光纖通信復(fù)習(xí)資料

1、一、填空：1、1966年，在英國標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室工作的華裔科學(xué)家高錕首先提出用石英玻璃纖維作為光纖通信的媒質(zhì)，為現(xiàn)代光纖通信奠定了理論基礎(chǔ)。2、光纖傳輸是以激光光波作為信號(hào)載體，以光纖作為傳輸媒質(zhì)的傳輸方式。3、光纖通常由纖芯、包層和涂覆層三部分組成的。4、據(jù)光纖橫截面上折射率分布的不同將光纖分類為階躍光纖和漸變光纖。5、光纖色散主要包括材料色散、皮導(dǎo)色散、模式色散和偏振模色散。6、光纖通信的最低損耗波長是1550nm，零色散波長是1310nm。7、數(shù)值孔徑表示光纖的集光能力，其公式為=&二丄嗎8、階躍光纖的相對(duì)折射率差公式為9、光纖通信中常用的低損耗窗口為850nm、1310nm、15

2、50nm。10、V是光纖中的重要結(jié)構(gòu)參量，稱為歸一化頻率，其定義式為11、HE11模式是任何光纖中都能存在、永不截止的模式，稱為基模或主模。12、階躍折射率光纖單模傳輸條件為：VV2.405。13、電子在兩能級(jí)之間躍遷主要有3個(gè)過程，分別為自發(fā)發(fā)射、受激輻射和受激吸收。14、光纖通信中最常用的光源為半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管。15、光調(diào)制可分為直接調(diào)制和間接調(diào)制兩大類。16、光纖通信中最常用的光電檢測器是光電二極管和雪崩光電二極管。17、摻鉺光纖放大器EDFA采用的泵浦源工作波長為1480nm和980nm。18、STM-1是SDH中的基本同步傳輸模塊，其標(biāo)準(zhǔn)速率為：155.520Mbit/s。1

3、9、單信道光纖通信系統(tǒng)功率預(yù)算和色散預(yù)算的設(shè)計(jì)方法有兩種：統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)法和最壞值設(shè)計(jì)法。20、光纖通信是以光波為載頻，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式21、光纖單模傳輸時(shí)，其歸一化頻率應(yīng)小于等于2.405。AA二-ir22、數(shù)值孔徑表示光纖的集光能力，其公式為：-。23、所謂模式是指能在光纖中獨(dú)立存在的一種電磁場分布形式。24、傳統(tǒng)的O/E/O式再生器具有3R功能，即在再整形、再定時(shí)和再生功能。25、按射線理論，階躍型光纖中光射線主要有子午光線和斜射線兩類。26、光纖中的傳輸信號(hào)由于受到光纖的損耗和色散的影響，使得信號(hào)的幅度受到衰減；波形出現(xiàn)失真。27、半導(dǎo)體材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)不是分立的單值能級(jí)，而是有一定

4、寬度的帶狀結(jié)構(gòu)，稱為能帶。28、半導(dǎo)體P-N結(jié)上外加負(fù)偏壓產(chǎn)生的電場方向與內(nèi)電場方向一致，這有利于耗盡層的加寬。29、采用漸變型光纖可以減小光纖中的模式色散。30、SDH網(wǎng)中，為了便于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理等，在SDH幀結(jié)構(gòu)中設(shè)置了開銷比特（或管理比特）。31、SDH的STMN是塊狀幀結(jié)構(gòu)，有9行，270xN列。32、處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的工作物質(zhì)稱為激活物質(zhì)（或增益物質(zhì)）。33、EDFA的泵浦結(jié)構(gòu)方式有：a、同向泵浦結(jié)構(gòu)；b、反向泵浦結(jié)構(gòu)；c、雙向泵浦結(jié)構(gòu)。34、靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍是光接收機(jī)的兩個(gè)重要特性指標(biāo)。35、隨著激光器溫度的上升，其輸出光功率會(huì)減少。36、目前，通信用光纖的纖芯和包層絕大多

5、數(shù)是由石英材料構(gòu)成的。37、在階躍型（弱導(dǎo)波）光纖中，導(dǎo)波的基模為LP01。38、根據(jù)光纖中的傳輸模式數(shù)量分類,光纖可分為多模光纖和單模光纖。39、LD是一種閾值器件，它通過受激發(fā)射發(fā)光，而LED通過自發(fā)發(fā)射發(fā)光。40、光纖色散主要包括模式色散、波導(dǎo)色散、材料色散和偏振模色散41、常見的光線路碼型大體可以歸納為3類：擾碼二進(jìn)制、字變換碼和插入型碼。42、在一根光纖中同時(shí)傳播多個(gè)不同波長的光載波信號(hào)稱為光波分復(fù)用。43、允許單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL稱為截止波長。44、在1.3»m波段進(jìn)行光放大通常用摻鐠光纖放大器，1.55»m波段通常用摻鉺光纖放大器。45、導(dǎo)模的傳輸常數(shù)的取值范圍

6、為：。46、量子效率是用來衡量激光器的轉(zhuǎn)換效率的高低，其主要分為內(nèi)量子效率、處量子效率和外微分量子效率。47、典型的光電瞬態(tài)響應(yīng)有：光電延遲、張弛振蕩和自脈動(dòng)。48、摻鉺光纖放大器EDFA采用的泵浦源工作波長為1480nm和980nm。49、自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可以分為兩大類：通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)。50、一般來說，無電中繼傳輸距離超過1000km的系統(tǒng)被稱為長距離傳輸系統(tǒng)，超過2000km的被稱為很長距離，超過3000km被稱為超長距離傳輸系統(tǒng)。51、系統(tǒng)容量和傳輸距離（無電中繼）是衡量長距離WDM光傳輸系統(tǒng)性能的兩個(gè)基本指標(biāo)。1. 光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損

7、耗低，中繼距離長；無串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原材料來源豐富，潛在價(jià)格低廉等。缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長時(shí)間的檢驗(yàn)等。2. 光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路光發(fā)射機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換光信號(hào)，生成的光信號(hào)注入光纖中去光纖光纜為為光信號(hào)的傳輸提供媒介中繼器延長光信號(hào)的傳輸距離光接收機(jī)接收光信號(hào)5根數(shù)值孔徑為0.20的階躍折射率多模光纖在850nm波長上可以支持1000個(gè)左右的傳播模式。試問：（1）其纖芯直徑為多少？（2）在1310nm波長上可以

8、支持多少個(gè)模？（3）在1550nm波長上可以支持多少個(gè)模？解：（1）由V=an2n=a-NA，得到纖芯直徑為1尢12尢11九V九<2M0.85*2000“2NA2NA20.20（2）當(dāng)九=1.31pm，有2x2M2NA2NA得到模的個(gè)數(shù)為x2M=fM2x212(0.85)2(1.31)2x1000=421（3）當(dāng)X=1.55pm，得到模的個(gè)數(shù)為2X2M=fM3X212(0.85)2(1.55)2x1000=35411有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長的光纖鏈路，纖芯折射率n=1.49,1相對(duì)折射率差A(yù)=0.01。（1）求接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差；（2）求由模式色散導(dǎo)致的均方根

9、脈沖展寬；（3）假設(shè)最大比特率就等于帶寬，則此光纖的帶寬距離積是多少？解：（1）纖芯和包層的相對(duì)折射率差A(yù)為n2n2A=十一曠=0.012n21則得到n2=1.475接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差5x103Ln25t=lA=x0.01=0.113pscn3x108x1.4752（2）模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬實(shí)際上就等于最快和最慢的模式之間的時(shí)延差Ln25T二0.113yscn23）光纖的帶寬距離積4c4x3x108nA21.49x0.012=8.05km-Gb/s光纖的基本結(jié)構(gòu)；纖芯（折射1率高）、包層（折射率低）、涂覆層光纖按橫截面分；階躍光纖、漸變光纖光纖按傳輸數(shù)量；單模光纖、多模

10、光纖光纖按工作波長分；長波、短波、超長波單模光纖；只能傳輸一種光纖多模光纖；能傳輸多種光纖光纜；光纖和其他元件的組合體2太陽向地球輻射光波，設(shè)其平均波長九=0.7帥，射到地球外面大氣層的光強(qiáng)大約為I=0.14W/cm2。如果恰好在大氣層外放一個(gè)太陽能電池，試計(jì)算每秒鐘到達(dá)太陽能電池上每平方米板上的光子數(shù)。解：光子數(shù)為n=hfcX104=牛X104=0.14x6.63x10-34x3x1080.7x10-6x104=3.98x10-164光與物質(zhì)間的相互作用過程有哪些？答：受激吸收，受激輻射和自發(fā)輻射。5什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實(shí)現(xiàn)光放大？答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是指高能級(jí)粒子布居數(shù)大于低能級(jí)的

11、粒子布居數(shù)。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)（叫激活介質(zhì)）可實(shí)現(xiàn)光放大。12光檢測過程中都有哪些噪聲？答：量子噪聲，暗電流噪聲，漏電流噪聲和熱噪聲。色散系數(shù)；脈沖展寬單模光纖沒有色散、單模比多模時(shí)延差小，所以帶寬較寬1光纖的連接損耗有哪些？如何降低連接損耗？答：光纖連接器引入的損耗有插入損耗（insertionloss）和回波損耗（returnloss）。插入損耗是由光纖端接缺陷造成的光信號(hào)損失，插入損耗越小越好?；夭〒p耗是由于光波在光纖端接的界面處產(chǎn)生菲涅耳反射，反射波對(duì)光源造成干擾，故回波損耗越大越好。ITU建議回波損耗值不小于38dB。由徑向偏移產(chǎn)生的損耗比縱向偏移大得多，因而首先要保證光纖軸心

12、對(duì)準(zhǔn)、靠緊。4簡述光耦合器和WDM分波器有什么不同？答：光纖耦合器是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分路/合路的功能器件，一般用于把一個(gè)輸入光信號(hào)分配給多個(gè)輸出，或把多個(gè)輸入光信號(hào)組合成一個(gè)輸入。耦合器大多與波長無關(guān)，與波長相關(guān)的耦合器專稱為波分復(fù)用器/解復(fù)用器。5光濾波器有哪些種類？濾波器應(yīng)用在什么場合？答：光濾波器種類有：1.F-P腔型光濾波器：光纖型F-P腔濾波器，鐵電液晶光濾波器，微機(jī)械F-P濾波器；2馬赫-曾德干涉型光濾波器：3基于光柵的濾波器：聲光可調(diào)濾波器，電光可調(diào)濾波器，光柵濾波器，光纖布拉格光柵濾波器;4介質(zhì)膜濾波器；5有源濾波器；6原子共振濾波器。光濾波器主要應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中。7簡述F-P腔

13、可調(diào)諧濾波器的工作原理。答：F-P腔可調(diào)諧濾波器的種類：光纖型FP腔濾波器、鐵電液晶光濾波器以及MEMS濾波器。這里就以光纖型FP腔（FFP）濾波器為例說說它的工作原理。光纖型FP腔（FFP）濾波器如圖所示。圖中兩根光纖相對(duì)的端面鍍膜以增強(qiáng)反射率，形成FP光學(xué)諧振腔。在光纖型FP腔濾波器中利用了壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，通過改變外加電壓的大小改變壓電陶瓷的長度，從而改變了由光纖構(gòu)成的FP諧振腔的腔長，造成諧振波長改變，實(shí)現(xiàn)了用電信號(hào)來選通光波長。光纖連接器采用螺絲卡口、卡銷固定、推拉式三種結(jié)構(gòu)。直套筒、錐形套筒、擴(kuò)展光束連接器的主要特性；1.插入損耗2回波損耗3可重復(fù)性無源器件；光環(huán)形器、濾光器、光

14、耦合器、光開關(guān)1光放大器包括哪些種類？簡述它們的原理和特點(diǎn)。EDFA有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：光放大器包括半導(dǎo)體光放大器、光纖放大器（由可分為非線性光纖放大器和摻雜光纖放大器）。1）半導(dǎo)體光放大器它是根據(jù)半導(dǎo)體激光器的工作原理制成的光放大器。將半導(dǎo)體激光器兩端的反射腔去除，就成為沒有反饋的半導(dǎo)體行波放大器。它能適合不同波長的光放大，缺點(diǎn)是耦合損耗大，增益受偏振影響大，噪聲及串?dāng)_大。2）光纖放大器（1）非線性光纖放大器強(qiáng)光信號(hào)在光纖中傳輸，會(huì)與光纖介質(zhì)作用產(chǎn)生非線性效應(yīng)，非線性光纖放大器就是利用這些非線性效應(yīng)制作而成。包括受激拉曼放大器（SRA）和受激布里淵放大器（SBA）兩種。（2）摻雜光纖放大器（常見

15、的有摻鉺和摻錯(cuò)光纖放大器）在泵浦光作用下，摻雜光纖中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，從而使光信號(hào)得到放大。EDFA優(yōu)點(diǎn)：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長正好是在光纖的最低損耗窗口等。6. EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用形式有哪些？答：（1）作為光中繼器，用EDFA可代替半導(dǎo)體光放大器，對(duì)線路中的光信號(hào)直接進(jìn)行放大，使得全光通信技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。（2）作為前置放大器，由于EDFA具有低噪聲特點(diǎn)，因而如將它置于光接收機(jī)的前面，放大非常微弱的光信號(hào)，則可以大大提高接收機(jī)靈敏度。（3）作為后置放大器，將EDFA置于光發(fā)射機(jī)的輸出端，則可用來提高發(fā)射光功率，增加入纖功率，延長傳輸距離。8分別敘述光放大器在

16、四種應(yīng)用場合時(shí)各自的要求是什么？答：（1）在線放大器：當(dāng)光纖色散和放大器自發(fā)輻射噪聲的累積，尚未使系統(tǒng)性能惡化到不能工作時(shí)，用在線放大器代替光電光混合中繼器是完全可以的。特別是對(duì)多信道光波系統(tǒng)，節(jié)約大量設(shè)備投資。（2）后置放大器：將光放大器接在光發(fā)送機(jī)后，以提高光發(fā)送機(jī)的發(fā)送功率，增加通信距離。（3）前置放大器：將光放大器接在光接收機(jī)前，以提高接收機(jī)功率和信噪比，增加通信距離。（4）功率補(bǔ)償放大器:功率補(bǔ)償放大器的運(yùn)用場合:A.用于補(bǔ)償局域網(wǎng)中的分配損耗，以增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)；B.將光放大器用于光子交換系統(tǒng)等多種場合。9. 鉺的等級(jí)；高能態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)、基態(tài)。具有1550nm波長的光信號(hào)EDFA的基本

17、組成；泵浦激光、波分復(fù)用合波器（WDM）、光隔離器、摻餌光纖（EDF）10. EDFA常用的結(jié)構(gòu)有三種；同向泵浦、反向泵浦、雙向泵浦11. 受激拉曼光纖放大器SRA、受激布里淵光纖放大器SBA1光接收機(jī)中有哪些噪聲？答：熱噪聲、散粒噪聲和自發(fā)輻射噪聲。2RZ碼和NRZ碼有什么特點(diǎn)？答：NRZ（非歸零碼）：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期，0對(duì)應(yīng)無光脈沖。RZ（歸零碼）：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期的一半，0對(duì)應(yīng)無光脈沖。NRZ碼的優(yōu)點(diǎn)是占據(jù)頻寬窄，只是RZ碼的一半；缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)長連“1”或“0”時(shí)，光脈沖沒有交替變換，接收時(shí)對(duì)比特時(shí)鐘的提取是不利的。RZ碼解決了長連

18、T”的問題，但長連“0”的問題沒解決。3通信中常用的線路碼型有哪些？答：擾碼、mBnB碼、插入碼和多電平碼。光和物質(zhì)相互作用3種；自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收輻射光發(fā)動(dòng)機(jī)的核心器件；光源接收機(jī)的核心器件；光檢測機(jī)。參數(shù)；響應(yīng)度、量的效應(yīng)2假設(shè)我們想要頻分復(fù)用60路FM信號(hào)，如果其中30路信號(hào)的每一個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)m二3%，而另外30路信號(hào)的每一個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)m二4%，試求出ii激光器的光調(diào)制指數(shù)。解：由m=m2丫得到m=（30x0.03+40x0.03）1/2。i=1J9簡述PDH和SDH的特點(diǎn)與不同。答：PDH逐級(jí)復(fù)用造成上下路復(fù)雜而不靈活；預(yù)留開銷很少，不利于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)；T系列和E系列的幀結(jié)構(gòu)和線路碼特性不同，難以兼容，轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸基礎(chǔ)上的復(fù)用結(jié)構(gòu)缺乏組網(wǎng)的靈活性，難以組建具有自愈能力的環(huán)形網(wǎng)等。與PDH相比，SDH有以下特點(diǎn)：有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)；有國際標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口；具有一次完成同步復(fù)用的功能；具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能。10SDH設(shè)備在規(guī)范方法上有什么不同？答：SDH體制對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）作了統(tǒng)一的規(guī)范。接口的規(guī)范化與否是決定不同廠家的設(shè)備能否互連的關(guān)鍵。規(guī)