光纖通信重點(diǎn)考點(diǎn)

1、典型例題STM-1光幀的結(jié)構(gòu)包含哪幾部分？傳輸速率是如何定義的？激光是通過什么產(chǎn)生的（C）受激輻射多模光纖： 纖芯內(nèi)傳輸多個(gè)模式的光波，纖芯直徑較大（50 mm左右），適用于中容量、中距離通信。 光纖的單模工作條件為 0V2.4048 多模工作條件為 V2.4048 2. 單模光纖：纖芯內(nèi)只傳輸一個(gè)最低模式的光波，纖芯直徑很?。◣讉€(gè)微米），適用于大容量、長距離通信。受激吸收：在外來入射光的作用下，處在低能級(jí)上的電子可以吸收入射光子的能量而躍遷到高能級(jí)上 。數(shù)值孔徑: 入射到光纖端面的光線并不能全部被光纖所傳輸，只是在光纖端面臨界入射角范圍內(nèi)的入射光可以在光纖內(nèi)傳輸，取這個(gè)角度的正弦值稱為數(shù)值孔

2、徑。1.光纖通信是以（ A ）為載體，光纖為傳輸媒體的通信方式。 A.光波 B.電信號(hào) C.微波 D.衛(wèi)星 2.要使光纖導(dǎo)光必須使（ B ） A.纖芯折射率小于包層折射率 B.纖芯折射率大于包層折射率 C.纖芯折射率是漸變的 D.纖芯折射率是均勻的 3.（ D ）是把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件 A.激光器 B.發(fā)光二極管 C.光源 D.光檢測器4.SDH傳輸網(wǎng)最基本的同步傳送模塊是STM-1，其信號(hào)速率為（ A ）kbits。 A.155520 B.622080 C.2488320 D.9953280 5.CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名為SDH。A、1985B、1970C、1

3、988D、19906.摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作波長為（ B ）nm波段。 A.1310 B.1550 C.1510 D.850 7.發(fā)光二極管發(fā)出的光是非相干光，它的基本原理是（ B ）。 A.受激吸收 B.自發(fā)輻射 C.受激輻射 D.自發(fā)吸收8.光纖通信指的是（ B ） A .以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式 B .以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式 C .以光波作載波、以電纜為傳輸媒介的通信方式9.弱導(dǎo)光纖中纖芯折射率n1和包層折射率n2的關(guān)系是( A ) A.n1n2 B.n1=n2 C.n1n2 D.n12.405 B. V3.832 D.V3.83212.光纖包

4、層需要滿足的基本要求是( A ) A.為了產(chǎn)生全反射，包層折射率必須比纖芯低 B. 包層不能透光，防止光的泄漏 C.必須是塑料，使得光纖柔軟 D.包層折射率必須比空氣低13.在激光器中，光的放大是通過（A）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的光學(xué)諧振腔來實(shí)現(xiàn)的泵浦光源來實(shí)現(xiàn)的外加直流來實(shí)現(xiàn)的14.STM-64信號(hào)的碼速率為(D)A155.520Mb/sB622.080Mb/sC2488.320Mb/sD9953.280Mb/s15.數(shù)字光接收機(jī)的靈敏度Pr=100微瓦，則為（ A）dBm。A-10B10C-20D-3016.光纖的數(shù)值孔徑與( C )有關(guān)。 A. 纖芯的直徑 B. 包層的直徑 C.

5、 相對(duì)折射指數(shù)差 D. 光的工作波長17.EDFA中將光信號(hào)和泵浦光混合起來送入摻鉺光纖中的器件是( B ) A.光濾波器 B.光耦合器 C.光環(huán)形器 D.光隔離器18.STM-1的幀結(jié)構(gòu)中，AU指針區(qū)域的位置是在（ D ） A第4列，13行 B第4列，19行 C13列，第4行 D19列，第4行19.摻鉺光纖放大器的工作波長所處范圍是（ D ） A0.85 m0.87 m B1.31 m1.35 m C1.45 m1.55 m D1.53 m1.56 m20.SDH傳輸網(wǎng)最基本的同步傳送模塊是STM-1，其信號(hào)速率為（A）kbits。A、155520B、622080C、2488320D、995

6、328021.STM4每秒可傳輸?shù)膸瑪?shù)是(D)A.1000B.2000C.4000D.8000 1、NA表示光纖接受和傳輸光的能力，NA越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)。（）2、采用雪崩光電二極管（APD）的要求是有較高的偏置電壓和復(fù)雜的溫度補(bǔ)償電路。（）6、幀結(jié)構(gòu)是由段開銷和有效信息載荷組成的。（）10、段開銷分為SOH和LOH，前者占前3行，后者占59行。（）1. 今后光纖通信的發(fā)展主方向是_擴(kuò)大通信容量、延長中繼距離2. LD屬于受激發(fā)射發(fā)光，而LED屬于_自發(fā)輻射_發(fā)光。3. SDH傳輸系統(tǒng)每秒傳送8000幀STM-16幀，則該系統(tǒng)的傳送速率為_2.488Gbit/s(或2488.32Mbi

7、t/s)_。4. 在SDH網(wǎng)中，為了網(wǎng)絡(luò)的OAM，在SDH的幀結(jié)構(gòu)中設(shè)置了段開銷和_通道開銷(或路開銷)_。5. EDFA_不能_(能/不能)對(duì)1.3m的光信號(hào)進(jìn)行放大。 6. 摻鉺光纖放大器EDFA的應(yīng)用方式有三種，即 中繼放大器、前置放大器和線路放大器。7. 光纖可分為單模光纖和多模光纖 ，其中多模光纖又可以分為 突變型多模光纖 和 漸變型多模光纖8. 光和物質(zhì)相互作用時(shí)，存在的三種基本躍遷過程是 受激吸收、受激輻射 和 自發(fā)輻射9. 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的兩種傳輸體制為 PDH 和 SDH 。10. 1966年7月，英籍華人（高錕）博士從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性

8、11. 光在光纖中傳輸是利用光的（折射）原理。12. 數(shù)值孔徑越大，光纖接收光線的能力就越(強(qiáng))，光纖與光源之間的耦合效率就越(高)13. 光纖通信系統(tǒng)中最常用的光檢測器有：（PIN光電二極管；雪崩光電二極管）。14. 光纜由纜芯、(加強(qiáng)元件(或加強(qiáng)芯)和外護(hù)層組成。15. 按光纖傳導(dǎo)模數(shù)量光纖可分為多模光纖和(單模光纖)。16. 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。17. 數(shù)值孔徑表示光纖的集光能力，其公式為。18. 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。19. 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。20. 光纖單模傳

9、輸時(shí)，其歸一化頻率應(yīng)小于等于2.405。21. SDH的STMN是塊狀幀結(jié)構(gòu)，有9行，270N列。22. 光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成。1. 光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？簡述各部分作用。P218（1-2） 答：光纖通信系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和光纖線路三個(gè)部分組成。發(fā)射機(jī)又分為電發(fā)射機(jī)和光發(fā)射機(jī)。相應(yīng)地，接收機(jī)也分為光接收機(jī)和電接收機(jī)。電發(fā)射機(jī)的作用是將信(息)源輸出的基帶電信號(hào)變換為適合于信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)，包括多路復(fù)接、碼型變換等：光發(fā)射機(jī)的作用是把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度地注入光纖線路。光發(fā)射機(jī)由光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器組成，光源是光發(fā)射機(jī)的核心。光發(fā)射機(jī)的性能基

10、本取決于光源的特性；光源的輸出是光的載波信號(hào)，調(diào)制器讓攜帶信息的電信號(hào)去改變光載波的某一參數(shù)(如光的強(qiáng)度)。光纖線路把來自于光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)，以盡可能小的畸變(失真)和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光纖、光纖接頭和光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體，接頭和連接器是不可缺少的器件。光接收機(jī)把從光纖線路輸出的產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)還原為電信號(hào)。光接收機(jī)的功能主要由光檢測器完成，光檢測器是光接收機(jī)的核心。電接收機(jī)的作用一是放大，二是完成與電發(fā)射機(jī)相反的變換，包括碼型反變換和多路分接等。2. 比較半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）的異同。P229（3-4） 答 LD和LED的不同之處：

11、工作原理不同，LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。LED不需要光學(xué)諧振腔，而LD需要。和LD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(jià)格低廉。所以，LED的主要應(yīng)用場合是小容量（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LED的相同之處： 使用的半導(dǎo)體材料相同、結(jié)構(gòu)相似，LED和LD大多采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）結(jié)構(gòu)，把有源層夾在P型和N型限制層之間。3. 光與物質(zhì)間的相互作用過程有哪些？并分別解釋其含義。P234（3-19） 答：光與物質(zhì)之間的三種相互作用包括受激吸收、自

12、發(fā)輻射和受激輻射。 (1)受激吸收。在正常狀態(tài)下，電子處于低能級(jí)E1，在入射光作用下，它會(huì)吸收光子的能量躍遷到高能級(jí)E2上，這種躍遷稱為受激吸收。 (2)自發(fā)輻射。在高能級(jí)E2的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用，也會(huì)自動(dòng)地躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量轉(zhuǎn)換為光子輻射出去，這種躍遷稱為自發(fā)輻射。 (3)受激輻射。在高能級(jí)E2的電子，受到入射光的作用，被迫躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量產(chǎn)生光輻射，這種躍遷稱為受激輻射。4. 按照纖芯剖面折射率分布不同，光纖可分為哪兩種形式？解釋其含義。 階躍折射率光纖和漸變型多模光纖。5. 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)（6點(diǎn)）？答：容許頻帶很寬，傳輸容量很

13、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；泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。知識(shí)點(diǎn)第一章 概論1、誰提出了現(xiàn)代光纖通信？【高錕&霍克哈姆】2、光纖通信用的是【近紅外光】（波長約1m，頻率約300THz）3、光纖是由絕緣的【石英（SiO2）】材料制成的。4、【簡答題】光纖通信的優(yōu)點(diǎn)（6點(diǎn)）？答：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?。豢闺姶鸥蓴_性能好；泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。第二章 光纖和光纜1、光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。纖芯的折射率比包層稍高，損耗

14、比包層更低，光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸。2、光纖結(jié)構(gòu)：（由內(nèi)到外）纖芯，包層，涂覆層。作用：纖芯：光能量傳輸?shù)耐ǖ?；包層：為光的傳輸提供反射面和光隔離以及機(jī)械保護(hù)作用；涂覆層：保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械擦傷。一般為硅橡膠材料或聚丙乙烯。3、光纖分類：按光纖的制造材料不同分類：石英光纖和塑料光纖；按光纖的折射率分布不同分類：階躍型光纖和漸變型光纖；按光纖傳播模式分類：多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)；模式：光纖可以看成是導(dǎo)引電磁能量沿光纖長度方向傳播的光波導(dǎo)，被導(dǎo)電磁波稱為導(dǎo)波模式。多模光纖:當(dāng)纖芯遠(yuǎn)大于光波波長（約1um）時(shí)，傳輸會(huì)存在多個(gè)傳輸模式，光纖稱為多模光纖。4、光纖類型：突變型多

15、模光纖（多模階躍折射率光纖）；纖芯直徑2a=5080m，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。帶寬只有1020 MHzkm，一般用于小容量（8 Mb/s以下）短距離（幾km以內(nèi)）系統(tǒng)。漸變型多模光纖（多模漸變折射率光纖）；這種光纖一般纖芯直徑2a為50m，光線以正弦形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變小。漸變型多模光纖的帶寬可達(dá)12 GHzkm，適用于中等容量（34140 Mb/s）中等距離（1020 km）系統(tǒng)單模光纖。折射率分布和階躍型光纖相似，纖芯直徑只有810 m，光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播。因?yàn)檫@種光纖只能傳輸一個(gè)模式（只傳輸主模），所以稱為單模光纖

16、，其信號(hào)畸變很小。5、全反射：數(shù)值孔徑：根據(jù)全反射原理，定義臨界角c的正弦為數(shù)值孔徑（NA）（n0=1）NA表示光纖接收和傳輸光的能力。NA的選擇1）NA越大，纖芯對(duì)光能量的束縛越強(qiáng)，光纖抗彎曲性能越好；2）NA越大，經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號(hào)畸變?cè)酱蟆?【計(jì)算題】設(shè)光纖的纖芯折射率n1=1.500，包層折射率n2=1.485。求:1）相對(duì)折射率差；（2）數(shù)值孔徑NA；（3）入射臨界角max 。解：（1）相對(duì)折射率差： 0.01（2）數(shù)值孔徑NA： 0.21（3）入射臨界角max： 12.12-V：光纖的歸一化頻率; n1：纖芯折射率;：相對(duì)折射率差；：傳輸光波長。6、歸一化頻率V：單模傳輸條件：

17、歸一化頻率 7、 傳輸模數(shù)（模的數(shù)量）：對(duì)于階躍（突變型）光纖，g，其模式數(shù)目為對(duì)于漸變型光纖, g，其模式數(shù)目為-【計(jì)算題】如果纖芯直徑 數(shù)值孔徑NA=0.275,工作波長 計(jì)算漸變折射率的模式數(shù)量。解：-第三章 通信用光器件1、光與物質(zhì)的三種相互作用：受激吸收，自發(fā)輻射和受激輻射。受激輻射的光子與原光子具有相同的波長、相位和傳播方向受激吸收：（產(chǎn)生光放大的主要原因）光經(jīng)過晶體時(shí)，受激吸收占主要地位，光被衰減吸收。2、【簡答題】受激輻射和自發(fā)輻射產(chǎn)生的光的特點(diǎn)很不相同：答：受激輻射光的頻率、相偏振態(tài)和傳播方式與入射光相同，這種光稱相干光；自發(fā)輻射光是由大量不同激發(fā)態(tài)的電子自發(fā)躍遷產(chǎn)生的，其頻

18、率和方向分布在一定范圍內(nèi)，相位和偏振態(tài)是混亂的，這種光稱為非相干光。-【計(jì)算題】理論指出，LD的縱模頻率間隔 ，其中n是諧振腔內(nèi)半導(dǎo)體材料的折射率，L是諧振腔長度。若某一GaAs激光二極管的=850nm，L=0.5mm，n=3.7，試求該激光器的縱模波長間隔。解：-3、發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管（LED）的工作原理與激光器（LD）不同，LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光；LED與LD結(jié)構(gòu)相似，采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）結(jié)構(gòu)；正面發(fā)光型LED側(cè)面發(fā)光型LEDLED分類和激光器相比，發(fā)光二極管輸出光功率較小，光譜寬度較寬，調(diào)制頻率較低；但發(fā)光二極管性能穩(wěn)定，壽命長，輸出光功率線性范圍寬

19、，而且制造工藝簡單，價(jià)格低廉；LED在小容量短距離系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。4、光檢測器：PIN光電二極管；雪崩光電二極管（APD）。PIN光電二極管：兩側(cè)是摻雜濃度很高的P型和N型半導(dǎo)體；雪崩光電二極管（APD）：增加了一個(gè)附加層，倍增區(qū)或增益區(qū)，以實(shí)現(xiàn)碰撞電離產(chǎn)生二次電子空穴對(duì)。-5、光隔離器隔離器是一種非互易性器件；作用：只允許光波往一個(gè)方向傳輸,阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸插入損耗和隔離度是隔離器的兩個(gè)主要參數(shù)插入損耗值為1dB，隔離度的典型值為40-50dB。第四章 光端機(jī)靈敏度： Pr=10lgPmin（W）10-3（dBm） （Pmin為輸入最小光功率） 第五章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)1、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)兩種傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）和同步數(shù)字系列（SDH）。2、同步數(shù)字系列（SDH）傳輸網(wǎng)，由SDH終接設(shè)備（或稱SDH終端復(fù)用器TM）、分插復(fù)用設(shè)備ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的（光纖）物理鏈路構(gòu)成。3、SDH幀結(jié)構(gòu)： 一個(gè)STM-N有9行，每行由270N個(gè)字節(jié)組成 段開銷（SOH）SDH幀結(jié)構(gòu)組成 信息載荷（