光纤知识点

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1、第一章01. 1966 年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信 光纤通信的基础。02. 光纤从多模发展到单模，工作波长从 0.85 m 发展到 1.31 m 和 1.55 m。03. 任何通信系统追求的最终技术目标都是要 可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。04. 通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度05. 电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波06. 光纤可以传输数字信号、模拟信号07. 光纤通信系统由哪

2、几部分组成？简述各部分作用。答：光纤通信系统包括电信号处理部分和光信号传输部分。光信号传输部分主要由基本光纤传输系统组成，包括光发射机、光纤传输电路和光接收机三个部分。另见 P218 1-208. 光发射机把电信号转换为光信号的过程目前有直接调制和间接调制( 或称外调制)两种调制方案。直接调制：这种方案技术简单， 成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制：优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，09. 目前，实用光纤通信系统普遍采用直接调制直接检测方式。10. 光接收机最重要的特性参数是灵敏度第二章11. 光纤 是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯折射

3、率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用12. 实用光纤主要有三种基本类型：突变型多模光纤，渐变型多模光纤，单模光纤（光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播）13. NA 表示光纤接收和传输光的能力。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。NA 越大， 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。14. 2121nNA15. cLnNAnLc12121)(16. 当 VIth 时，发出

4、的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。 30. LD 发射的是受激辐射光，LED 发射的是自发辐射光，LED 不需要光学谐振腔， 没有阈值。LED 通常和多模光纤耦合，用于 1.3 m(或 0.85 m)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 1.3 m 或 1.55 m 大容量长距离系统31. 光电二极管(PD)功能是 把光信号转换为电信号的功能，是由半导体 PN 结的光电效应实现的。常用光电检测器分为 PIN 光电二极管 雪崩光电二极管（APD ） 。在 PN 结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为 I)，这种结构便是常用的

5、 PIN 光电二极管。APD 是有增益的光电二极管。32. 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 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 E。和 E：上的粒子数 N1 和 N：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，这就是粒子数反转分布。 当光通过粒子数反转分布激活物质时，将产生光放大。33. 试说明 APD 和 PIN 在性能上的主要区别. 答 APD 和 PIN 在性能上的主要区

6、别有：(1) API)具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。(2) APD 的响应时间短。 (3) APD 的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。(4) APD 要求较高的工作电压和复杂的温度补偿电路，成本较高。第四章34. 光端机包括光发射机和光接收机35. 数字光发射机 电/光转换 调制分为直接调制和外调制两种方式。36. 数字光接收机的功能是：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。最主要的性能指标是 灵敏度和动态范围37. 均衡的目的是对经光纤传输、光/ 电转换和放大后已产生畸变 (失真)的电信号进行补偿，使

7、输出信号的波形适合于判决(一般用具有升余弦谱的码元脉冲波形 )，以消除码间干扰，减小误码率。38. 光接收机噪声的主要来源是光检测器的噪声和前置放大器的噪声。39. 光源不可能发射负光脉冲，数字光纤通信系统普遍采用二进制二电平码，即“有光脉冲” 表示“”码， “无光脉冲”表示 “0”码。但是简单的二电平码会带来如下问题：(1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰， 有利于提高光接收机的灵敏度。(2) 能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“” 码和连“0”码的数目，使“1”码和“0” 码的分布均匀， 保证定时信息丰富

8、。(3) 能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余码，以免占用过大的带宽。40. 扰码：P9441. 引入“码字数字和 ”(WDS)来描述码字的均匀性，并以 WDS 的最佳选择来保证线路码的传输特性。所谓“码字数字和”，是在 nB 码的码字中，用 “-1”代表“0” 码， 用“+1”代表“” 码，整个码字的代数和即为WDS。nB 码的选择原则是：尽可能选择|WDS|最小的码字，第五章42. 光纤大容量数字传输有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。SDH 的帧结构包括段开销、管理单元指针和载荷三个部分43. 简述 PD

9、H 和 SDH 的特点。 答 :PDH 的特点：我国和欧洲、北美、日本各自有不同的 PDH 数字速率等级体系，这些体系互不兼容，使得国际互通很困难；PDH 的高次群是异步复接，每次复接要进行一次码速调整，使得复用结构相当复杂，缺乏灵活性；没有统一的光接口；PDH 预留的插入比特较少，无法适应新一代网络的要求；PDH 没有考虑组网要求，缺少保证可靠性和抗毁性的措施。 SDH 的特点：SDH 有一套标准的世界统一的数字速率等级结构；SDH 的帧结构是矩形块状结构，低速率支路的分布规律性极强，使得上下话路变得极为简单；SDH 帧结构中拥有丰富的开销比特，用于不同层次的 OAM，预留的备用字节可以进一

10、步满足网络管理和智能化网络发展的需要；SDH 具有统一的网络结点接 El，可以实现光路上的互通；SDH 采用同步和灵活的复用方式，便于网络调度；SDH 可以承载现有的 TDM 业务，也可以支持 ATM 和 IP 等异步业务44. 数字光纤通信系统涉及的主要任务是确定中继距离。45. 抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。 抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。46.T, T: 光端机和数字复接分接设备的接口； Tx: 光发射机或中继器发射端；Rx: 光接收机或中继器接收端； C1, C2: 光纤连接器； S: 靠近 Tx 的连接器 C1 的接收端； R: 靠近 R

11、x 的连接器 C2 的发射端；SR: 光纤线路，包括接头。47. L Pt 为平均发射光功率(dBm)，Pr 为接收灵敏度(dBm)，c 为连接器损耗(dB/msfcrtaMp2对)， Me 为系统余量(dB)，f 为光纤损耗系数(dB/km), s 为每 km 光纤平均接头损耗(dB/km), m 为每km 光纤线路损耗余量 (dB/km), L 为中继距离(km)第六章48. 模拟光纤通信系统目前使用的主要调制方式有 模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制49. 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调制(I

12、M) 。50. 评价模拟信号直接光强调制系统的传输质量的最重要的特性参数是信噪比(SNR) 和信号失真(信号畸变)。51. 副载波复用(SCM) 概念：N 个频道的模拟基带电视信号分别调制频率为 f1,f2,f3,fN 的射频(RF) 信号，把N 个带有电视信号的副载波 f1s, f2s, f3s，, fNs 组合成多路宽带信号，再用这个宽带信号对光源( 一般为LD)进行光强调制，实现电/ 光转换。光信号经光纤传输后，由光接收机实现光/电转换， 经分离和解调，最后输出 N 个频道的电视信号。52. 评价 副载波复用模拟电视光纤传输系统 传输质量的特性参数主要是载噪比(CNR)和信号失真。第七章

13、53. 光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量，降低价格，满足社会需要。54. 光纤通信新技术：如光放大技术，光波分复用技术，光交换技术，光孤子通信，相干光通信，光时分复用技术和波长变换技术等。 55. 光放大器有半导体光放大器和光纤放大器两种类型。56. 20 世纪 80 年代末期，波长为 1.55 m 的掺铒(Er)光纤放大器 (EDFA： ErbiumDoped Fiber Amplifier)研制成功并投入实用57. 光纤通信系统中其他的复用技术，例如光时分复用(OTDM)、光波分复用(WDM) 、 光频分复用(OFDM)以及副载波复用(SCM)技术。 58. 光波分复用(WDM：

14、 Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。59. 光交换主要有三种方式： 空分光交换、 时分光交换和波分光交换。 60. 光孤子(Soliton)是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲 (ps 数量级) 。利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。61. 目前已经投入使用的光纤通信系统，都是采用光强调制-直接检测(IMDD) 方式。在接收端，则采用零差检测或外差检测，这种检测技术称为相干检测。 62. 相干检测原理：光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光经混频器作用后，光场发生干涉。 由光检测器

15、输出的光电流经处理后，以基带信号的形式输出63. 在 WDM 光网络中使用波长变换技术的原因有：1）首先，信息可以通过 WDM 网络中不适宜使用的波长进入 WDM 网络。例如在现阶段光纤通信中大量使用 1310 nm 窗口的 LED 或 FPLD 光源，这些波长或光源均不适合 WDM 系统， 因此在 WDM 系统的输入和输出处，都要在这些波长与 1550 nm 附近的波长之间进行转换。2）其次，在网络内部，可以提高链路上现有波长的利用率。 引入波长变换技术，可以实现波长的再利用，有效地进行波长路由选择，降低网络阻塞率，从而提高 WDM 网络的灵活性和可扩充性。3）最后，如果不同网络由不同的组织管理，并且这些网络没有协调一致的波长分配，那么在网络之间就可以使用波长变换器。波长变换的基本方法有两种：光/电/光方法和全光方法。64. 通信网总的发展趋势是数字化、综合化和宽带化。