光纖通信作業(yè)

第一章光纖通信有哪些優(yōu)點容許頻帶很寬，傳輸容量很大；損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很??；重量輕，體積??；抗電磁干擾性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。光纖通信系統(tǒng)有哪幾部分組成？簡述各部分作用。信號。電發(fā)射機：把基帶信號轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘枺@個轉(zhuǎn)換如果需要調(diào)制，則其輸出信號稱為已調(diào)信號。光發(fā)射機：把輸入電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)把光信號最大限度地注入光纖線路。光纖線路：把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C。光接收機：把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信

光纖通信為什么向長波長、單模光纖方向發(fā)展？長波長、單模光纖比短波長、多模光纖具有更好的傳輸特性。（1）單模光纖沒有模式色散，不同成分光經(jīng)過單模光纖的傳播時間不同的程度顯著小于經(jīng)過多模光纖時不同的程度．(2）1.31μm1.55μm處的色散很小，故1.55μm.光纖色散產(chǎn)生的原因及其危害是什么？間延遲不同而產(chǎn)生的。光纖色散對光纖傳輸系統(tǒng)的危害有：若信號是模擬調(diào)制的，色散將限制帶；是數(shù)字脈沖，色散將使脈沖展寬，限制系統(tǒng)傳輸速率（容量）.光纖損耗產(chǎn)生的原因及其危害是什么？答光纖損耗包括吸收損耗和散射損耗。吸收損耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由雜質(zhì)引起的吸收產(chǎn)生的。散射損耗主要由材料微觀密度密度不均勻引起的瑞利散射和光纖結(jié)構(gòu)缺陷（如氣泡）引起的散射產(chǎn)生的。光纖損耗使系統(tǒng)的傳輸距離受到限制．大損耗不利于長距離光纖通信。號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號。電接收機：功能和電發(fā)射機的功能相反，它把接收的電信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。

第三章

E和E2

,頻率為信息宿：恢復(fù)用戶信息。第二章

f，相應(yīng)能級上的粒子密度

N和N2

。計算均勻光纖芯與包層的折射率分別

當(dāng)時，N N ?2 1為:n1

1.50,n2

1.45試計算：

當(dāng)1m,T300K時N ?））NA=?1

2 11m,若N N 0.環(huán)境溫度T=？2 1

?max

E E hf1 2N 1E2E1

1

hf

6.62810343000106解：n

nn

2e

KT

KT

e

1.3811023300 1 2 12NA= n2n2n21 2 1

N11.24hf E g

1.24106max

L 2nc c1

L2n1

2nL1c1

E (eV):1(ev)1.61019Jg E

1.241.61019 N g

2eKTN

e

1.3811023300 0.85m,1

1.31m,3

1.55m? 1

hf

1.241.6109N

損耗：在

KT

1.3811023T1.31，1.55存在低損耗窗口色散：隨波長增加，色散減小，帶寬增加

N1

e e 所以采用1.31,1.55,0.85 T=6252K半導(dǎo)體激光器（LD）答：半導(dǎo)體激光器的主要特征有發(fā)射波長和光譜特性，發(fā)射波長取決于導(dǎo)帶的電子躍遷到價帶時所釋放的能量，這個能量近似等于禁帶寬度Eg

3在LD的驅(qū)動電路里，為什么要設(shè)置功率自動控制電路LD的哪幾個參數(shù)？答在LD的驅(qū)動電路里，設(shè)置功率自動控制電路（APC）（eEg

，因而有不

是為了調(diào)節(jié)LD的偏流，是輸出光功率穩(wěn)定。功率自動控制實際是控制LD的偏置電流、輸出光功率、激光器背向光功同的發(fā)射波長。光譜特性是隨著驅(qū)動電流的增加，縱模模數(shù)逐漸減小，譜線寬度變窄，隨著調(diào)制電流增大，縱模模數(shù)增多，譜線寬度變寬。激光束的空間分布轉(zhuǎn)換效率和輸出光功率特性頻率特性溫度特性比較半導(dǎo)體激光器（和發(fā)光二極管（LED）同答：LDLED的不同之處工作原理不同，LD發(fā)射的是LED不需要光學(xué)諧振LDLD相比，LED輸出光功率較小，光譜較寬，調(diào)制頻率較低，但發(fā)光二極管性能穩(wěn)定，壽命長，輸出功率線性范圍寬，而且制造工藝簡單，價格低廉，所以，LED的主要應(yīng)用場合時小容量（窄帶）短距離通信系統(tǒng)，而LD主要應(yīng)用于長距離大容量（寬帶）通信系統(tǒng)。LD和LEDLEDLD大多采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）P型和N型限制層中間。APDPIN答APD和PIN在性能上的主要區(qū)別有：(1)APD具有雪崩增益，靈敏度高，有利于延長系統(tǒng)傳輸。(2)APD的響應(yīng)時間短。(3)APD的雪崩效應(yīng)會產(chǎn)生過剩噪聲，因此要適當(dāng)控制雪(4)APD較高。第四章1.激光器（LD）產(chǎn)生張弛振蕩和自脈沖現(xiàn)象的機理是什么？

率。在LD具體措施是什么？控制電路實際控制的是哪幾個參數(shù)？答在LD的驅(qū)動電路里，設(shè)置自動溫度控制電路是因為半導(dǎo)體光源的輸出特性受溫度影響很大，特別是長波長半導(dǎo)體激光器對溫度更加敏感，為保證輸出特性的穩(wěn)定，對光器進(jìn)行溫度控制是十分必要的．溫度控制裝置一般由致冷器、熱熱敏電阻作為傳感器，探測激光器結(jié)區(qū)的溫度，并把它傳遞給控制電路，通過控制電路改變致冷量，使激光器輸出特性保持恒定?？刂齐娐穼嶋H控制的是：換能電橋輸出、三極管的基極電流和致冷器的電流。AGC電路？主放大器一般是多級放大器，它的作用是提供足夠的增益，（AGAGC光接收機的動態(tài)范圍。答數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的主要要求如下：(l）能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分量．(2）能給光接收機提供足夠的定時信息．（3）提供一定的冗余度，用于平衡碼流、誤碼檢測和公務(wù)通第五章140Mb/s數(shù)字光纖通信系統(tǒng)發(fā)射光功率為-3dBm-38dBm4dB5dB/對，平均接頭損耗為O.05dB/km,光纖衰減系數(shù)為0.4dBkm0.05dB/kmL。它的危害是什么？應(yīng)如何消除這兩種現(xiàn)象的產(chǎn)生？2.LD為什么能夠產(chǎn)生碼型效應(yīng)？其危害及消除辦法是什么？答 半導(dǎo)體激光器在高速脈沖調(diào)制下輸出光脈沖和愉人電

解LPPt 因為

2c

M e

s m流脈沖之間存在延遲時間，稱為光電延遲時間。當(dāng)光電延遲

P3dBm,P 38dBm,t r

4dB,eT/2量級時，會使“0”碼過后的第一個“l(fā)”碼的脈沖寬度變窄，幅度減?。畤?yán)重時可能使“1”碼丟失，這種現(xiàn)象稱為碼型效應(yīng)。碼型效應(yīng)的特點是在脈沖序列中，較長的連“0'’碼后出現(xiàn)“1”碼丟失，

0.5dB對，c 0.4dBkm,f m所以

0.05dBkm,0.05dBkmLPPt

2c

M e

s m

在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)未能廣泛應(yīng)用的今天，線性良LDSCM=338-20.5-40.40.0560km所以受損耗限制的中繼距離等于60km.根據(jù)上題計算結(jié)果，設(shè)線路碼傳輸速率B=168Mb=5ps/(nm·km)．問該系統(tǒng)應(yīng)采用(rms)譜寬為多少的多縱模激光器作光源．

擬電視傳輸系統(tǒng)是適時的選擇。這種系統(tǒng)不僅可以滿足目前社會對電視頻道日益增多的要求，而且便于在光纖與同軸電纜混合的有線電視系統(tǒng)（HFC）中采用第七章1.EDFA的工作原理是什么？有哪些應(yīng)用方式?在摻餌光纖中，餌離子有三個能級：其中能級1代表基態(tài)，能量最低；能級2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級；能級3代表激發(fā)態(tài)，能量最高。當(dāng)泵浦光的光子能量解根據(jù)L106 Fb

|C0|

31的能量差時，餌離子吸收泵浦光代人由上題計算的L=60km,及

從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3F 168Mbs,0.115,Cb

5ps/nmkm

很快返回到能級2。如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3將可得多模激光器的譜線寬度

2.28nm

躍遷到基態(tài)，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號光得到放大。應(yīng)用：第六章1.在光纖模擬傳輸系統(tǒng)中，為了增加中繼距離，必須采用擴展信號帶寬的調(diào)制方式，具體方式有種？行調(diào)頻，產(chǎn)生等幅的頻率受調(diào)的正弦信號，其頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時值而變化。脈沖頻率調(diào)制（PFM：先用承載信息的模擬基帶信號其脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時值而變化。方波頻率調(diào)制（SWFM號對方波進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生等幅不等寬的方波脈沖調(diào)制信號，其方波脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的等幅度而變化。4.在模擬光纖傳輸系統(tǒng)中，為什么寧肯采用擴展信號帶寬的調(diào)制方式來增大傳輸距離而不采用增設(shè)中繼站的辦法？傳輸距離，此外，這種調(diào)制方式的信噪比很高什么叫副載波復(fù)用（SCM）?些優(yōu)點？副載波：因為傳統(tǒng)意義上的載波是光載波，為區(qū)別起見，把守模擬基帶信號預(yù)調(diào)制的RF電載波稱為副載波，這種復(fù)用方式也稱副載波復(fù)用（SCM）優(yōu)點：以承載不同類型的業(yè)務(wù)，有利于數(shù)字和模擬混合傳輸以及不同業(yè)務(wù)的綜合和分離。SCMFM/SCM60~120

個光纖放大器以延長干線網(wǎng)的傳輸距離前置放大器：放于光接收機前面，放大非常微弱的光信號，以改善靈敏度射光功率光交換