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1、1. 光纤通信优势：承载信息的载波f f 一带宽f 一通信容量f2. 光纤通信的三个低损耗窗口（传输）是什么0.85mm、1.31 p m和1.55 p m3. 光纤通信的优点：容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离长且误码率很小； 重量轻，体积小；抗电磁干扰性能好；泄露小、保密性能好；节约金属材料，有利于资 源合理利用4. 光纤的基本结构：纤芯：a ,n1；包层：b , n2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。5. 按折射率:阶跃光纤 渐变光纤。传输模式:单模光纤一只允许传输1个模式（基模）;多模光纤一一传输多个模式
2、。6. 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：NA = Jn2 - n2 = n J2Aa i 21相对折射率差：可见：NA只取决于n1和n2,与a无关。n2 - n21 22n21n nH-12n1 NA取值要适当。NA（或8 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。7.单模传输条件：入 入c （入c为截止波长）V=2n a/入V（n1A2-n2A2）截止波长:V=2.405入c/入或入c=V入/2.405
3、阶跃多模光纤传输的模式数量公式： NSV22V 2平方律型折射指数分布的渐变光纤传输的模式数量公式：Ng = 48 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。9 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/kma = lg iCdB/km）a L = 10 lg piLP0可见：总损耗=P010 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。11 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
4、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，色散系数D的单位为：Ps / （nmkm）。12 光纤色散分三类： 模式色散 材料色散 波导色散13 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，P0 = Pi e-a 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。14 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. 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. /如果电子元器件工作时
5、，其内部有电源存在，则这种器件叫做有 源器件。如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源 器件。15 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。15.A粒子数分布：常态：N1N2 ；反常态：N1VN2 （称为粒子数反转分布）。1617181920212223242526272829303132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，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。半导体激光器发射光波波长：九一 hc1.24 ,=入cEg Eg eV 丿 H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
6、的有源器件。在光 通信系统中,用于补偿光.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。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 p m （或0.85|j m）波长的小容量短距离系统。LD和G.652或G.653规范的单模光纤耦合，用于1.3p m或1.55p m大容量长距离系统 LED 和 LD 的性能比较。工作原理不同，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，而LD需要。和LD想比，LED输出光功率较小，光谱较宽，调制频率较低。但发 光二极管性能稳定，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低
7、廉。所 以，LED的主要应用场合是小容量（窄带），短距离通信系统；而LD主要应用于长距 离大容量（宽带）通信系统。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。光纤通信常用光电检测器有哪两种？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。 光电效应条件：入V入c 光电检测原理：把光信号转换为电信号的功能，据半导体PN结的物理效应-光电效应 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
8、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。什么是波分复用器,光定向耦合器，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。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。光源的调制分为两类：直接调制（内调制）间接调制（外调制） 直
9、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:不需要给激光器加一偏置电流Ib 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Pmin，并以dBm为单位。Pr=10lgPmin（W）/10-3 数字光纤通信中，常用有哪些码型？扰码、mBnB码和插入码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。SDH帧结构可分成3个区域 段开销，信息载荷，管理单元指针333435
10、3637383940414243SDH核心的三个特点是：同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。 各种业务信号装入STM-N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。SDH网自愈网技术分为哪两类。链形网和环形网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。再生段最大距离的确定-中继距离考虑损耗限制和色散限制。损耗限制 色散限制 L= 对于 SLMLDs =0.0306,对于 MLMLD =0.115入 光纤通信的新技术：光放大
11、技术，光波分复用技术，光交换技术，光弧子通信，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。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
12、种放大是由于泵浦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 率是主要参数对于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA, 980泵浦方式的功率转换效率高噪声系数小. 因为更容易达到激发态。EDFA的泵浦光源典型工作波长为980nm 什么是粒
13、子数反转？什么情况下能实现光放大？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。 光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？ 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
14、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1.55 M m处有最低损耗值；而且在1.31p m和1.55p m处的色散很小。故目前长距离光纤通 信一般工作在1.55m m。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：公式入=1.24/E_g Eg=1.43 入=0.867|J m Eg=0.96 入=01.29u m44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
15、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。45 一 阶 跃 折 射 率 光 纤 的 相 对 折 射 率 差， 当 波 长 分 别 为0.85,1.31,1.55um时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？单模传输：V=-入入=0.85,;入=1.31,;入=1.55,46一段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0.3p m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 0.32. 光纤的损耗变为2.5dB/km时，光纤线路总损耗为2.5dB/km*12km=30dB
