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1、1.光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的通信方式2.光纤通信优势：承载信息的载波 f 高带宽宽通信容量大3.光纤通信的三个低损耗窗口（传输窗口）是什么 0.85m、1.31 m 和 1.55 m4.光纤通信的优点：（1）容许频带很宽，传输容量很大；（2）损耗很小，中继距离长且误码率很小；（3）重磁量轻，体积小；（4）抗电干扰性能好；（5）泄露小、保密性能好；（6）节约金属材料，有利于资源合理利用。第二章 1.光纤的基本结构：纤芯：a ，n 1；包层：b ，n 2 光能在光纤中传输的必要条件n1 n2 ；将光限制在包层的光纤纤层中的作用原理：纤芯包层界面上的全反射。2.（按折射率分布分类）
2、，光纤分两类为：阶跃光纤 渐变光纤。传输模式数量分： 单模光纤-允许 1 个模式（基模）； 多模光纤传输多个模式。3.阶跃光纤子午射线的数值孔径表征光纤接收或输出光的能力： 212nNA其中：相对折射率差： 1221n 可见： NA 只取决于 n1 和 n2，与 a 无关。 NA 取值要适当。NA(或 c)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高；纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但 NA 越大经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量。所以要根据实际使用场合，选择适当的 NA。4.单模传输条件：c （c 为截止波长）V=2a/(n12-n22)截止波长:V
3、=2.405c/ 或 c=V/2.4055.光纤的传输特性参数主要是：损耗特性、色散特性和光纤的非线性效应。6.什么是光纤的损耗（光纤对光波的衰减效应）损耗用衰减系数 表示： 的单位：dB/km 可见：总损耗= dB/km lg10PLi0lg1PLi。7.光纤损耗分三类：.吸收损耗； .散射损耗； .其他损耗。光纤弯曲损耗：光纤弯曲半径越大，弯曲损耗越小。8.什么是光纤的色散？在光纤中，光信号是由很多不同的成份（如不同模式、不同频率）组成的，由于不同成份的信号传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成份之间出现时延差，从而引起信号畸变，这种现象称为色散。光纤的色散通常用色散系数 D 表示，
4、色散系数 D 的单位为：Ps(nmkm)。光纤色散分三类： 模式色散 材料色散 波导色散9. 光纤损耗和色散对光纤传输性能的影响：损耗(dB/km)光功率（按指数衰减，P0Pi e-Z）直接影响中继距离； 色散(ps/nm.km)光脉冲展宽和码间串扰。损耗和色散最终影响通信距离和容量。第三章 1.(P48)光纤通信系统中所用的光器件可分为哪两大类。有源器件和无源器件(P48) 什么是有源器件? 什么是无源器件?有源器件包括光源、光检测器和光放大器，无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，2.半导体激光器是向半导体 PN 结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，
5、再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。3.光与物质相互作用的三种基本过程：受激吸收；自发辐射；受激辐射。4.什么是泵浦源？不需要经过光-电-光的变换,直接对光信号进行放大的有源器件LD 工作的先决条件是：必须使用外部能源泵浦，以实现粒子数反转分布。5.半导体光源 LED 和 LD 的应用场合。LED 通常和多模光纤耦合，用于 1.3 m (或 0.85m) 波长的小容量短距离系统。LD 通常和 G.652 或 G.653 规范的单模光纤耦合，用于 1.3m 或 1.55m 大容量长距离系统6.（P53 ）半导体激光器发射光波波长： meVEghc24.17. 光纤通信常用光电检测器
6、有哪两种？半导体 PIN 光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。灵敏度要求不高的场合，一般采用半导体 PIN 光电二极管。8.光电检测器的工作原理：是把光信号转换为电信号的功能，所依据半导体 PN 结的物理效应光电效应9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为量子噪声，光电检测器的暗电流噪声雪崩管倍增噪声。10.（P67）什么是光纤连接器光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。11.什么是光定向耦合器，波分复用器，其功能是什么？光定向耦合器是一种 2*2 的 3 端或 4 端耦合器，其功能是分别取出光纤
7、中向不同方向传输的光信号。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。波分复用器是一种与波长有关的耦合器，其功能是把多个不同波长的发射器输出的光信号组合在一起。12.光环行器与光隔离器异同点 。光隔离器主要用在激光器光放大器后面，以避免发射光回到流器件致使器件性能变化，光信号只能延规定的端口顺序传输。环行器有多个端口外，相当于多个隔离器组成。1.光源输出光谱谱线宽度越窄，性能越好。谱线宽度越窄、光纤传输频带越宽，则光纤的通信容量越大。2.光源的调制分为两类 ： 直接调制（内调制） 间接调制（外调制）3.直接光强度数字调制时，通常： 对 LD： 需要给激光器加一偏置电流 Ib。对 LED：不需要给激
8、光器加一偏置电流 Ib。4.（P89）光接收机灵敏度的定义。在保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下，光接收机所需的最小平均接受光功率min，并以 dBm 为单位。 Pr=10lgmin(W)/10-35.数字光纤通信中，常用有哪些码型？扰码、mBnB 码和插入码。第五章 1.最基本的同步传输模块 STM-1 的传输速率为 155.520Mb/s，计算同步传输模块STM-4（4*155.520=622.080）、STM-16（2488.320）、STM-64 的传输速率。2. SDH 帧结构可分成 3 个区域 段开销，信息载荷，管理单元指针3. SDH 核心的三个特点是：同步复用、强大的网
9、络管理能力和统一的光接口及复用标准。4. 各种业务信号装入 STMN 帧的过程，都需要经过哪三个步骤。（映射；定位校准；复用）映射是指支路信号适配装入虚容器 VC 的过程。5. SDH 网络的主要特点是端到端之间存在一条以上的路径，可同时构成一条以上的传输通道，通过 DXC 的灵活配置，是网络具有更好的抗毁性和更高的可靠性。6（P119）中断距离设计 考虑损耗限制和色散限制。损耗限制 色散限制 L=2+ 0.115106|0| . =0.11510616832.5=91对于 SLMLD=0.0306，对于 MLMLD=0.115 1.光纤通信的新技术：光放大技术，光波分复用技术，光交换技术，光
10、弧子通信，相干光通信，光时分复用技术和波长变换技术。光分复用技术充分利用光源的带宽资源，提高传输特性。2. EDFA 的工作原理及其应用形式？掺铒光纤放大器的工作原理:在掺铒光纤中，铒离子有三个能级：期中能级 1 代表基态，能量最低：能级 2 是亚稳态，处于中间能级;能级 3 代表激发态，能量最高。当泵浦光的光子能量等于能级 3 和能级 1 的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态。但是激发态是不稳定的，铒离子很快返回到能级 2.如果输入的信号光的能量等于能级 2 和能级 1 的能量差，则处于能级 2 的铒离子将跃迁到基态，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。由此可见，这种放大是由于泵浦
11、光的能量转换为信号光能量的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。应用：中继放大器：在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，一延长传输距离、前置放大器：此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收灵敏度作文前置放大器要求噪声系数尽量小。后置放大器：此放大器置于光接收机的后面，以提高发射光功率。对后置放大器的噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数3.对于 980nm 泵浦和 1480nm 泵浦的 EDFA，哪一种泵浦方式的功率转换效率高？那一种泵浦的噪声系数小？为什么？答：980nm。980nm。因为更容易达到激发态。4.EDFA 的泵浦
12、光源典型工作波长为 980nm。2-5 光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？答：长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。(1)单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时间不同的程度(2)由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长增大，损耗呈下 降趋势，且在 1.55m处有最低损耗值；而且在 1.31m 和 1.55m 处的色散很小。故目前长距离光纤通信一般工作在 1.55m。3-20 什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：假设能级 E1 和 E2 上的粒子数分别为 N1 和 N2，在正常的热平衡状态下，低能级 E1 上的粒子数
13、 N1 是大于高能级 E2 上的粒子数 N2 的，入射的光信号总是被吸收。为了获得光信号的放大，必须将热平衡下的能级 E1 和 E2 上的粒子数 N1 和 N2 的分布关系倒过来，即高能级上的粒子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子数反转、当光通过粒子数反转分布激活物质时，将产生光放大。4-1 激光器（LD）产生弛张振荡和自脉动现象的机理是什么？他的危害是什么？应如何消除这两张现象的产生？答：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡。弛张振荡的后果是限制调制速率。当最高调制频率接近弛张振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最高调
14、制频率应低于弛张振荡频率。某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象。自脉动频率可达 2GHz,严重影响 LD 的高速调制特性。3-9 半导体激光器的发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知 GaAs 材料的Eg=1.43eV，某一 InGaAsP 材料的 Eg=0.96eV，求它们的发射波长。答：公式 Eg=1.43 = 0.867m Eg=0.96 = 01.29m =1.242-10 一阶跃折射率光纤的相对折射率差 ，当波长分别为=0.005,1=1.50.85,1.31,1.55um 时，要实现单模传输，纤芯
15、半径 a 应小于多少？答：单模传输：V= a ,2 12222.405 2.40521222 122212=0.15=0.85, ; =1.31, ; =1.55,2.164 2.164 3.362-24 一段 12km 长的光纤线路，其损耗为 1.5dB/km。试问：（1）如果在接收端保持 0.3m 的接收光功率，则发送端的功率至少为多少（2）如果光纤的损耗变为 2.5dB/km，则需要的输入光功率为多少？答：1.光纤线路总损耗为 1.5dB/km*12km=18dB则发送端功率最小值为 0.310301018.932.光纤的损耗变为 2.5dB/km 时，光纤线路总损耗为 2.5dB/km*12km=30dB则发送端功率最小值为 0.3uW*10(30/10)=300uW
