外加电压时产生自发辐射而发出多色非相干光的元件。LED具有结构简单、寿命长、稳定性好等优点，但也有输出功率低、效率低、调制速度慢等缺点。LED主要用于短距离或低速率的通信系统。
光源的性能指标主要有：
1.波长：光源发出的光的波长，决定了光纤的损耗和色散特性。常用的波长有850 nm、1310 nm和1550 nm等。
2.输出功率：光源注入到光纤中的光的平均功率，决定了通信的距离和速率。一般用dBm表示，即相对于1 mW的分贝值。
3.调制带宽：光源能够响应输入电信号变化的频率范围，决定了通信的速率和容量。一般用MHz表示。
4.调制方式：光源根据输入电信号改变输出光信号的方式，分为直接调制和间接调制。直接调制是通过改变电流来改变输出功率，间接调制是通过外加电场来改变输出波长或相位。
2. 探测器
探测器是将光能转换为电能的元件，是接收机的核心部分。常用的探测器有两种：正比计数管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
PIN是利用半导体材料中载流子在光照下产生电荷而产生电流的元件。PIN具有结构简单、响应速度快、暗电流小等优点，但也有增益小、噪声大等缺点。PIN主要用于低速率或高灵敏度的通信系统。
APD是利用半导体材料中载流子在高电场下产生雪崩倍增而放大电流的元件。APD具有增益大、灵敏度高等优点，但也有结构复杂、温度敏感、暗电流大等缺点。APD主要用于高速率或低灵敏度的通信系统。