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1、光纤通信总结光纤通信总结第一章短波长：0.85um长波长：1.31um和1.55um=c/f=3108m/s光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤为传输介质的一种通信方式。组成:1)光发射机进行光/电转换，把数字化的电脉冲信号码流转换成光脉冲信号码流并输入到光纤中进行传输。2)光中继器补偿光能的衰减，恢复信号脉冲的形状。3)光纤把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。4)光接收机进行光/电转换，将由光纤传来的微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复成发射前的电信号。光纤通信的特点：1)传输频带宽，通信容量大2)中继距离长3)信道串扰小，保密性能好4)适应能力强5)体积小、
2、重量轻、便于施工和维护6)原材料来源丰富，潜在价格低廉第二章光纤的结构：纤芯包层涂覆层1阶跃和渐变2紧套和松套折射率n=c/v相对折射率差：=2122221数值孔径NA：NA=2122=12最大数值孔径:=2122归一化频率V2.405：V=212=012=0()光纤色散传输容量光纤损耗传输距离散射损耗指在光纤中传输的一部分光由于散射而改变传输方向，从而使一部分光不能到达收端所产生的损耗。时延差指不同频率的信号，传输同样的距离，所需要的时间之差。光缆的组成：缆芯护层加强芯第三章通信用光器件分为有源和无源两大类。光源的作用：将电信号转换成光信号并送入光纤线路中进行传输。粒子反转分布：想要物质能够
3、产生光的放大，就必须使受激辐射大于受激吸收，也就是N2N1，这种粒子数的反常态分布称。E=E2-E1=hf，h=6.628*10-34JS激光振荡器必须具备的部件有产生激光的工作物质、工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源、能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。半导体激光器发射波长：hf=Eg（禁带宽度eV）、入=1.24/Eg(eV)um温度特性：激光器的阈值电流和输出光功率随温度变化的特性。阈值电流随温度的升高而加大，一般每升10度，Ith增大5%25%。随着激光器使用时间的增加，阈值电流也会逐渐加大。发光二极管和半导体激光器的区别：LED没有光学谐振腔，不能形成激光。LED的发光仅限于
4、自发辐射，所发出的是荧光是非相干光，由于不是激光振荡，所以没有阈值。光电检测器：完成光信号到电信号的转换功能。光电二极管（PIN-PD）短距，小容量；雪崩光电二极管（APD）长距，大容量。PIN二极管的特性：响应度：R=Ip/Pin(A/W)量子效率：R=e/hf=eg入/hc=入g/1.24e=1.6*10-19Jh=6.628*10-34JS暗电流：由于热激励，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出。APD培增因子：g=I0/IpI0为有雪崩倍增时光电流平均值，Ip为无倍增效应时光电流平均值。噪声特性：PIN光电二极管的噪声：量子噪声和暗电流噪声，APD管还有倍增噪声。无源光器件：未发生光电
5、能量转换的部件。光耦合器的作用：把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。光隔离器：保证光波只能正向传输的器件。光放大器的主要功能：放大光信号，以补偿光信号在传输过程中的衰减，增加传输系统无中继距离。半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（FOA）第四章光接收机的基本组成：光电检测器、放大器、均衡器、再生电路、自动增益控制第五章SDH概念：一套可进行同步信息传输、服用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH的速率：fb=9*270*8*800=155.520Mbit/s(STM-1)SDH帧结构：能够满足对支路信号进行同步数字服用和交叉连接；支路信号在帧内的
6、分布是均匀的、有规律和可控的，便于接入和取出；对PDH1.544Mbit/s系列和2.048Mbit/s系列信号，都具有统一的方便性喝实用性。3个区域：段开销区域、信息净负荷区域、管理单元指针区域第八章光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲扩展阅读：光纤通信基本概念总结目录一、相应的名词解释.2二、问答题.5（一）简答部分.5第一章部分.5第二章部分.8第三章部分.10第四章部分.12第五章部分.14第六章部分.15第七章部分.17（二）、回答下列简写的含义：.22第二章部分.22第三章部分.23第四章部分.24第五章部分.24第六章部分.25第七章部分.25三、设计题.25四、论述题
7、.341光纤通信基础部分习题及参考答案一、相应的名词解释1.1、光子学研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体,也是能量载体详细解释：光子学（PHOTONICS）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分子、原子、电子以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在应用方面，它的研究内容主要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律等。1.2、光纤通信以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。1.3、光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。2.1、单模光纤是只能传输一种模式的光纤，单模光纤只
8、能传输基模(最低阶模)，不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。（只能传输一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模)，它不存在模间时延差，因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的带宽一般都在几十GHzkm以上。）（单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4m10m范围内。）2.2、多模光纤在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多个分离的传导模。）（多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50m左
9、右。）2.3、色散由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。2.4、模式色散用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不同所造成的时延差。2.5、光纤光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。2.6、阶跃型光纤阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。2.7、渐变型光纤渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。3.1、受激辐射发光现象处于粒子数
10、反转分布状态的大多数电子，在受到外来入射光子激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光子，不仅波长相同而且相位、方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的出射光，起到了光放大作用。3.2、有源光器件-光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。3.3、光源-光源的作用是将信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以便在光纤中传输。目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。3.4、光检测器-光检测器的作用是将接受的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电的转换。光纤通信系统中最常用的光检测器
11、有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。3.5、激光器-激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。3.7、光与物质的相互作用-光与物质的相互作用主要有三种基本过程:(1)受激吸收；(2)自发辐射；(3)受激辐射。3.8、粒子数的反转分布-要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布3.9、发光二级管半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器3的本质区别是它没有光学谐振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。3.10、半导体光电二极管是利用
12、半导体材料的光电效应将入射光子转换成电子-空穴对，形成光生电流，即实现光-电的转换。3.11、PIN光电二极管一次电子空穴对光电转换3.11、雪崩光电二极管（二次电子空穴对光电转换光放大）雪崩光二极管（APD)是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检测灵敏度大大提高，APD的雪崩增益随偏压的提高而增大。3.12、各种无源光器件的定义4.1、直接调制直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。4.2、外调制外调制一般是基于电光
13、、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。4.3、模拟调制模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源进行调制；另一类采用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟基带信号先对它进行调制，再用该已调制的副载波去调制光载波。由于模拟调制的调制速率较低，均使用直接调制方式。4.4、数字调制数字调制主要指PCM脉码调制。先将连续的模拟信号进行抽样、量化、编码，转化成一组二进制脉冲代码，对光信号进行通断调制。数字调制也可使用直接调制和外调制。4.5、光接收机的线性通道由光电检
14、测器、前置放大器、主放大器和均衡器构成的这部分电路，称为线性通道。在光接收机中，线性通道主要完成对信号的线性放大，以满足判决电平的要求。4.6、光接收机灵敏度光接收机的灵敏度是指满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最小接收光功率4.7、mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。5.1、SDH同步数字传输体制，类似于PDH（准同步数字传输体制），均为数字信号传输体制。5.2、误码率相关定义5.3、抖动数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。7.1、掺铒光纤放大器是将掺铒光纤在
15、泵浦源的作用下而形成的光纤放大器。7.2、复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术7.3、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)。7.4、光孤子通信利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。7.5、全光网络(All-OpticalNetworks，AON)技术是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在。二、问答题（一）简答部分第一章部分1.1、光纤通信的优点：答A：1）光纤的容量大2）损耗低、中继距离长3）抗电磁干扰能力强4）保密性能好5）体积小，重量轻6）节省有色金属和原材
16、料或B：光纤通信的优点有：1）容许频带很宽，传输容量很大2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小3）重量轻、体积小4）抗电磁干扰性能好5）泄漏小，保密性能好6）节约金属材料，有利于资源合理利用1.2、光纤通信的缺点：答：（1）.抗拉强度低；（2）.光纤连接困难；（3）.光纤怕水1.3、光纤通信的各种应用包括哪些方面？答：可概括如下：通信网,包括全球通信网、各种专用通信网、特殊通信手段。构成因特网的计算机局域网和广域网。有线电视网的干线和分配网;自动控制系统的数据传输。综合业务光纤接入网,分为有源接入网和无源接入网。1.4、光纤通信系统的组成以及各组成部分的功能？答：主要由光发送机、光纤光缆、中继
17、器和光接收机组成系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器；光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成，对于直接强度调制解调器可以省略；光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一处；中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。1.5、传统上，以服务范围的大小把光纤通信网络分为哪几类？答：（1）、LAN（光纤局域网）：服务范围2km，如以太网、信令网和信令总线；（2）、MAN（光纤城域网）
18、：服务范围100km，如电话本地交换网或者电缆电视（CATV）分配系统；（3）、WAN（广域网）：服务范围可达数千千米，如开发系统互连国际网络等。1.6、光纤通信网络的两种发展趋势是什么？答：（1）、光纤技术逐渐从骨干网向宽WAN和MAN发展，最后也将渗透到本地网；（2）、以太网技术逐渐从LAN向MAN和WAN发展，最后在骨干网上也将可能传送的是国际互联网协议（IP）数据包。这两种技术的结合，将有可能导致最终广泛采用综合了最好的光纤技术和以太网技术的光IP以太网（如：IPoverWDM）。它将是在一个平台上提供数据、视频和语音业务的主要工具。1.7、数字通信系统和模拟通信系统的区别？答：数、模
19、实质：数字通信系统用参数取值离散的信号（如脉冲的有和无、电平的高和低等）代表信息，强调的是信号和信息之间的一一对应关系；而模拟通信系统则用参数取值连续的信号代表信息，强调的是变换过程中信号和信息之间的线性关系。1.8、数字通信系统的优点是什么？答：数字通信系统的优点如下：、抗干扰能力强，传输质量好。、可以用再生中继，传输距离长。、适用各种业务的传输，灵活性大。、容易实现高强度的保密通信。、数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化、微型化，增强设备可靠性，有利于降低成本。1.9、光传送网的关键技术？答：1）、全光放大中继技术2）、光多路传输技术3）、波长选择技术4）、光交换技术5）
20、、光分插复用（OADM）技术6）、波长转换技术7）、网络控制和管理技术8）、集成光学和光纤光栅技术1.9、简述未来光网络的发展趋势及关键技术。答：未来光网络发展趋于智能化、全光化。其关键技术包括：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、WDM复用技术和全光网络技术。1.10、光网络的优点是什么？答：（1）可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，以适应未来宽带（高速）通信网的要求。（2）光交叉连接器（OXC）和光分叉复用器（OADM）对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种业务和多种通信模式的、透明的光传输平台。（3）以波分复用和波长选择为基础，可以实现网络的动态重构和故障的自动恢复
21、，构成具有高度灵活性和生存性的光传输网。光网状网具有可重构性、可扩展性、透明性、兼容性、完整性和生存性等优点，是目前光纤通信领域的研究热点和前沿。第二章部分2.1、光纤的结构由哪几部分组成？各有什么作用？答：光纤（OpticalFiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，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。2.2、简述光纤的类型包括哪几种以及各自特点？解：实用光纤主要有三种基本类型：1）、突变型多模光纤（StepIndexFiber,SIF），纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。这种
22、光纤一般纤芯直径2a=5080m，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。2）、渐变型多模光纤（GradedIndexFiber,GIF），在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50m，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。3）、单模光纤（SingleModeFiber,SMF），折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有810m，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。2.3、色散的产生以及危害？答：由于光纤中所传信号的不同
23、频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散；光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。2.4、光缆的结构分类？答：(1)层绞式结构：层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。(2)骨架式结构：架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是V形、U形或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置510根一次涂覆光纤。(3)束管式结构：束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整个纤芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。(4)带状
24、式结构：带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。2.5、光缆的种类？答：根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆；根据光纤的种类，光缆可以分为多模光缆、单模光缆；根据光纤套塑的种类，光缆可以分为紧套光缆、松套光缆、束管式新型光缆和带状式多芯单元光缆；根据光纤芯数的多少，光缆可以分为单芯光缆和多芯光缆等等；根据加强构件的配置方式，光缆可以分为中心加强构件光缆(如层绞式光缆、骨架式光缆等)、分散加强构件光缆(如束管式光缆)和护层加强构件光缆(如带状式光缆)；根据敷设方式，光缆可以分为管道光缆、直埋光
25、缆、架空光缆和水底光缆；根据护层材料性质，光缆可以分为普通光缆、阻燃光缆和防蚁、防鼠光缆等。2.6、目前光纤通讯为什么采用以下三个工作波长：1=0.85m，2=1.31m，3=1.55m？解：因为光纤通信的三个传输窗口分别为：0.85um（短波长），1.31um及1.55um（长波长）2.7、光纤通讯为什么向长波长、单模光纤方向发展？解：从多模突变型(SIF)、渐变型(GIF)光纤到单模(SMF)光纤，损耗依次减小。在0.81.55m波段内，除吸收峰外，光纤损耗随波长增加而迅速减小；另一方面，从色散的讨论中看到：从多模SIF、GIF光纤到SMF光纤，色散依次减小(带宽依次增大)。正因为这些特性
26、，使光纤通信从SIF、GIF光纤发展到SMF光纤，从短波长(0.85m)“窗口”发展到长波长(1.31m和1.55m)“窗口”。2.8、光纤色散产生的原因及其危害是什么？解：色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的表示方法不同。如果信号是模拟调制的，色散限制带宽(Bandwith)；如果信号是数字脉冲，色散产生脉冲展宽(Pulsebroadening)。2.9、光纤损耗产生的原因及其危害是什么？解：（1）、原因：吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的；散射损耗主要由材
27、料微观密度不均匀引起的瑞利(Rayleigh)散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。（2）、由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小；光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。2.10、对光缆的基本要求是什么？解：对光缆的基本要求是：保护光纤的机械强度和传输特性，防止施工过程和使用期间光纤短裂，保护传输特性稳定。2.11、简述光缆的结构和类型？解：光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。根据缆芯结构的特点，光缆可分为四种基本型式：1）、层绞式；2）、骨架式；3）、中心束管式；4）、带状式。根据使用条件，光缆又可以分为许多类型：
28、一般光缆有室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等2.12、光纤的特性参数具体包括那些？解：光纤的特性参数很多，基本上可分为几何特性、光学特性和传输特性三类。几何特性包括纤芯与包层的直径、偏心度和不圆度；光学特性主要有折射率分布、数值孔径、模场直径和截止波长；传输特性主要有损耗、带宽和色散。2.13、说明光纤损耗、带宽(色散)和截止波长这些特性参数测量的共同的特点以及测量系统的组成？解：共同的特点是用特定波长的光通过光纤，然后测出输出端相对于输入端的光功率或幅度、相位等物理量的变化，再经过相应的数据处理而实现的。测量系统一般包括发射光源、注入装置和接收与数据处理设备。2.14.简述渐变光纤的折
29、射率分布。答：渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。2.15.简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。答：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。材料色散主要是由光源的光谱宽度所引起的。由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。第三章部分3.1、半导体激光器发光的条件？答：（1）有源区里产生足够的粒子数反转分布；（2）在谐振腔里建立起稳定的振荡。3.2、半导体发光二极管与半
30、导体激光器的区别？答：半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器的本质区别是它没有光学谐振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。3.3、半导体激光器有哪些特性？解：发射波长与半导体材料有关；光谱特性：在直流驱动下，随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐减少，谱线宽度变窄；在数字调制下，随着调制电流增大，纵模模数增多，谱线宽度变窄。3.4、对光纤通信系统所用的光无源器件的特性的普遍要求是什么？解：普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。3.5、对光纤通信系统所用的光无源器件连接器的作用是什么？解：连接器
31、是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用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。3.6、对光纤通信系统所用的光无源器件光耦合器的功能是什么？波分复用器的概念是什么？解：耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。3.7、对光纤通信系统所用的光无源器件光隔离器的主要作用是什么？解：隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是
32、反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。3.8、对光纤通信系统所用的光无源器件光开关的功能是什么？解：光开关的功能是转换光路，实现光交换，它是光网络的重要器件。3.9.简述半导体激光器的光谱特性。答：半导体激光器的光谱特性主要是由激光器的纵模决定。激光器的光谱会随着注入电流而发生变化。当注入电流低于阈值电流时，半导体激光器发出的是荧光，光谱很宽；当电流增大到阈值电流时，光谱突然变窄，光谱中心强度急剧增加，出现了激光；对于单纵模半导体激光器，由于只有一个纵模，其谱线更窄。3.10.简述发光二极管的PI特性。答：发光二极管不存在阈值，输出光功率与
33、注入电流之间呈线性关系，且线性范围较大。当注入电流较大时，由于PN结的发热，发光效率降低，出现饱和现象。在相同注入电流下，面发光二极管的发输出功率比边发光二极管大。3.10、简述影响PIN光电二极管响应速度的主要因素。答：影响响应速度的主要因素有：结电容和负载电阻的RC时间常数、载流子在耗尽区里的渡越时间及耗尽区外产生的载流子的扩散时间。第四章部分4.1、光波的调制以及分类？答：在光纤通信系统中，把随信息变化的电信号加到光载波上，使光载波按信息的变化而变化，这就是光波的调制。从调制方式与光源的关系上来分，强度调制的方法有两种：直接调制和外调制。从调制信号的形式来分，光调制又分为模拟调制和数字调
34、制。4.2、对数字信号进行编码的理由是什么？答：为了使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上因为光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流或低频分量响应，使长连零信号的幅度逐渐下降，经判决电路后会产生误码4.3、对数字信号进行编码的目的是什么？答：使输出的二进制码不要产生长连“1”或长连“0”，而是使“1”码和“0”码尽量相间排列4.4、进行码型变换的意义是什么？答：在光纤通信系统中，从电端机输出的是适合于电缆传输的双极性码。光源不可能发射负光脉冲，因此必须进行码型变换，以适合于数字光纤通信系统传输的要求。4.5、数字光纤通信系统常用的线路码型包括：扰码、mBnB码、插入码。4.6、mBnB码的
35、基本特点是什么？答：这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码，其中m和n都是正整数，nm，一般选取n=m+1。mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等等。4.7、激光器（LD）产生张弛振荡和自脉冲现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消除这两种现象？解：半导体激光器在高速脉冲调制下，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，其数量级一般为ns。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；张弛振荡的后果是限制调制速率。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
36、高频振荡，这种现象称为自脉动现象；自脉动现象是激光器内部不均匀增益或不均匀吸收产生的严重影响LD的高速调制特性。消除方法是对LD施加偏置电流4.8、LD为什么能够产生码型效应？其危害及消除方法是什么？解：当电光延迟时间td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“”码丢失，这种现象称为“码型效应”；“码型效应”的特点是，在脉冲序列中较长的连“0”码后出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”码数目越多，调制速率越高，这种效应越明显；用适当的“过调制”补偿方法，可以消除码型效应。4.9、在LD的驱动电路里，为什么要设
37、置功率自动控制电路APC？功率自动控制实际是控制LD的哪几个参数？解：（1）、保证输出光功率有足够的稳定性（2）、功率、幅度、频率、相位。4.10、在LD的驱动电路里，为什么要设置温度自动控制电路ATC？具体措施是什么？控制电路实际是控制的是哪几个参数？解：（1）、半导体光源的输出特性受温度影响很大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感。为保证输出特性的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的。（2）、温度控制装置一般由致冷器、热敏电阻和控制电路组成，致冷器的冷端和激光器的热沉接触，热敏电阻作为传感器，探测激光器结区的温度，并把它传递给控制电路，通过控制电路改变致冷量，使激光器输出特性保持恒定
38、。（3）、电流、电压4.11、光接收机前置放大器第一个晶体管选FET或BJT的依据是什么？解：放大器噪声特性取决于所采用的前置放大器类型，根据放大器噪声等效电路和晶体管理论可以决定光接收机前置放大器第一个晶体管选FET或BJT。4.12、为什么光接收机的前置放大器多采用跨阻型？解：由于跨阻型前置放大器最大的优点是改善了带宽特性和动态范围，并具有良好的噪声特性。4.13、在数字光接收机中，设置均衡滤波网络的目的是什么？解：消除外部电磁干扰产生的噪声。4.14、在数字光接收机中，为什么要设置AGC电路？解：因为主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。4.15、数字光接收机量子极限的含义是什么？解
39、：光接收机可能达到的最高灵敏度，其极限值是由量子噪声决定的，所以称为量子极限。4.16、在数字光纤通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素？解：数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有：(1)能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量；(2)能给光接收机提供足够的定时信息；(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。4.17.简述光纤通信中光接收机的主要作用。光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机。第五章部分5.1、中继器的组成
40、和作用答：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行校正。5.2、为什么要引入SDH？解：SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制。5.3、SDH的特点有哪些？SDH帖中AUPTR表示什么？它有何作用？解：（1）、SDH具有下列特点：SDH采用世界上统一的标准传输速率等级；SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范；在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能；采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了
41、复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行；采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。（2）、管理单元指针(AUPTR)是一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)5.4、数字光纤通信系统很适合于长距离、大容量和高质量的信息传输的原因？解：数字光纤传输系统是一种通过光纤信道传输数字信号的通信系统，由于数字信号只取有限个离散值，可以通过取样、判决而再生，所以这种通信系统对信道的非线性失真不敏感，在通信全
42、程中，即使有多次中续、失真（包括线性失真和非线性失真）和噪声也不会累积。因而，与模拟光纤通信相比，数字光纤通信系统对光源特性的线性要求与对接收信噪比的要求都不高，更能充分发挥光纤的优势，很适合于长距离、大容量和高质量的信息传输。5.5、光纤大容量数字传输目前普遍采用什么技术？它包括哪两种传输体制？解：光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。5.6、抖动的定义是什么？解：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。5.7、对数
43、字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是什么？解：对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量(话路数或比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。5.8、对数字光纤通信系统而言，在技术上，系统设计的主要问题是什么？中继距离的设计有哪三种方法？解：技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。中继距离的设计有三种方法：最坏情况法(参数完全已知)、统计法(所有参数都是统计定义)和半统计法(只有某些参数是统计定义)。5.9、光纤通信系统设计的任务以及它与工程设计的主要区别分别是什么？答：系统设计的任务是：遵循建议规范，采用先进、成熟技术，综合考虑系统经济成本，合理地选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合成。它与工程设计主要区别在于：首先系统设计与工程设计的区别表现在复杂程度上；其次系统设计与工程设计的区别表现在它们的任务不同。5.10、抖动产生的原因以及危害？答：主要与定时提取电路的质