《光纖通信》作業(yè)(2016.1.28)2

《光纖通信》作業(yè)（2016.1.30）1、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：（1）傳輸容量大（2）傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)（3）信號(hào)泄漏小，保密性好。（4）（5）（6）便。2、光纖通信的缺點(diǎn)：（1）抗拉強(qiáng)度低。（2）連接困難。（3）怕水。簡(jiǎn)述光纖通信系統(tǒng)的主要組成部分。（1）（2）光源（光發(fā)送機(jī)、（3）光檢測(cè)器（光接收機(jī)（4）（5）光放大器（光中繼器。1.4850nm1310nm、1550nm三種？由于目前使用的光纖均為石英光纖，而石英光纖的損耗——波長(zhǎng)特性中有三個(gè)低損耗的波長(zhǎng)區(qū)，即波長(zhǎng)為850nm、1310nm、1550nm三個(gè)低損耗區(qū)。為此，光纖通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)只能是選擇在這三個(gè)波長(zhǎng)窗口。什么影響？1（1）（2）散射和（3）輻射。2、光纖的損耗系數(shù)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)功率損失，造成信號(hào)接收困難。1550nm5km長(zhǎng)的光纖線路25%，則該光纖的損耗系數(shù)為多少？與什么有關(guān)？瑞利散射是由于光纖內(nèi)部的密度不遠(yuǎn)勻引起的，從而使折射率沿縱向產(chǎn)生不長(zhǎng)小，帶有隨機(jī)起伏的不均勻物質(zhì)時(shí)，改變了傳輸方向，產(chǎn)生了散射。2、瑞利散射損耗的大小與

成正比。光纖中產(chǎn)生色散的原因是什么？色散對(duì)通信有什么影響？1、光纖的色散是由于光纖中所傳輸?shù)墓庑盘?hào)不同的頻率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的傳輸信號(hào)畸變的一種物理現(xiàn)象。12、色散會(huì)導(dǎo)致傳輸光脈沖的展寬，繼而引起碼間干擾，增加誤碼。對(duì)于高速率長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)而言，色散是限制系統(tǒng)性能的主要因素之一。中主要存在什么色散？1（1）（2）散和（3）模式間色散。2、單模光纖中主要是波導(dǎo)色散。3、多模光纖中主要是模式間色散。響較小。2.8何謂模式截止？光纖單模傳輸?shù)臈l件是什么？單模光纖中傳輸?shù)氖鞘睱P11么矢量模？1、對(duì)每一個(gè)傳播模來(lái)說(shuō)，在包層中它應(yīng)該是衰減很大，不能傳輸。如果一個(gè)為該傳播模被截止。所以一個(gè)傳播模在包層中的衰減常數(shù)W=0時(shí)，表示導(dǎo)模截止。2、單模光纖傳輸條件：歸一化頻率V≤2.4053、單模光纖中傳輸?shù)氖荓P01模，對(duì)應(yīng)的矢量模是HE11模。4、截止波長(zhǎng)由下式計(jì)算：5、LP模對(duì)應(yīng)的矢量模是：TE,TM,HE。11 01 01 21LD有哪些特性？LED有哪些特性？1（1、相同點(diǎn)：DD都可以用作通信光源。（2、不同點(diǎn)：DD是自發(fā)輻射。2LD的光譜線窄，適宜于高速率系統(tǒng)。3、LED有以下特性：LED沒(méi)有閾值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其譜線較寬，適用于要求較低的場(chǎng)合。LD值電流與激光器的使用溫度、使用時(shí)間有什么關(guān)系？1、LD加正向偏置電壓用以克服PN結(jié)中自建場(chǎng)的影響，從而降低勢(shì)壘，以形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。2、激光器閾值電流是指：滿足克服諧振腔內(nèi)損耗而產(chǎn)生激光的最小的外加激勵(lì)電流。3、激光器的閾值電流與溫度和使用時(shí)間成正比關(guān)系。3.4已知半導(dǎo)體材料GaAs（鎵砷）的禁帶寬度Eg=1.43ev，InGaAsP（銦鎵砷2磷（普朗h=6.626×10-34J·S，1ev＝1.6×10-19J）1（1）GaAs組成的半導(dǎo)體激光器的發(fā)射頻率為：（2、發(fā)射波長(zhǎng)為：2（1）InGaAsP組成的半導(dǎo)體激光器的發(fā)射頻率為：（2）發(fā)射波長(zhǎng)為：LDLD為什么一定要加偏置電流？偏置電流應(yīng)加多大才合適？若偏置電流加得過(guò)大或LD的調(diào)制特性會(huì)產(chǎn)生什么影響？1、對(duì)LD驅(qū)動(dòng)電路和偏置電路的要求是：輸出的光脈沖峰值保持恒定。光脈沖的通斷比應(yīng)>>10。激光發(fā)射的時(shí)間必須遠(yuǎn)短于碼無(wú)時(shí)間。采用阻尼電路以避免張弛振蕩。2、因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器（LD）是閾值器件，只有外加驅(qū)動(dòng)電流超過(guò)閾值后，置電流。3、偏置電流的選取原則是略小于閾值電流。4（1）偏置電流太小了，需要較大的數(shù)據(jù)電流才能滿足閾值條件。（2）產(chǎn)生較大的熱量，以及壽命的縮短。某數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器（LD）光功率慢慢下降，試分析其原因并提出解決辦法。3PAGEPAGE51、激光器的閾值電流會(huì)隨溫度升高及老化（使用時(shí)間長(zhǎng)）而提高，閾值電流增加以后，輸出光功率就會(huì)下降。（1溫度升高（2（化。2路致冷來(lái)解決。（2）如果是使用時(shí)間長(zhǎng)（老化）引起輸出光功率慢慢下降，可以使用自動(dòng)功率控制電路（APC）增加偏置電流來(lái)解決。3.9在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，選擇線路碼型時(shí)，要考慮哪幾個(gè)因素？字變換碼（mBnB碼）和插入碼（Mb1H碼）mBnB碼時(shí)，線路碼速將比原來(lái)的信號(hào)碼速提高多少？某數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，信息5B6B4B1H線路碼速又為多少？1、線路碼型選取的基本原則包括：取。應(yīng)有不中斷業(yè)務(wù)，進(jìn)行誤碼檢測(cè)的能力。應(yīng)力求降低線路傳輸?shù)拇a率，或線路傳輸碼率的提高應(yīng)盡可能少。應(yīng)具有盡可能簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的變換方案。傳輸中發(fā)生誤碼時(shí)，誤碼擴(kuò)散范圍和誤碼增值低。（1）（2）字變換碼和3）插入碼三種類型。2（1（B碼輸出用對(duì)應(yīng)的另一種“碼字”來(lái)代替。mBnB碼，即將輸入碼流每mnnm均為正整數(shù)，且n＞m。插入碼（mB1H碼）m比特（mB）mBm+1個(gè)碼為一組碼②mB1H碼③mB1P碼等。除擾碼外，字變換碼和插入碼都會(huì)提高線路傳輸速率。3（1）mBnBn/m倍。（2）采用mB1H碼時(shí)，線路碼速將比原來(lái)的信號(hào)碼速提高（m+1）/m倍。4（1）5B6BMbit/s。（2）采用4B1H碼時(shí)，線路碼速為：139.264×(4+1)/4=174.08Mbit/s。4.1PINAPD各自的特點(diǎn)。1、光纖通信系統(tǒng)對(duì)光檢測(cè)器的主要要求包括（1）靈敏度高（）（3）（4）穩(wěn)定可靠。2（1）PIN的特點(diǎn)：增大了耗盡區(qū)的寬度，減小了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的影響，提高了響應(yīng)速度。絕大部分的入射光在本征層內(nèi)I層內(nèi)）被吸收（受激吸收生大量的電子—空穴對(duì)。PINPIN沒(méi)有增益，用在靈敏度要求不高的場(chǎng)合?！狝PD是APD系統(tǒng)的傳輸距離。APD用于長(zhǎng)距離大容量光纖通信系統(tǒng)。4.2.光敏二極管為什么必須工作在反向偏壓狀態(tài)？1、在擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，因?yàn)楣馍d流子的擴(kuò)散速度比耗盡區(qū)內(nèi)光生載流子的漂移沿的拖尾加長(zhǎng)，這影響了光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間，就限制了光電轉(zhuǎn)換速度。2、在反向偏壓情況下，增加了耗盡區(qū)的寬度，縮小了耗盡區(qū)兩側(cè)擴(kuò)散區(qū)的寬度，從而減小了光生電流中的擴(kuò)散分量，反向偏壓也增強(qiáng)了耗盡區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)，加快了光生載流子的漂移速度，有利于加快光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間。什么影響？1、處于反向偏壓下的半導(dǎo)體光電二極管，在無(wú)光照時(shí)，仍有電流流過(guò)，這部分電流稱為暗電流。2、暗電流是由載流子的熱擴(kuò)散形成的，或者是由器件表面和內(nèi)部的缺陷以及有害的雜質(zhì)引起的。暗電流的大小由半導(dǎo)體材料及摻雜濃度決定。3、暗電流與光源無(wú)信號(hào)時(shí)的殘留光一樣，在接收機(jī)中產(chǎn)生噪聲。暗電流的存在限制了光敏二極管所能檢測(cè)的最小光功率，也就是降低了接收機(jī)的靈敏度。試述雪崩光敏二極管（APD）的工作原理。何謂“雪崩效應(yīng)”？APDG與什么有關(guān)？1、處于反向偏置的耗盡層光電二極管，當(dāng)外加的反向偏壓不斷增加時(shí)，耗盡層內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下得到加速，獲得很大的功能。民帶，從而在耗盡層內(nèi)產(chǎn)生新的電子一空穴對(duì)，這種現(xiàn)象稱為碰撞電離。產(chǎn)生第三代載流子。2、碰撞電離的反復(fù)循環(huán)使耗盡層內(nèi)的載流子數(shù)雪崩似的急劇增加，通過(guò)二極管的電流也就猛增，這就是雪崩倍增效應(yīng)。3、雪崩光電二極管（APD）導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換器件。4、APD的電流增益系數(shù)G一般在40～100之間，其變化規(guī)律與外加的偏壓有關(guān)。光纖連接器應(yīng)用在什么地方？影響光纖連接器損耗的因素有哪些？1、光纖連接器是使一根光纖與另一根光纖之間完成活動(dòng)連接的器件，主要用于光源器件尾纖輸出或光電檢測(cè)器尾纖輸入與傳輸光纖之間的連接。2（1）光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如纖芯直徑、數(shù)值孔徑等（2）光纖的相對(duì)位置（如橫向位移、縱向間隙等以及（3）端面狀態(tài)（如形狀、平行度）等。FC型光纖活動(dòng)連接器的原理。1、光行連接器的種類有：（1C（2C（3T（4）5）N（6）J（7）C型連接器；（8）MU型連接器。2、FC型光纖活動(dòng)連接器的原理：針C，而外部結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變。怎么定義光纖耦合器的插入損耗，附加損耗、耦合比和串?dāng)_？1Li：是指一個(gè)指定輸入端口2）Pi和一個(gè)指定的輸出端口4）的輸出功率Po的比值，用分貝表示2、附加損耗Le：是指全部輸入端口2）的輸入光功率Pi出端口（3或4）的輸出光功率Po總和的比值，用分貝（dB）3CR：是指某一個(gè)輸出端口（34）Po端口（3或4）的輸出光功率Po總和的的比值，用分貝（dB）4、串?dāng)_LC：是指一個(gè)輸入端口（1）的輸入光功率Pi與由耦合器泄漏到其他輸入端口（2）的光功率Pr總和的的比值，用分貝（dB）表示光衰減器有幾種，各有什么作用？1、光衰減器是一種用來(lái)降低（改變）（1）衰減器和（2）固定光衰減器。2需要用可變光衰減器進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)來(lái)觀察接收機(jī)的誤碼率。在校正光功率計(jì)時(shí)，也需要光可變衰減器。平太高，就需要串入固定光衰減器。6.1光放大器主要有幾種？各自的實(shí)現(xiàn)機(jī)理是怎樣的？12）3）光纖布里淵放大器（，4）光纖拉曼放大器（。2、各自實(shí)現(xiàn)機(jī)理是：大，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)處于高增益狀態(tài)下的無(wú)諧振腔的半導(dǎo)體激光器。（1）放大器）和2）摻鐠光纖放大器光在摻鉺光纖的傳播過(guò)程中不斷放大。（6PAGEPAGE8激布里淵效應(yīng)導(dǎo)致一部分泵浦光功率轉(zhuǎn)移給信號(hào)光，使信號(hào)光得到放大。光纖拉曼放大器（：可采用同向、反向或雙向泵浦。目前，A要用做分布式放大器，輔助摻鉺光纖放大器FRAEDFA不能放大的波段。6.3摻鉺光纖放大器（EDFA）何異同？1、摻鉺光纖放大器（EDFA）的具體應(yīng)用形式有三種：（1）線路放大（A（2）功率放大（（3）前置放大（。2、EDFA的主要性能參數(shù)包括：增益、噪聲系數(shù)等。線路放大（A：要求增益要高。功率放大（：要求增益要高。前置放大（：要求增系和噪聲系數(shù)更高。6.6光纖拉曼放大器（FRA）與摻鉺光纖放大器（有哪些？1、拉曼放大器（FRA）的優(yōu)缺點(diǎn)：A（1）（2）（3）（4）靈活排列泵浦光的頻率來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。FRA的缺點(diǎn)：其主要缺點(diǎn)就是對(duì)合適波長(zhǎng)的高功率泵浦源要求較高。2、摻鉺光纖放大器（EDFA）的優(yōu)缺點(diǎn)：A（1）3～6μm范圍，與光纖最小損耗波長(zhǎng)窗口一致（3）（4）（5）EDFA已經(jīng)成為高速大容量光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的部分。A（1）5μm左右的光波，換用（2）增益帶寬不平坦，在波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中，需要采用特殊的手段來(lái)進(jìn)行增益譜補(bǔ)償。說(shuō)明同步數(shù)字體系（H）復(fù)用結(jié)構(gòu)中，容器（C、虛容器（）和管理單元（AU）的主要功能。1、容器數(shù)字體系（PDH）速率系列，國(guó)際電聯(lián)電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）G·707規(guī)C-11、C-12、、C-3C-4五種標(biāo)準(zhǔn)容器2、虛容器（：是用來(lái)支持同步數(shù)字體系（H）的通道層連接的信息結(jié)SDH通道的信息終端。其信息由容器（C）的輸出和通道開銷VC-nC-n+VC-nPOH。3（AU-4AU-nVC-n和相應(yīng)的管理單元AU-nPTRVC-n+AU-nPTRn=34。一個(gè)或多個(gè)管理單元）的集合稱為管理單元組（。STM-1RSOH、MSOHAUPTR的速率。STM-19×270＝2430字節(jié)，其中RSOH：3行×9列×8比特/字節(jié)×8000幀/秒＝1.728Mb/SRSOH：5行×9列×8比特/字節(jié)×8000幀/秒＝2.88Mb/SAU PTR：1行×9列×8比特/字節(jié)×8000幀/秒＝0.576Mb/SSOH1～35～9行MSOH。將S映射復(fù)用進(jìn)同步數(shù)字體系（，為什么會(huì)有三種結(jié)果容量。哪種映射的效率最高？哪種映射的效率最低？哪種映射方式最為靈活？1C4、C3C1264、48632Mbit/S。2、C4路徑映射效率最高。3、C3