光纖通信復(fù)習(xí)題

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1、光纖系統(tǒng)的基本組成？

答：光發(fā)射機(jī),光纖,光接收機(jī)。2、光纖系統(tǒng)最顯著的優(yōu)點(diǎn)是？

答：通信容量大，由于其傳輸頻帶寬，可以達(dá)到50Thz.

傳輸頻帶寬，通信容量大；損耗低，中繼距離遠(yuǎn)；抗電磁干擾能力強(qiáng)，無串話；保密性好；光纖細(xì)，光纜輕；資源豐富，儉約有色金屬和能源；經(jīng)濟(jì)效益好；抗腐蝕、不怕潮濕。3、光纖系統(tǒng)最主要的光源？

答：發(fā)光二極管LED和激光器LD.

4、光纖通訊系統(tǒng)中，色散分為幾類？分別介紹各類的概念。

答：色散分為三類：模式色散，波導(dǎo)色散，材料色散。

模式色散：因多個不同模式的存在而引起的脈沖展寬稱為模式色散或模間色散。波導(dǎo)色散：由于光纖幾何特性而使信號的相位和群速度隨波長變化引起的色散。材料色散：由于光纖材料的折射率是波長λ的非線性函數(shù),從而使光的傳輸速度隨波長的變化而變化,由此而引起的色散叫材料色散。5、色散影響光纖通訊系統(tǒng)的哪些指標(biāo)，具體如何影響。

答：在模擬光纖信號系統(tǒng)中影響:帶寬。在數(shù)字光纖信號系統(tǒng)中影響：比特率。假使色散加大，則帶寬減小，比特率下降。6、什么是光纖系統(tǒng)的損耗，其單位是什么？

答：所謂損耗是指光纖每單位長度上功率或強(qiáng)度的衰減，按引起光纖損耗的因素不同,其損耗主要有三種:1、吸收損耗；2、散射損耗；3、微擾損耗。公式：

a??10polg單位為：dB/km。Lpi7、主要的光纖有哪幾類？它們的應(yīng)用范圍是什么？答：單模光纖和多模光纖。

單模光纖主要應(yīng)用于：長距離；多模光纖主要應(yīng)用于：短距離；

8、光纖的非線性效應(yīng)有哪些？他們會對系統(tǒng)有哪些惡劣影響。答：自相位調(diào)制（SPM）；交織相位調(diào)制(XPM)；受激拉曼散射（SRS）；受激布里淵散射（SBS）;四波混頻（FWM）。

自相位調(diào)制：信號光強(qiáng)的瞬時變化引起其自身的相位調(diào)制,它會使信號頻譜展寬。

交織相位調(diào)制：交織相位調(diào)制是指當(dāng)兩個或多個不同波長的光波在光纖中同時傳播時，它們將通過光纖的非線性而相互影響，導(dǎo)致某個波長光信號的相位受到其他波長光信號功率的調(diào)制，引起信道間的串音。受激散射：

四波混頻：四波混頻是指當(dāng)多個具有較強(qiáng)功率的光波信號在光纖中混合傳輸時，將導(dǎo)致產(chǎn)生新的波長成分。四波混頻不僅導(dǎo)致信道的光能損耗，信噪比下降，而且還會產(chǎn)生信道干擾，限制光纖通信系統(tǒng)的容量。9、光纖由哪幾部分構(gòu)成，各部分的作用分別是什么？答：主要由三部分構(gòu)成：纖芯、包層、涂覆層。作用：纖芯：作用時傳輸光信號；包層：束縛纖芯中傳輸?shù)墓猓?/p>

涂覆層：保護(hù)光纖，使其適應(yīng)多種外界環(huán)境，防止磨損。

10、為什么光纖通信系統(tǒng)要選擇850nm、1310nm、1550nm,三個通信窗口？答：由于在這三個通信窗口處，其傳輸損耗最低。11、如何搭建一個系統(tǒng)，測量光纖的損耗？

答：方法好多：有切斷法；插入損耗法；背向散射法等。以插入損耗為例：

需要的儀器有：光源、光功率計、標(biāo)準(zhǔn)跳線、光纖。

測量步驟：先使用一根短標(biāo)準(zhǔn)跳線連接光源和功率計，記錄功率值Pi，再用待測光纖代替短跳線，測量功率值Po，然后由公式

a?10Pi?Polg(dB/km)LPo，計算

損耗。注意，再用待測光纖替換跳線是需盡可能保持光纖位置、彎曲程度、連接頭等不變，并且保證光纖中的模式受到均勻鼓舞。12、各無源器件的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？其作用是什么？答：對連接器：插入損耗；重復(fù)性；互換性；壽命。

對耦合器：插入損耗；附加損耗；分光比；隔離度。

對濾波器：插入損耗；偏振相關(guān)損耗；分辯率；可分辯信道數(shù)；調(diào)諧范圍。對隔離器：插入損耗；隔離度；工作波長；回波損耗；最大偏振靈敏度。對環(huán)形器：典型插入損耗（0.7dB）；最大插入損耗（0.8dB）；隔離度。對衰減器：中心波長；帶寬；衰減精度；最小回波損耗；最大偏振靈敏度。對光開關(guān)：插入損耗；回波損耗；串?dāng)_；偏振相關(guān)損耗；開關(guān)速度和壽命。作用：

連接器是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸（活動）連接的器件，主要用于光纖線路與光發(fā)射機(jī)輸出或光接收機(jī)輸入之間，或光纖線路與其它光無源器件之間的連接。缺點(diǎn)是插入損耗大。

耦合器的功能是把一個輸入的光信號分派給多個輸出，或把多個輸入的光信號組合成一個輸出。這種器件對光纖線路的影響主要是附加插入損耗，還有一定的

反射和串?dāng)_噪聲。

濾波器分為固定濾波器和可調(diào)諧濾波器兩類，是一種波長選擇的器件。隔離器就是一種非互易器件，其主要作用是只允許光波往一個方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。隔離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該器件致使器件性能變壞。衰減器的功能是對光功率比進(jìn)行預(yù)定量的衰減。

光環(huán)形器的作用是實(shí)現(xiàn)在一根光纖里傳輸兩個方向的光信號。光開關(guān)的功能是轉(zhuǎn)換光路，實(shí)現(xiàn)光交換，它是光網(wǎng)絡(luò)的重要器件。

13、光纖耦合器的功能是什么？解釋3dB名字的由來。

答：光纖耦合器的主要功能是分功率。3dB的意思是：在每一千米的距離上,輸出光強(qiáng)度衰減為輸入光強(qiáng)的一半，由公式a??10polg可以求出。Lpi14、試比較熔錐型2x2的光纖耦合器與熔錐型2x2的波分復(fù)用器的一致點(diǎn)與不同

點(diǎn)。

答：一致點(diǎn)：都是利用耦合模理論用熔融拉錐具體做成的。

不同點(diǎn)：熔錐型2x2的光纖耦合器主要是分功率，而熔錐型2x2的波分復(fù)用器主要是分波長。

15、光的調(diào)制方式有哪些？并比較他們有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。答：有內(nèi)調(diào)制（直接調(diào)制）和外調(diào)制（間接調(diào)制）。內(nèi)調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)：線路簡單，制作成本低；缺點(diǎn)：產(chǎn)生頻率啁啾。

外調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制性能好，避免頻率啁啾；缺點(diǎn)：線路繁雜，制作成本高。

16、外調(diào)制有哪些調(diào)制方式?例舉一種你所知道的電光調(diào)制器？

答：電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制。M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器（畫圖）。

17、你所知道的光開光有哪幾種？怎么樣實(shí)現(xiàn)其功能？答：機(jī)械式光開光：微光機(jī)電系統(tǒng)光開光（MEMS），金屬薄膜光開關(guān)；

非機(jī)械式光開光：液晶光開關(guān)，電光效應(yīng)光開光，熱光效應(yīng)光開光，半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)。

功能：

18、LD與LED有什么一致點(diǎn)與不同點(diǎn)（結(jié)構(gòu)與工作特性）。答：LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。

LED的結(jié)構(gòu)和LD相像，大多是采用雙異質(zhì)結(jié)(DH)芯片，把有源層夾在P型和N型限制層中間，不同的是LED不需要光學(xué)諧振腔，沒有閾值。LED的譜寬較寬（30-60nm），輻射角也較大。在低速率的數(shù)字通信和較窄帶寬的模擬通信系統(tǒng)中，LED是可以選用的最正確光源，與半導(dǎo)體激光器相比，LED的驅(qū)動電路較為簡單，并且產(chǎn)量高，成本低。

19、簡述半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光的條件？畫出工作特性曲線（Ｐ-Ｉ曲線，標(biāo)出閾值電流？說明溫度對半導(dǎo)體激光器的哪些工作特性有影響？

答：產(chǎn)生激光條件：增益介質(zhì)；泵浦源；諧振腔；最終滿足震蕩條件。{要有能實(shí)現(xiàn)電子和光場相互作用的工作物質(zhì)要由注入能量的泵浦源（光泵或者電泵浦）要有一個F-P諧振腔要滿足振蕩條件}

P-I特性

閾值電流Ith：開始受激輻射的電流值。閾值電流與腔的損耗、尺寸、有源區(qū)材料和厚度等因素有關(guān)。IIth，受激輻射，發(fā)出的是相干光。

溫度的影響：溫度對激光器的輸出功率、輸出波長以及閾值電流都有影響，假使沒有溫度控制電路，激光器的輸出功率會隨時間下降，輸出波長會發(fā)生漂移，閾值電流會增加。

20、假使一個半導(dǎo)體激光器的閾值電流10毫安,飽和電流5０毫安，假使從８點(diǎn)開機(jī)到９點(diǎn)，輸出功率不變，工作電流增加，這是為什么？

答：由于隨著半導(dǎo)體激光器的工作時間加長，其閾值電流增加，導(dǎo)致輸出功率隨時間下降，所以為了穩(wěn)定輸出功率，只能增加工作電流。

21、色散的物理意義是脈沖展寬程度的一種量度，那么如何理解正色散與負(fù)色散？單模光纖有哪幾種色散?答：正常色散：

反常色散:

對于單模光纖而言，由于只有一種模式傳輸，所以不存在模間色散。只有材料色散和波導(dǎo)色散，且材料色散影響教波導(dǎo)色散影響要大，它們引起的單位長度的脈沖展寬為

????t?Dm(?)?DW(?)??L，Dm(?)，DW(?)分別是材料色散系

數(shù)和波導(dǎo)色散系數(shù)，??為光源的線寬。

22、一個100公里的光纖，接收精明敏度為功率0.3Ｗ，知道每公里的損耗

0.2dB/km，求連接損耗為多少？有多少個連接器？發(fā)送機(jī)的最小功率？

23、數(shù)字通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制，其偏置電流與工作電流大小如何選擇？

答：偏置電流不能選擇在閾值電流附近，否則就會造成消光比過低，從而增大誤碼率，所以工作電流必需選在閾值電流與飽和電流之間。

24、通過分析ＰＮ結(jié)來分析半導(dǎo)體光電二級管實(shí)現(xiàn)光電檢測的機(jī)制？（通過分析ＰＮ結(jié)來分析半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理和光電二極管光電探測原理）答：

25、比較PN型、PIN型、APD型的光電二極管（Photo-Diode）檢測器。

答：PN型光電檢測器是利用外加反向偏壓的PN結(jié)，當(dāng)入射光作用時，發(fā)生受激吸收產(chǎn)生光生電子一空穴對，這些電子一空穴對在耗盡層內(nèi)建電場作用下形成漂移電流，同時在耗盡層兩側(cè)部分電子一空穴對由于擴(kuò)散運(yùn)動進(jìn)入耗盡層，在電場作用下形成擴(kuò)散電流，這兩部分電流之和為光生電流；PIN型它工作于反偏壓，器件由PIN三層組成，基本結(jié)構(gòu)是PN結(jié)。PIN光電檢測器是為提高光電轉(zhuǎn)換效率而在PN結(jié)內(nèi)部設(shè)置一層摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體（I層）以擴(kuò)大耗盡層寬度的光電二極管;APD光電檢測器件的結(jié)構(gòu)基本部分與PIN光電二極管一致，仍是PN結(jié)，不同之處是在P層和N層中摻雜量增大，再外加很高的反向偏壓，