寧波工程學(xué)院光纖通信包含公式的版本

1.光纖通信是以光波為載波，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式2?光纖通信優(yōu)勢(shì)：承載信息的載波f高一帶寬寬一通信容量大3?光纖通信的三個(gè)低損耗窗口（傳輸窗口）是什么0.85口m、1.31口m和1.55口m4?光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：（1）容許頻帶很寬，傳輸容量很大；（2）損耗很小，中繼距離長(zhǎng)且誤碼率很小；（3）重磁量輕，體積小；（4）抗電干擾性能好；（5）泄露小、保密性能好；（6）節(jié)約金屬材料，有利于資源合理利用。第二章1.光纖的基本結(jié)構(gòu)：纖芯：a,n1；包層：b,n2光能在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件n1>n2；將光限制在包層的光纖纖層中的作用原理：纖芯一一包層界面上的全反射。（按折射率分布分類），光纖分兩類為：①階躍光纖②漸變光纖。傳輸模式數(shù)量分：①單模光纖-允許1個(gè)模式（基模）；②多模光纖一一傳輸多個(gè)模式。3?階躍光纖子午射線的數(shù)值孔徑一表征光纖接收或輸出光的能力：■VI-W-時(shí)=%癒其中：相對(duì)折射率差：★可見(jiàn)：NA只取決于n1和n2,與a無(wú)關(guān)?！颪A取值要適當(dāng)。NA（或0c）越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源到光纖的耦合效率越高；纖芯對(duì)光能量的束縛越強(qiáng)，光纖抗彎曲性能越好。但NA越大

經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號(hào)畸變?cè)酱?，因而限制了信息傳輸容量。所以要根?jù)實(shí)際使用場(chǎng)合，選擇適當(dāng)?shù)腘A。單模傳輸條件：入＞入。 （入c為截止波長(zhǎng)）V=2na/入M（n「2-n2“2）截止波長(zhǎng):V=2.405入c/入或入c=V入/2.405光纖的傳輸特性參數(shù)主要是：損耗特性、色散特性和光纖的非線性效應(yīng)。什么是光纖的損耗（光纖對(duì)光波的衰減效應(yīng)）損耗用衰減系數(shù)表示：損耗用衰減系數(shù)表示：(XCtL-川CtL-川Jg可見(jiàn)：總損耗=光纖損耗分三類：①?吸收損耗； ②?散射損耗； ③?其他損耗。光纖彎曲損耗：光纖彎曲半徑越大，彎曲損耗越小。什么是光纖的色散？在光纖中，光信號(hào)是由很多不同的成份（如不同模式、不同頻率）組成的，由于不同成份的信號(hào)傳播速度不同，經(jīng)過(guò)光纖傳輸一段距離后，不同成份之間出現(xiàn)時(shí)延差，從而引起信號(hào)畸變，這種現(xiàn)象稱為色散。光纖的色散通常用色散系數(shù)D表示，色散系數(shù)D的單位為：Ps/（nm?km）。光纖色散分三類：①模式色散②材料色散③波導(dǎo)色散光纖損耗和色散對(duì)光纖傳輸性能的影響：損耗(dB/km)——光功率1(按指數(shù)衰減，PO=Pie-aZ)直接影響中繼距離；色散(ps/nm.km) 光脈沖展寬和碼間串?dāng)_。損耗和色散最終影響通信距離和容量。第三章l.(P48)光纖通信系統(tǒng)中所用的光器件可分為哪兩大類。有源器件和無(wú)源器件(P48)什么是有源器件?什么是無(wú)源器件?有源器件包括光源、光檢測(cè)器和光放大器，無(wú)源器件主要有連接器、耦合器、波分復(fù)用器、調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)和隔離器等，2?半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩的。3?光與物質(zhì)相互作用的三種基本過(guò)程：①受激吸收；②自發(fā)輻射；③受激輻射。4?什么是泵浦源？不需要經(jīng)過(guò)光-電-光的變換，直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件★L(fēng)D工作的先決條件是：必須使用外部能源泵浦，以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。半導(dǎo)體光源LED和LD的應(yīng)用場(chǎng)合。LED通常和多模光纖耦合，用于1.3口m（或0.85口m）波長(zhǎng)的小容量短距離系統(tǒng)。LD通常和G.652或G.653規(guī)范的單模光纖耦合，用于1.3口m或1.55口m大容量長(zhǎng)距離系統(tǒng)（P53）半導(dǎo)體激光器發(fā)射光波波長(zhǎng)：.加1.24 .光纖通信常用光電檢測(cè)器有哪兩種？半導(dǎo)體PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。靈敏度要求不高的場(chǎng)合，一般采用半導(dǎo)體PIN光電二極管。光電檢測(cè)器的工作原理：是把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能，所依據(jù)半導(dǎo)體PN結(jié)的物理效應(yīng)一一光電效應(yīng)光接收機(jī)中，雪崩光電二極管引入的噪聲為量子噪聲，光電檢測(cè)器的暗電流噪聲雪崩管倍增噪聲。（P67）什么是光纖連接器光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸（活動(dòng)）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，或光纖線路與其他光無(wú)源器件之間的連接。什么是光定向耦合器，波分復(fù)用器，其功能是什么？光定向耦合器是一種2*2的3端或4端耦合器，其功能是分別取出光纖中向不同方向傳輸?shù)墓庑盘?hào)。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。波分復(fù)用器是一種與波長(zhǎng)有關(guān)的耦合器，其功能是把多個(gè)不同波長(zhǎng)的發(fā)射器輸出的光信號(hào)組合在一起。光環(huán)行器與光隔離器異同點(diǎn)。光隔離器主要用在激光器光放大器后面，以避免發(fā)射光回到流器件致使器件性能變化，光信號(hào)只能延規(guī)定的端口順序傳輸。環(huán)行器有多個(gè)端口外，相當(dāng)于多個(gè)隔離器組成。光源輸出光譜譜線寬度越窄，性能越好?！镒V線寬度越窄、光纖傳輸頻帶越寬，則光纖的通信容量越大。2?光源的調(diào)制分為兩類：①直接調(diào)制（內(nèi)調(diào)制）②間接調(diào)制（外調(diào)制）直接光強(qiáng)度數(shù)字調(diào)制時(shí)，通常：對(duì)LD：需要給激光器加一偏置電流lb。對(duì)LED:不需要給激光器加一偏置電流lb。（P89）光接收機(jī)靈敏度的定義。在保證通信質(zhì)量（限定誤碼率或信噪比）的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接受光功率<P>min，并以dBm為單位。 Pr=10lg[<P>min（W）/10=3]5?數(shù)字光纖通信中，常用有哪些碼型？擾碼、mBnB碼和插入碼。第五章1.最基本的同步傳輸模塊STM-1的傳輸速率為155.520Mb/s，計(jì)算同步傳輸模塊STM-4(4*155.520=622.080)、STM-16(2488.320)、STM-64的傳輸速率。SDH幀結(jié)構(gòu)可分成3個(gè)區(qū)域段開(kāi)銷，信息載荷，管理單元指針SDH核心的三個(gè)特點(diǎn)是：同步復(fù)用、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力和統(tǒng)一的光接口及復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。各種業(yè)務(wù)信號(hào)裝入STM-N幀的過(guò)程，都需要經(jīng)過(guò)哪三個(gè)步驟。(映射；定位校準(zhǔn)；復(fù)用)……映射是指支路信號(hào)適配裝入虛容器VC的過(guò)程。SDH網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是端到端之間存在一條以上的路徑，可同時(shí)構(gòu)成一條以上的傳輸通道，通過(guò)DXC的靈活配置，是網(wǎng)絡(luò)具有更好的抗毀性和更高的可靠性。(P119)中斷距離設(shè)計(jì)考慮損耗限制和色散限制。損耗限制~引心'+軸色散限制L二(LVI5*1(^_D11St1()^_們

血血|疔L 168+3*2.S對(duì)于SLM—LD￡=0.0306，對(duì)于MLM—LD￡=0.115光纖通信的新技術(shù)：光放大技術(shù)，光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光弧子通信，相干光通信，光時(shí)分復(fù)用技術(shù)和波長(zhǎng)變換技術(shù)。光分復(fù)用技術(shù)充分利用光源的帶寬資源，提高傳輸特性。EDFA的工作原理及其應(yīng)用形式?摻鉺光纖放大器的工作原理:在摻鉺光纖中，鉺離子有三個(gè)能級(jí)：期中能級(jí)1代表基態(tài)，能量最低：能級(jí)2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級(jí);能級(jí)3代表激發(fā)態(tài)，能量最高。當(dāng)泵浦光的光子能量等于能級(jí)3和能級(jí)1的能量差時(shí)，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，鉺離子很快返回到能級(jí)2.如果輸入的信號(hào)光的能量等于能級(jí)2和能級(jí)1的能量差，則處于能級(jí)2的鉺離子將躍遷到基態(tài)，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號(hào)光得到放大。由此可見(jiàn)，這種放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)光能量的結(jié)果。為提高放大器增益，應(yīng)提高對(duì)泵浦光的吸收，使基態(tài)鉺離子盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)。應(yīng)用：中繼放大器：在光纖線路上每隔一定距離設(shè)置一個(gè)光纖放大器，一延長(zhǎng)傳輸距離、前置放大器：此放大器置于光接收機(jī)前面，放大非常微弱的光信號(hào)，以改善接收靈敏度作文前置放大器要求噪聲系數(shù)盡量小。后置放大器：此放大器置于光接收機(jī)的后面，以提高發(fā)射光功率。對(duì)后置放大器的噪聲要求不高，而飽和輸出光功率是主要參數(shù)對(duì)于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA，哪一種泵浦方式的功率轉(zhuǎn)換效率高？那一種泵浦的噪聲系數(shù)??？為什么？答：980nm。980nm。因?yàn)楦菀走_(dá)到激發(fā)態(tài)。EDFA的泵浦光源典型工作波長(zhǎng)為980nm。5光纖通信為什么向長(zhǎng)波長(zhǎng)、單模光纖方向發(fā)展？答：長(zhǎng)波長(zhǎng)、單模光纖比短波長(zhǎng)、多模光纖具有更好的傳輸特性。(1)單模光纖沒(méi)有模式色散，不同成分光經(jīng)過(guò)單模光纖的傳播時(shí)間不同的程度顯著小于經(jīng)過(guò)多模光纖時(shí)間不同的程度(2)由光纖損耗和波長(zhǎng)的關(guān)系曲線知，隨著波長(zhǎng)增大，損耗呈下降趨勢(shì)，且在1.55口m處有最低損耗值；而且在1.31口m和1.55口m處的色散很小。故目前長(zhǎng)距離光纖通信一般工作在1.55umo20什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實(shí)現(xiàn)光放大？答：假設(shè)能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)分別為N1和N2,在正常的熱平衡狀態(tài)下，低能級(jí)E1上的粒子數(shù)N1是大于高能級(jí)E2上的粒子數(shù)N2的，入射的光信號(hào)總是被吸收。為了獲得光信號(hào)的放大，必須將熱平衡下的能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)N1和N2的分布關(guān)系倒過(guò)來(lái)，即高能級(jí)上的粒子數(shù)反而多于低能級(jí)上的粒子數(shù)，這就是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、當(dāng)光通過(guò)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布激活物質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生光放大。1激光器(LD)產(chǎn)生弛張振蕩和自脈動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)理是什么？他的危害是什么？應(yīng)如何消除這兩張現(xiàn)象的產(chǎn)生？答：當(dāng)電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩，稱為弛張振蕩。弛張振蕩的后果是限制調(diào)制速率。當(dāng)最高調(diào)制頻率接近弛張振蕩頻率時(shí)，波形失真嚴(yán)重，會(huì)使光接收機(jī)在抽樣判決時(shí)增加誤碼率，因此實(shí)際中最高調(diào)制頻率應(yīng)低于弛張振蕩頻率。某些激光器在脈沖調(diào)制甚至直流驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)注入電流達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，輸出光脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻振蕩，這種現(xiàn)象稱為自脈動(dòng)現(xiàn)象。自脈動(dòng)頻率可達(dá)2GHz,嚴(yán)重影響LD的高速調(diào)制特性。3-9半導(dǎo)體激光器的發(fā)射光子的能量近似等于材料的禁帶寬度，已知GaAs材料的Eg=1.43eV，某一InGaAsP材料的Eg=0.96eV，求它們的發(fā)射波長(zhǎng)。答：公式1.24Eg=1.43入二0.867口mEg=0.96入二01.29口m2-10一階躍折射率光纖的相對(duì)折射率差

i-0.005.nl-1.5，當(dāng)波長(zhǎng)分別為0.85,1.31,1.5