光纤通信考试知识点.docx

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1、4=10怆旦P.Pfn=E Pon4、数字光接收机的方框图.光信号偏压控制前看放大器主放大H光检测H 判决I-AGC电路提取帧共有9X270XN个字节，每字节为8 bit。帧 周期为125 n s,即每秒传输8000帧。对于STM1 再生日火巧言，传输速率为9 X 270 X 8 X 8000= 155. 520SOHSTM4戴荷 （含?0HAU-PTKSOH5923* 9xX I 261W 卜 270xr 一）二学问点小结1、光纤店那几层构成,各层的主要作用是什么？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.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

2、光的传输供应反射面和光隔离，并起肯定的 机械保护作用.2、光纤是怎样分类的？按折射率一突变型多模光纤、渐变性多模光纤、 单模光纤；按材料一石英系光纤、石英芯塑料 包层光纤、多成分玻璃纤维、塑料光纤3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的缘由是什 么？硅光纤的光谱衰减曲线说明存在三个低损 耗窗口，这三个窗口分别是多少。传输过程中光信号幅度的减小.缘由：汲取、 散射、弯曲损耗，汲取损耗是由rsi02材料引 起的固有汲取和杂质引起的汲取产生的，散射 损耗主要是由材料微观度不匀称引起的锋利散 射和光线结构缺陷引起散射产生的。0.85um、1. 31um、1. 55um四周时间纤传输损耗较小或最 小的波长“窗

3、口”相应损耗为213dB/km, 0. 5dB/km, 0, 2dB/km。4、什么是色散？色散对光信号有什么影响？单 模光纤中有哪几种色散？多模光纤中有哪几种 色散？单模光纤的零色散波长在什么位置？色 散位移光纤是采纳什么原理制成的？色散：（模式、材料、波导色敢）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。影响：模拟调制中限 制带宽，假设是数字脉冲信号将使脉冲展宽，限 制系统传输速率。单模:色度色散、偏振模色散。 多模：模内、模间色散。L31um。5、目前光纤通信为什么采纳以下三个作波长：入 0=0. 85 口 m, X 2=1. 31 um,入 3=1.

4、55 P m?这是光纤的三个低损耗窗口6、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向进 展？长蔡长、单模光纤比短波、多模光纤具有更好 的传输特性。一：单模光纤没有色散模式，不 同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度 显著限于经过多模光纤的传输时间；二：由光 纤损耗和波长的关系曲线可知，随着波长增大, 损耗呈下降趋势，且在L55um处有最低值，而 且1. 31um和1. 55um处的色散很小，故目前长 距离光纤通信一般都工作在1. 55um处。7、光能量在光纤中传输的必要条件.纤芯折射率大于包层折射率。8、突变多模光纤数值孔径的概念及计算.突变型多模光纤相对折射率差（纤芯和包层折 射率分别为/和2）

5、定义：n=（nl-n2）/nl 数值孔径 na = sin Oc = J雇 _%2 = % V2A，时 间延迟r = M = sec。产必（1 + 4），最大入射角 c c 1 c 2（o = o c）和最小入射角（0 =0）的光线之间时间 延迟差近似为L L八、2Ar =e；=（NAYA2n.c 2nc c9、弱导波光纤的概念.纤芯折射率为nl保持不变，到包层突然变为n2。 这种光纤一般纤芯直径2a=50、80 u m,光线以 折线外形沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信 号畸变大。带宽只有1020 MHz - km, 一般用于 小容量（8Mb/s以下）短距离（几km以内）系 统。12、渐变型多

6、模光纤自聚焦效应的产生气理. 自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经受 的路程不同，但是最终都会聚在P点上,这种现 象称为自聚焦效应.14、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的 计算,传输模数八金.松二小） g+2g+2 2对于突变型光纤,8-8,仁产/2；对于平方律渐变型光纤,g=2,M=V2/4单模传输条件为心型斤七2.4。52a7t2.40516、归一化双折射B:a_（A-及），=下=下拍长：两正交偏振模的相位差到达2 n的光纤长 度 4=2万/617、三种色散的定义.色散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 散的种类：1模式色散：是由于不同模

7、式的时间 延迟不同而产生的,它取决于光纤的折射率分 布,并和光纤材料折射率的波长特性有关.2材 料色散：是由于光纤的折射率随波长而转变，以 及模式内部不同波长成分的光（实际光源不是 纯单色光），其时间延迟不同而产生的.这种色 散取决于光纤材料折射率的波K特性和光源的 谱线宽度.3波导色散：是由于波导结构参数与 波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯 与包层的相对折射率差18、光纤色散的表示,时域和频域的表达式的关 系.频域：色散限制了传输信号的带宽；色散通常 用 3dB 光带宽，3dB=f3db时域：色散引起脉冲展宽.脉冲展宽 1表示 二者的关系通过推导可得：f3dB=44A t （MHZ）

8、 式中： 丁为信号通过光纤产生的脉冲展宽，单 位为ns；用脉冲展宽表示时，光纤色散可以写成 A t =（ A t 2n+ A t 2m+A i 2w） 1/2. t n 模式 色散； ini材料色散；Aiw波导色散，所引 起的脉冲展宽的均方根值.19、光纤损耗产生的机理.1）汲取损耗本征汲取（固有汲取）： 电子跃迁汲取（紫外汲取）分子共振汲取（红 外汲取）（b）杂质汲取（2）散射损耗：由于光纤中介质的不匀称性而使 光向各个方向散射开而引起的损耗.（a）线性 散射：瑞利散射，波导散射（b）非线性散射：受 激拉曼散射和受激布里渊散射（3）弯曲损耗：由光纤结构缺陷（如气泡）引起的 散射20、非零色散

9、光纤.光纤在1.55um有微量色散21、光缆缆芯的结构类型.缆芯通常包括被覆光纤（或称芯线）和加强件两 局部.被覆光纤是光缆的核心,打算着光缆的传 输特性.加强件起着承受光缆拉力的作用，通常 处在缆芯中心,有时配置在护套中.四种基本类 型：层绞式、骨架式、中心束管式、带状式 22、光纤特性参数的测量方法.损耗测量：一种是测量通过光纤的传输光功率, 称剪断法和插入法：另一种是测量光纤的后向 散射光功率，称后向散射法.带宽测量：时域法又称脉冲法；领域法又称扫 频法.光纤色散测最有相移法、脉冲时延法和干涉法 等.相移法是测量单模光纤色散的基准方法. 第三章学问点小结1、光G物质作用时有受激汲取，自发

10、辐射，受激 辐射三个物理过程.2、受激辐射光的频率、相位、偏振态和传播方 向与入射光相同，这种光称为相干光。自发辐 射光是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生 的，其频率和方向分布在肯定范围内，相位和 偏振态是混乱的，这种光称为非相干光。2、半导体激光器的主要由哪三个局部组成？ 有源层；限制层；基片3、电子汲取或辐射光子所要满意的波尔条 件.E2-E1 =h/12 式中，h=6. 628X10-34J s, 为普朗克常数，门2为汲取或辐射的光子频率。 4、什么是粒子数反转分布？设在单位物质中，处于低能级E1和处于高能级 E2（E2E1）的原子数分别为N1和N2。受激汲取 和受激辐射的速率分别比例

11、于N1和N2,且比例 系数（汲取和辐射的概率）相等。N2N1的分布， 和正常状态（NDN2）的分布相反，所以称为粒子 （电子）数反转分布。5、理解半导体激光产生激光的机理和过程. 半导体激光器工作原理: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，再采用谐振腔的正反应，实现 光放大而产生激光振荡的。激光振荡的产生：粒子数反转分布（必要条件） 激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方 向进行选择=连续的光放大和激光振荡输出 过程：由于限制层的带隙比有源层宽，施加正 向偏压后，P层的空穴和N层的电子注入有源层。 P层带隙宽，导带的能态比有源层高，对注入电 子形成了势垒

12、，注入到有源层的电子不行能集 中到P层。同理，注入到有源层的空穴也不行 能集中到、层。另一方面，有源层的折射率比 限制层高，产生的激光被限制在有源区内 6、静态单纵模激光器.驱动电流变大，纵模模数变小，谱线宽度变窄， 当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这 种激光器称为静态单纵模激光器 8、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方面（1） 激光器的阈值电流1th随温度上升而增大（2） 外微重量子效率d随温度上升而减小。9、DFB激光器（分布反应激光器）的优点.1、单纵模激光器2、光谱宽度窄，波长稳定性 好3.动态谱特性好，高速调制时也能保持单模 特性4、线性好10、LD与L

13、ED的主要区分。半导体激光二极管（LD）发光二极管（LED）LD放射的是受激幅射光，LED放射的是自发辐 射光，LED的结构和LD相像，大多是采纳双异 质结（DH）芯片，把有源层夹在P型和N型限制 层中间，不同的是LED不需要光学谐振腔，没 有阈值。LED通常和多模光纤耦合，用于1.3 P m（或0 85 um）波长的小容量短距离系统。LD 通常和G. 652或G. 653法律规范的单模光纤耦 合，用于1.3 um或1.55 Um大容量长距离系 统。11、常用光电检测器的种类.PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）12、光电二极管的工作原理.光电二极管（PD）把光信号转换为电信号的功 能，

14、是由半导体PN结的光电效应实现的。13、PIN和APD的主要特点.由于PN结耗尽层只有几微米，大局部入射光被 中性区汲取，因而光电转换效率低，响应速度 慢。为改善器件的特性，在PN结中间设置一层 掺杂浓度很低的本征半导体（称为I）,这种结构 便是常用的PIN光电二极管。随着反向偏压的 增加，开头光电流基本保持不变。当反向偏压 增加到肯定数值时，光电流急剧增加，最终器 件被击穿，这个电压称为击穿电压UBo APD就 是依据这种特性设计的器件14、为什么APD管具有光生电流的内部放大作 用？15、耦合器的功能.把一个输入的光信号安排给多个输出，或把多 个输入的光信号组合成一个输出。16、光耦合器的

15、结构种类.类型：耦合器类型、T形耦合器、星形耦合器、 定向耦合器、波分复用器/解复用器基本结构的分类：光纤型、微器件型、波导型 17、什么是附加损耗？附加损耗Le 由散射、汲取和器件缺陷产生的 损耗，是全部输入端的光功率总和Pit和全部 输出端的光功率总和Pot的比值，用分贝表N=10怆）专一之以.=118、光隔离器的结构和工作原理.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，阻挡光波往其他 方向特殊是反方向传输。偏振器一法拉弟旋转器一偏振器19、什么是耦合比？耦合比CR是一个指定输出端的光功率Poc和全 部输出端的光功率总和Pot的比值光检测过程中都有哪些噪声？答：光

16、检测器的噪声主要包括有光生信号电流 和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的 热噪声。热噪声来源于电阻内部教流子的不规 章运动。散粒噪声源于光子的汲取或者光生载 流子的产生，具有随机起伏的特性。光生信号 电流产生的散粒噪声，称为量子噪声，这种噪 声的功率与信号电流成正比，因此不行能通过 增加信号光功率提高信噪比。在没有外界入射 光的作用下，光检测器中仍旧存在少量载流子 的随机运动，从而形成很弱的散粒噪声，成为 暗电流噪声。所以在有信号光作用的时间内， 主要考虑鼠子噪声和热噪声；而没有信号光的 期间，主要考虑暗电流噪声和热噪声。第四章学问点小结1、数字光放射机的方框图.2、光电延迟和张驰振荡.输

17、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 光脉冲会消失幅度渐渐衰减的振荡，称为张弛 振荡，其振荡频率fr（=3r/2n）一般为0.52 GHzo3、激光器为什么要采纳自动温度掌握？ 半导体光源的输出特性受温度影响很大，特殊 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，对激光器进行温度掌握是 特别必要的。5、光接收机对光检测器的要求.对光检测器的基本要求如下：（1）高的光电转 换效率，即对某一波长入射光信号,能够得到尽 可能大的光电流；（2）附加噪声尽可能小；（3） 响应速度要快,线性好及频带宽；（

18、4）牢靠性好, 寿命长.在光纤通信中,满意上述要求的光检测 器有两种半导体光电二极管:PIN光电二极管和 雪崩光电二极管（ADP）.6、什么是灵敏度？灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。灵敏 度Pr的定义是，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 接收光功率（Pmin,并以dBm为单位.p min（w）灵敏度表不光接收机调整到最正确状态时，能够接收微弱光信号的 力量。7、什么是误码和误码率？由于噪声的存在，放大器输出的是一个随机过 程，其取样值是随机变最，因此在判决时可能 发生误判，把放射的“0”码误判为“1”码， 或把“1”码误判为“0”码。光接收机对码元 误

19、判的概率称为误码率8、什么是动态范围？动态范围（DR）的定义是：在限定的误码率条件 下，光接收机所能承受的最大平均接收光功率（P） max和所需最小平均接收光功率Pmin 的比值,用dB表示。DK = l0lgma, （dB）mln态范围是光接收机性能的另一个重要指标，它 表示光接收机接收强光的力量9、数字光纤通信对线路码型的要求.数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保 证传输的透亮性，详细要求有：（1）能限制信号带宽，减小功率谱中的凹凸频重量。 这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳 定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的 灵敏度。2）能给光接收机供应足够的定时信 息。因而应尽可能削减

20、连“ 1 ”码和连“0”码 的数目，使“1”码和“0”码的分布匀称保证 定时信息丰富。（3）能供应肯定的冗余码，用 于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速 光纤通信系统，应适当削减冗余码，以免占用 过大的带宽。10、数字光纤通信系统中常用的码型种类.mBnB码：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niB,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我们国家 3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型 是5B6B码第五章学问点小结1、SDH的优点.（1） SDH采纳世界上统的标准传输速率等级。 最低的等级也就是最基本的模块

21、称为STUT,传 输速率为155. 520 Mb/s； 4个STM-1同步复接 组成STM-4,传输速率为622. 080 Mb/s； 16个 STM-1组成STMT6,传输速率为2488. 320 Mb/s,以此类推。（2） SDH各网络单元的光接 口有严格的标准法律规范。因此，光接口成为 开放型接口，这有利于建立世界统一的通信网 络。标准的光接口综合进各种不同的网络单 元，简化了硬件，降低了网络本钱。3）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。（4）采纳数字同 步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必 进行码速

22、调整，简化了复接分接的实现设施， 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。（5）采纳数字交 叉连接设施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，既提高了资源采用率，又增加了网络的 抗毁性和牢靠性。SDH采纳了 DXC后，大大提高 了网络的敏捷性及对各种业务量变化的适应力 量，使现代通信网络提高到个崭新的水平。2、SDH传输网的主要组成设施.SDI1传输网由SD11终端设施、分插复用设施ADM. 数字交叉连接设施DXC等网络单元以及连接它 们的（光纤）物理链路构成SDH的帧结构（STM-l）oSDH帧结构是实现数字同步时分复用、

23、保证网络 牢靠有效运行的关键。图给出SDII帧一个STMN 帧有9行，每行由270XN个字节组成。这样每Mb/so字节发送挨次为：由上往下逐行发送, 每行先左后右4、SDH的主要复用步骤是和.6、我们国家STM-1复用结构允许哪些支路接 口？假如全部的支路信息都来源于2Mbit/s,问 STM - 1信息流中可传输多少2Mbit/s信号？相 当于可传输多少个话路？7、SDH系统STM-1模块的帧结构为9行270列字节,每字节8bit,帧周期125 u s,计算 STM1模块的比特传输速率.9*270*8*8000=155. 520mb/s8、VC-4是STM-1帧结构中的信息负荷区域， 计算比

24、特传输速率.第三章3.4比拟半导体激光器（LD）和发光二极管（LED） 的异同？答：不同之处：工作原理不同，LD发光是受激 辐射光，LED放射的是自发辐射光。LED不需要 光学谐振腔，而LD需要。和LD相比，LED输出 光功率小，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，而且制造工艺简洁，价格低廉，所以LED 的主要应用场合是小容量短距离通信系统，而 LD主要用于长距离大容量通信系统。相同之处： 使用的半导体材料相同，结构相像，LED和LD 大多使用双异质结结构，把有源层夹在P型和N 型限制层中间。3. 19光与物之间的互作用过程有哪些？答：光与物质之间的三

25、种相互作用包括受激汲 取、自发辐射和受激辐射。受激汲取：在正常状态下，电子处于低能级E1, 在入射光作用下，它会汲取光子的能量跃迁到 高能级E2,上，这种状态称为受激汲取。自发辐射：在高能级E2的电子是不稳定的，即 使没有外界的作用，也会自动的跃迁到低级能 级E1上与空穴复合，释放的能量装换为光子辐 射出去，这种跃迁称为自发辐射。受激辐射：在高能级E2的电子，收到入射光的 作用，被迫跃迁究竟能级E1上与空穴复合，释 放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。 3. 20什么是粒子数反转？什么状况下能实现光 放大？答：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E

26、1上的粒 子数N1是大于高能级E2上的粒子数N2的，入 射的光信号总是被汲取。为了获得光信号的放 大，必需将热平衡下的能级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 子数反转分布。3. 21什么是激光器的阈值条件？答：对于给定的器件，产生激光输出的条件就 是阈值条件。在阈值以上，器件已经不是放大 器，而是一个振荡器或激光器。3. 24什么是雪崩倍增效应？答：雪崩光电二极管工作是外加高反向偏压， 在PN结内部形成一高电场区，入射功率产生的 电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很 高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过 程中与价带中

27、的束缚电子碰撞，使晶格中的原 子电离，产生新的电子空穴对.新的电子空穴 对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产 生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重 复，使载流子和反向光生电流快速增大，这个 物理过程称为雪崩倍增效应。3. 26光检测过程中都有哪些噪声？答：光检测器的噪声主要包括由光生信号电流 和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的 热噪声。热噪声来源于电阻内部载流子的不规 章运动。散粒噪声源于光子的汲取或者光生教 流子的产生，具有随机欺侮的特性。光生信号 电流产生的散粒噪声称为量子噪声，这种噪声 的功率与信号电流成正比，因此不行能通过增 加信号光功率提高信噪比。在没有外界入射光 的作

28、用下，光检测器中仍旧存在少量载流子的 随机运动，从而形成很弱的散粒噪声，成为暗 电流噪声。所以在有信号光作用的时间内，主 要考虑量子噪声和热噪声，而在没有信号光的 期间，主要考虑暗电流噪声和热噪声。4.1激光器产生驰张震荡和自脉动现象的机理 是什么？它的危害是什么？应如何消退这两种 现象的产生？答：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲消 失幅度渐渐衰减的震藩，称为驰张震藩，它消 失的后果是限制调制速率，当最高调制频率接 近驰张震荡频率时，波形失直严峻，会使光接 收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最 高调制频率应低于驰张振荡频率。某些激光器 在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流到达 某个范围时

29、，输出光脉冲消失持续等幅的高频 震荡，这种现象称为自脉动现象，自脉动频率 可达2GHz,严峻影响LD的告知调制特性。4. 2LD为什么能产生码型效应？其危害及消退 方法是什么？答：半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光 脉冲和输入电流脉冲之间存在一个初始延迟时 间，称为光电延迟时间。当光电延迟时间与数 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。严峻时可能使码丧失， 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”码后消失“1”码, 其脉冲明显变小而且连“0”码数目较多，调制 速率越高，这种效应越明显，码型效应的消退

30、 方法是用适当的“过调制”补偿方法。4. 8在数字光接收机中为什么要设置AGC电 路？答：自动增益掌握使光接收机具有较宽的动态 范围，以保证在入射光强度变化时输出电流基 本恒定，由于使用条件不同，输入光接收机的 光信号大小会发生变化，为实现宽动态范围， 采纳AGC是特别必要的。AGC 一般采纳接收信号 强度检测及直流运算放大器构成的反应掌握电 路来实现，对于APD光接收机，AGC掌握光检测 器的偏压和放大器的增益，对于P1、光接收机, AGC只掌握放大器的增益。4. 9数字光接收机量子极限的含义是什么？答：光接收机可能到达的最高灵敏度，这个极 限值是由量子噪声打算的，所以称为量子极限 4. 1

31、0已测得某数字光接收机的灵敏度为10 u W, 求对应的dBm值W： Pr=101g（P）min （mW） = -20dBm 4. 11在数字光纤通信系统中，选择码型时应考 虑那几个因素？答：能限制信号带宽，减小功率谱中的凹凸频 重:量；能给光接收机供应足够的定时信息；能 供应肯定的冗余度，用于平衡码流，误码检测 和公务通信，但对高速光纤通信系统，应适当 减小冗余度，以免占用过大的带宽。4. 12光接收机有哪些噪声？答：主要有两种：一是光检测噪声，包括量子 噪声，暗电流噪声及由APD的雪崩效应产生的 附加噪声，这是一种散弹噪声，由光子产生光 生电流过程的随机性所引起，即使输入信号光 功率恒定时

32、也存在。二是热噪声及前置放大器 的噪声，热噪声是在特定的温度卜.由电子的热 运动产生，任何工作于肯定零度以上的器件都 是存在的，在共接收机中主要包括光检测器负 载电阻，前置放大器输入电阻的热噪声前置放 大器的噪声，严格来说也是一种散粒噪声，但 因这是由电域的载流子的随机运动引起的，可 以通过噪声系数或噪声等效温度与热噪声一 并进行计算，所以经前置放大器的噪声和电阻 热噪声合称为前置放大器噪声14光纤通信中常用的线路码型有扰码，mBnB 码和插入码。4. 15光放射机中外调制方式有哪些类型？内调 制和外调制各有什么优缺点？答:外调制有电折射调制器,电汲取MQW调制 器和M-Z干涉型调制器。内调制

33、的优点是简洁, 经济，易实现，适用于半导体激光器LD和发 光二极管LED；缺点是带来输出光脉冲的相位 抖动，是光纤的色散增加，限制了容量的提高。 外调制的优点是可以削减明啾，不但可以实现 00K方案，也可以实现ASK, FSK, PSK等调制 方案，缺点是本钱高，不易实现。第五章5.1为什么要引入SDH?答：目前光纤大容量数字传输都采纳同步时分 复用（TDM）技术，狂用又分为假设干等级，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）o PDH早在1976年就实现了 标准化，目前还大量使用。随着光纤通信技术 和网络的进展，PDH遇到了很多困难。在技术快 速进展的推动下，

34、美国提出了同步光纤网（SONET） . 1988 年，ITU-T 参照 SONET 的概念, 提出了被称为同步数字系列（SDH）的法律规范 建议。SDH解决了 PDH存在的问题，是一种比拟 完善的传输体制，现在得到大量应用。这种传 输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和 卫星干线传输。5.8简述PDH和SDH的特点。答：PDH的特点：我们国家和欧洲、北美、日本 各自有不同的PDH数字速率等级体系，这些体 系互不兼容，使得国际互通很困难；PDH的高次 群是异步复接，每次复接要进行一次码速调整, 使得复用结构相当简单，缺乏敏捷性；没有统 一的光接口； PDH预留的插入比特较少，无法适 应新一代网

35、络的要求；PDH没有考虑组网要求， 缺少保证牢靠性和抗毁性的措施。SDH的特点：SDH有一套标准的世界统一的数 字传输速率等级结构;SDH的帧结构是矩形块状 结构，低速率支路的分布规律性极强，使得上 下话路变得极为简洁；SD11帧结构中拥有丰富的 开销比特，用于不同层次的OAM,预留的备用字 节可以进步满意网络管理和智能化网络进展 的需要；SDH具有统一的网络点接口，可以实现 光路上的互通;SI川采纳同步和敏捷的复用方 式，便于网络调度；SDH可以承载现有的TDU业 务，也可以支持ATM和IP等异步业务。 第七章7.1EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方 式？答：掺锂光纤放大器（EDFA）的

36、工作原理：在掺 银光纤（EDF）中，饵离子（Er3+）有三个能级：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（Pump,抽运）光的光子能量等于能级3 和能级1的能量差时，银离子汲取泵浦光从基 态跃迁到激发态（1-3） .但是激发态是不稳定 的，Er3+很快返回到能级2。 假如输入 的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能 量差，那么处于能级2的Er3+将跃迁到基态（2- 1）,产生受激辐射光，因而信号光得到放大。 由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换 为信号光的结果。为提高放大器增益，应提而 对泵浦光的汲取，使基态锂离子尽可能跃迁到 激

37、发态。EDFA的应用方式：中继放大器：在光纤线路上 每隔肯定的距离设置一个光纤放大器，以延长 干线网的传输距离）前置放大器：置于光接收 机的前面，放大特别微弱的光信号，以改善接 收灵敏度。作为前置放大器，对噪声要求特别 苛刻。后置放大器：置于光接收机的后面，以 提高放射机功率。对后置放大器噪声要求不高, 而饱和输出光功率是主要参数。7. 2对于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA,哪 一种泵浦方式的功率转换效率高？哪一种泵浦 的噪声系数小？为什么？答：980nm泵浦方式的功率转换效率高，980nm 泵浦的噪声系数小，由于更简洁到达激发态。7.4、 光交换有哪些方式？答：光交换主要有三种方

38、式：空分光交换、时 分光交换、波分光交换空分光交换的功能是：使光信号的传输通路在 空间上发生转变。空分光交换的核心器件是光 开关。光开关有电光型、声光型和磁光型等多 种类型，其中电光型光开关具有开关速度快、 串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。 时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换 原理实现交换功能的。时分复用是把时间划分 成帧，每帧划分成N个时隙，并安排给N路信 号，再把N路信号更接到一条光纤上。首先使 时分复用信号经过分接器，然后使这些信号分 别经过不同的光延迟器件，最终用复接器把这 些信号重新组合起来。波分光交换（或交叉连接）是以波分或用原理为 基础，采纳波长选择或波长变换的方

39、法实现交 换功能的。为了实现波分交换，N条输入光纤承 载的波分复用光信号首先分别通过解复用器分 为W个不同波长的光信号，然后全部51棚个波 长用空分光交换器进行交叉连接，最终复用器 复接到N条输出光纤上，在没有波长变换器的 条件下，需对应每个波长配置一个空分交换器, 所以共需W个。7. 5光孤子通信的原理是什么？答：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）。光孤子的形成是光纤的群速度色散和非线 性效应相互平衡的结果。采用光孤子作为载体 的通信方式称为光孤子通信。光孤子通信的传 输距离可达上万公里，甚至几万公里，目前还 处于试验阶段。光孤子源

40、产生一系列脉冲宽度 很窄的光脉冲，即光孤子流，作为信息的载体 进入光调制器，使信息对光孤子流进行调制。 被调制的光孤子流经掺银光纤放大器和光隔离 器后，进入光纤进行传输。为克服光纤损耗引 起的光孤子减弱，在光纤线路上周期地插入 EDFA,向光孤子注入能量，以补偿因光纤传输 而引起的能量消耗，确保光孤子稳定传输。在 接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光孤 子所承载的信息。光纤通信考试题一、简答题（50分）1什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的缘由是什 么？硅光纤的光谱衰减曲线说明存在三个低损 耗窗口，这三个窗口分别是多少。（5分） 2什么是色散？色散对光信号有什么影响？单 模光纤中有哪几种色散？多模

41、光纤中有哪几种 色散？单模光纤的零色散波长在什么位置？色 散位移光纤是采纳什么原理制成的？ （10分） 3构成激光器的三个基本条件是什么？半导体 激光器的PN结工作在什么偏置状态？何谓激光 器的阈值电流？激光器的阈值电流与使用温 度、使用时间有什么关系？ （1（）分）4光检测器使用时加什么样的偏压？什么是半 导体的光电效应？什么是雪崩倍增效应？ （10 分）5PDH的基群的复接是采纳的字节间插时分复用 还是比特间插时分复用方式得到的？高次群 呢？ SDH的主要组:用步骤是什么？ SDH网络的 常用设施主要包括什么？ （5分）6EDFA的典型泵浦波长是多少？ EDFA的工作波 长是多少？画出ED

42、FA的工作能级图，简述EDFA 的工作原理。（10分）二、计算题（50分）7光纤纤芯直径为8mn,纤芯折射率nl = 1.468, 包层折射率n2=l. 464,工作波长为1300nm,计 算下歹U参数SW-W =。1。8296 （10分）（1）光纤参数V,它是单模光纤吗？（2）该光 纤变成多模工作的波长？（3）数值孔径；（4）最大可接受角。8注入单模光纤的半导体激光器功率为1m肌在 光纤输出端光电探测器的最小接受光功率为 10nW,在1.3um波段工作，光纤衰减系数是 0.5dB/km,问无需中继器的最大光纤长度。（5 分）9半导体材料GaAs的Eg=l. 43eV, InGaP的 Eg=0

43、. 96eV,分别求出这两种材料组成的半导体 激光器的放射波长。1 eV = 1.6 X 10 19 J （焦耳）（5分）10、有64个10Gb/s信道使用WDM技术复用到 同一根光纤上，系统的中继距离为100km,求系统的容量是多少？ （5分）11、光电二级管的响应度为0.85A/W,饱和输入 光功率为L5mW,当入射光功率为ImK时，产生 的光电流是多少？ （5分）12、对于长度为80km,色散系数为17. 46ps/nm. km的单模光纤，需要多长的色散系 数为-65ps/nm. krn的色散补偿光纤进行补偿？（5分）13、EDFA的噪声指数为5,增益是25dB,输入 信号信噪比SNR=30dB,输入信号功率为10 u肌 计算EDFA的输出信号功率（用dBm）和信噪比（用 dB 表示）。lg2=0. 3 （10 分）14、SDH系统STM16模块的帧结构为9行270X 16列字节，每字节8bit,帧周期125 P s，计算STM 16模块的比特传输速率。（5分）