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1、光纤通信一、填空1、1966 年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能 性。2、单向传输的光纤通信系统，包括（发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统）。3、光在光纤中传输是利用光的（全反射）原理。4、（光纤的结构）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。5、（纤芯的两个特点）纤芯的折射率比包层（稍高），损耗比包层（更低）。6、包层的作用：（光隔离），（机械保护作用）。 7、光纤的类型：（突变型多模光纤），（渐变型多模光纤），（单模光纤）。（传输信号质量由差到好）&、越大，把光能量束缚在纤芯的能量越（强）,但信息传输容量却越（小）
2、。9、玻璃的折射率（1.45 ），水的折射率（ 1.33）。10、数值孔径越大，纤芯对能量的束缚（ 越强），光纤抗弯曲性能越好，经光纤传输后产生的信号畸变 （越大），因而限制了信号的传输容量。11、单模传输条件为（归一化频率VW2.405）。12、色散一般包括（模式色散），（材料色散），（波导色散）。13、光纤 3dB 光带宽=（441/At MHz）。14、长度为L （km）的光纤，输入光功率为P.,输出光功率应为（P =P.exp （-a L）。i o i15、损耗系数a 定义为（a = （10/L） lg （P/P ） （dB/km）。16、损耗包括（吸收损耗）和（散射损耗）两部分。17
3、、光缆可分为四种基本形式：（层绞式），（骨架式），（中心束管式），（带状式）。18、损耗的测量方法：（剪断法），（后向散射法）。19、光纤带宽测量有（时域）和（频域）两种基本方法。20、光纤色散测量有（相移法），（脉冲时延法），（干涉法）等。21、光源是光发射机的关键器件，其功能是把（电信号）转换为（光信号）。22、半导体激光器的工作物质是（P-N结）。23、半导体激光器是通过外加（正向）电压实现粒子数反转。24、电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有三种基本方式：（受激吸收），（自发辐 射），（受激辐射）。25、（受激辐射）是产生激光的最重要机理。26、半导体激光器中，限制层
4、的禁带宽度比有源层（宽），有源层的折射率比限制层（高）。27、随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐（减小），谱线宽度（变窄 ）。28、当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，称为（静态单纵模激光器）。29、光检测器是光接收机的关键器件，其功能是把（光信号）转换为（电信号）。30、光电二极管通常要施加适当的（反向偏压）。31、（求量子效率或响应度）32、拉通型雪崩光电二极管具有（光电转换效率高、响应速度快、附加噪声低）等优点。33、光耦合器的类型（T型耦合器），（星型耦合器），（定向耦合器），（波分复用器/解复用器）。34、光调制可分为（内调制）和（外调制）两大类。35、光开关是一种光路控制器件，起着
5、（控制光流和转换光路）的作用。36、光开关可分为两大类：（机械光开关），（固体光开关）。37、张弛振荡和电光延迟的后果是（限制调制速率）。38、张弛振荡和电光延迟的后果是（限制调制速率）。39、 增加注入电流密度j ,会使得3 （增加）,T （减小），td （减小）。40、（灵敏度）和（动态范围）是光接收机的两个重要特性指标。41、超扰比 Q=6,误码率 BER（10-9）； Q7, BER= （10-12）。42、SDH 帧结构是实现（数字同步时分复用）、保证网络可靠有效运行的关键。43、一个STMN帧有（9）行，每行由（270XN）个字节组成。44、对于 STM-1 而言传输速率为：（9X
6、270X8X8000=155520 Mb/s ）。45、将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种办法：（正码速调整法），（固定位置映射法）。46、误码率是衡量（数字光纤通信系统传输质量优劣）的非常重要的指标，它反映了在数字传输过程中 （信息受到损害的程度） 。47、三种误码率参数：（劣化分），（严重误码秒），（误码秒）。48、模拟间接光强调制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） 。这种系统又称为（预调制直接光强调制光纤传输系统） 。49、预调制主要有：（频率调制），（脉冲频率调制），（方波频率调制）。50、评价模拟信号直接光强调制系统的传输
7、质量的最重要的特性参数是（信噪比）和（信号失真）。51、模拟信号直接光强调制光纤传输系统的非线性补偿有许多方式，目前一般都采用（预失真补偿方式）。52、模拟基带电视信号对射频的预调制，通常用（残留边带调幅）和（调频）两种方式。53、光放大器有（半导体光放大器）和（光纤放大器）两种类型。54、掺铒光纤放大器的应用：（中继放大器）；（前置放大器）；（后置放大器）。55、对波分复用器的基本要求是：（插入损耗小）；（串扰抑制（隔离度大）；（带内平坦，带外插入损耗变 化陡峭）；（温度稳定性好）；（复用通路数多）；（尺寸小）。56、光交换技术的交换方式可以分为：（空分光交换）；（时分光交换）；（波分光交换
8、）。57、对于模拟信号，有三种调制方式，即（幅度调制）、（频率调制）和（相位调制）。 对于数字信号，也有三种调制方式，即（幅移键控）、（频移键控）和（相移键控）。58、波长变换的基本方法有两种：（光/电/光方法），（全光方法）。59、通信网总的发展趋势是（数字化）、（综合化）和（宽带化）。60、自愈环结构可分为两大类：（通道倒换环），（复用段倒换环）。61、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是（085p m）、（131p m）、（155p m）。二、名词解释1、瑞利散射：瑞利散射是光纤材料的本征散射，它是由于光纤中折射率在微观上的随机起伏所引起。石英光纤在加热 拉制过程中，由于热骚动，使原子得到
9、的压缩不均匀，这使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀， 这种不均匀性在冷却的过程中被固定下来。这种不均匀度与波长相比是小尺寸的，因此产生的散射称为 瑞利散射。2、电光延迟时间：输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间 td。3、弛张振荡： 当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振荡。4、码型效应：当电光延迟时间与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的 脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“ 1”码丢失，这种现象称为“码型效应”。5、灵敏度 Pr：在保证通信质量（限定误码率，如10-9）的条件下
10、，光接收机所需的最小平均接收光功率 .，并以dBm 为单位。6、抖动： 数字信号的各个有效瞬时对其当时的理想位置的短期性偏离。7、子午光线： 处在一个子午面（包含光纤轴线的平面）内，经过光纤的轴线在周围边界面间作内部全反射的光纤。8、阈值电流：当 LD 注入电流达到将产生激光时的电流值。9、最坏值设计法：最坏值设计法是系统设计中最常用的方法，这种方法在设计再生段距离时，将所有参考值都按最坏值选 取，而不管其统计分布如何。10、直接调制和间接调制：将激光器LD或发光二极管LED的驱动电流用叠加在偏置电流上的电信号进行调制，由此实现对LD或LED 输出的光强度进行调制的方式称为直接调制。使 LD
11、或 LED 在一定的驱动电流下输出固定强度的光，再 通过光调制器使输出光的信息随电信号而变化，将这种调制方式成为间接调制。11、受激辐射：处于高能级的电子，在受到外来能量为hf=（E2-E1）的光子激发的情况下，跃迁到低能级，从而发射 出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。12、弱导波光纤：纤芯折射率与包层折射率差极小的光纤。三、简答1、半导体激光器的工作原理：向半导体 PN 结施加正向电压，实现粒子数反转，以自发辐射产生的光子作为入射光子，产生受激辐射 利用谐振腔的正反馈，实现光放大。2、半导体激光器的温度特性： 激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：（1）激光器的阈值电流 Ith
12、 随温度升高而增大 th（2）外微分量子效率n d随温度升高而减小。7光栅ba有源层温度升高时，ith增大，n d减小，输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。3、分布反馈激光器的工作原理：由有源层发衍射射的光光栅，一部分在光栅波纹峰反层射（如光 线a）,另一部分继续向前传播，在邻近的光栅波纹 峰反射（如光线b）。若a和b匹配相位叠加，则会产 生更强的反馈，而其他波长的光将相互抵消，层最终 输出光的频率比较单一。P 层有源层输出光4、DFB激光器与F-P激光器相比的优点： 单纵模输出波长稳定动态谱线好线性好5、光电二极管工作原理： 当有合适波长的光照射到光电二极管的光敏面上时，会
13、在整个耗尽区（高场区）及耗尽区附近（中 性区）引起受激吸收现象，从而产生电子空穴对。产生的电子空穴对在外部电场作用下定向移动，电子 fN区，空穴一P区，即形成与漂移电流方向相同的扩散电流，漂移电流分量和扩散电流分量合称为光 生电流。这种由 PN 结构成，在入射光的作用下由于受激吸收过程产生的电子空穴对的运动，在闭合 电路中形成光生电流的器件，称为光电二极管。6、光电二极管施加适当的反向偏压目的是：增加耗尽层的宽度，缩小耗尽层两侧中性区的宽度，从而减小光生电流中的扩散分量。7、雪崩光电二极管的特性： 随着反向偏压的增加，开始光电流基本保持不变。 当反向偏压增加到一定数值时，光电流急剧增加，最后器
14、件被击穿，这个电压称为击穿电压UB。8、雪崩光电二极管的工作原理： 根据光电效应，当光入射到PN结时，光子被吸收而产生电子-空穴对（一次电子）。 如果电压增加到使电场达到 200 kV/cm 以上，初始电子（一次电子）在高电场区获得足够能量而加速运 动 高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对（二次电子）。 新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增9、三种类型前置放大器的比较（用什么方式降低前噪噪声）：（1）双极性（BJT ）晶体管：优点：电路简单，不需要或只需要很少的均衡，码间干扰小，动态范围较 大；缺点：灵敏度低，噪声较高
15、。（适用于高速率传输系统）（2）场效应管（FET）:优点：FET是一电压控制器件，输入阻抗较大，噪声较低；缺点：动态范围小、 高频分量损失太大,对均衡电路提出很高要求。（适用于低速传输系统）（3）跨阻型：优点：宽频带（等效输入电阻很小）、低噪声（反馈电阻可以取得很大）、灵敏度高、动 态范围大等综合优点。（被广泛采用）10、产生抖动的原因： 各种噪声；定时提取电路的质量；输入信号状态和输入码流中连续“0”码的数目等。11、载噪比 CNR：把满负载、无调制的等幅载波置于传输系统，在规定的带宽内特定频道的载波功率（C）和噪声功率（NP）的 比值，并以 dB 为单位。C（i 2；CNR = 101g= 101gNi 2；p n载噪比的计算公式：=（”泌）2CNR=101g 五吐+2%儿 +4幻尸/&12、副载波复用模拟电视光纤传输系统产生信号失真处理方法： （1）采用合理的频道频率配置（2）限制调制指数 m （3）采用外调制技术13、半导体放大器的特点： 优点：体积小，容易与
