光纖通信復(fù)習(xí)

光纖通信復(fù)習(xí)毫秒（ms）、微秒（片）、納秒（ns）、皮秒（ps）、飛秒（fs）s=10人3ms=10人6us=10人9ns=10人1ps第一章1、關(guān)于光纖通信的歷史中、光通信的研究從低谷到重大的突破的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是？P2答：1966年英籍華裔高琨就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因。大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝／公里，從而有可能用于通信1970年美國康寧公司研制出損耗20dB/Km的石英光纖，標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實(shí)的可能性。2、 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是什么？P5-P7答：（1）容許頻帶寬很寬，傳輸容量很大；（2） 損耗很小，中繼距離很長(zhǎng)且誤碼率很??；（3） 重量輕、體積?。唬?）抗電磁干擾性能好；（5）泄露小，保密性能好；（6）節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用；3、 基本光纖通信系統(tǒng)的組成是什么？P10-P11疋發(fā)射機(jī)由電境射機(jī)信tts信疋發(fā)射機(jī)由電境射機(jī)信tts信F.U收「扭一巨接收杠T一光接LKI圖1.4光纖■藝詩玉養(yǎng)國基本組碑［卓向馬赴）第2章1、光纖的結(jié)構(gòu)？P14答：光纖（OpticalFiber）是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組

成的圓柱形細(xì)絲。纖芯和包層的折射率分別為n1和n2，光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是n1>n2。2、 相對(duì)折射率差△的計(jì)算P14復(fù)習(xí)題目2-17答：纖芯和包層的相對(duì)折射率差△=(n1-n2)/n1的典型值，一般單模光纖為0.3%?0.6%，多模光纖為1%~2%OA越大，把光能量束縛在纖芯的能力越強(qiáng)，但信息傳輸容量卻越小。3、 三種光纖的基本類型？P14-P15需要學(xué)會(huì)鑒別三種光纖類型答：(1)突變型多模光纖特點(diǎn)：信號(hào)畸變大；(2)漸變型多模一個(gè)模式，所以稱為單模光纖，其信號(hào)畸變很小；光纖特點(diǎn)：信號(hào)畸變??；(3)單模光纖特點(diǎn)：因?yàn)檫@種光纖只能傳輸一個(gè)模式，所以稱為單模光纖，其信號(hào)畸變很?。?、 數(shù)值孔徑NA的計(jì)算p17復(fù)習(xí)題目2-17答：NA的意義：NA表示光纖接收和傳輸光的能力。(2)NA(或旳越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源到光纖的耦合效率越高。(3)對(duì)于無損耗光纖，在氐內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。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。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A5、 時(shí)間延遲差的計(jì)算P17(2.5式)6、模式數(shù)目計(jì)算、(對(duì)于突變型光纖如何計(jì)算？對(duì)于平方律漸變性光纖如何計(jì)算？)P25復(fù)習(xí)題目2-11答：公式1：其中V表示光的歸一化頻率，入表示光的波長(zhǎng)，a表示纖芯半徑，n1表示內(nèi)芯折射率，n2表示外芯折射率。該結(jié)論意義：可以通過V求出光纖中的傳輸模數(shù)M。(1)對(duì)于突變型光纖，傳輸模數(shù)M二V2/2(2)對(duì)于漸變性光纖，傳輸模數(shù)M=V2/4~-=212221nnnNA?~==?cLnNAcnLcnLc12121)(220t22212nnav-二入n7、單模光纖傳輸?shù)臈l件？P25復(fù)習(xí)題目2-10答：模式的數(shù)目決定于歸一化頻率的大小。當(dāng)V<2.405的時(shí)候，僅有一個(gè)單?？梢栽诠饫w波導(dǎo)中傳播，這個(gè)模就是HE11?；蛘呤侨鯇?dǎo)近似下的線偏振模LP01模，其它模式均被截至。8光纖的傳輸特性？哪兩種？這兩種特性能導(dǎo)致什么結(jié)果？P26答：光纖的傳輸特性：損耗和色散。損耗的影響：使信號(hào)幅度減小、限制傳輸距離；色散的影響：使信號(hào)產(chǎn)生畸變(失真)即使信號(hào)波形展寬限制傳輸容量。9、時(shí)間延遲差A(yù)t的計(jì)算？均方根脈沖展寬和3dB帶寬的計(jì)算？復(fù)習(xí)題目2-14、2-25f3dB=At=2.355o=(單位ns)10、光纖線路損耗的計(jì)算P32,復(fù)習(xí)題目P2-24答：光纖損耗系數(shù)a=a是損耗系數(shù)。L(km)為光纖長(zhǎng)度，Pi輸入光功率，Po輸出光功率。損耗是光纖的第二個(gè)傳輸特性，使信號(hào)幅度減小。光纖的損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。11、色散種類構(gòu)成？損耗種類構(gòu)成？答：目前的單模光纖色散系數(shù)一般為20ps/km.nm，光纖長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所引起的色散總值也就越大。色散系數(shù)越小越好，因?yàn)樯⑾禂?shù)越小，光纖的帶寬也就越大，傳輸容量也就越大。色散的種類：模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散；（單模光纖只有：材料和波導(dǎo)色散）損耗的種類：吸收損耗、散射損耗三種實(shí)用的低損耗和色散對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值？P34答:0.85pm、1.31pm和1.55pm光纖通信采用光波長(zhǎng)——發(fā)展的方向是？答：光纜包括哪2部分？其中、纖芯包括哪2部分？答：光纜組成：纜芯、護(hù)套（有時(shí)外有鎧裝）纜芯組成：被覆光纖（或稱芯線）、加強(qiáng)件第三章1、 通信用光器件的分類？有源器件包括哪些？光無源器件包括哪些？P48答：通信用光器件：光有源器件和光無源器件。）（441MHZT?）/（lg100kmdBppLi光有源器件：光源：半導(dǎo)體激光器（LD）、發(fā)光二極管（LED）和分布式反饋激光器（DFB）;光檢測(cè)器：光電二極管（PD）、PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）;光放大器：摻鉺光纖放大器（EDFA）;光無源器件：光纖連接器、光耦合器、光隔離與光環(huán)形器、光調(diào)制器、光波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光開關(guān)2、 光源的作用？常用的光源主要有哪些？半導(dǎo)體激光機(jī)LD的工作原理？P48答：光源的作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。常用光源：半導(dǎo)體激光器（LD）、發(fā)光二極管（LED）和分布式反饋激光器（DFB）;半導(dǎo)體激光器工作原理和基本結(jié)構(gòu)：（1）在向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流作用下，電子從低能級(jí)躍遷到高能態(tài)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：低能級(jí)電子數(shù)＜高能級(jí)電子數(shù)）再在入射光的作用下，電子再從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)產(chǎn)生光子而發(fā)光—受激輻射。最后，利用光學(xué)諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光震蕩的。3、 何為粒子數(shù)目反轉(zhuǎn)？P49復(fù)習(xí)題目3-20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)E。和E:上的粒子數(shù)N1和N:的分布關(guān)系倒過來，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)分布。4、 光和物質(zhì)相互作用的方式有哪些？復(fù)習(xí)題目3-19答：光與物質(zhì)之間的三種相互作用包括受激吸收、自發(fā)輻射和受激輻射。受激吸收。在正常狀態(tài)下，電子處于低能級(jí)E。，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。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。⑶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)E2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。5、 半導(dǎo)體激光器LD的發(fā)射波長(zhǎng)計(jì)算？P53復(fù)習(xí)題目3-96、 光源隨著工作溫度的升高、導(dǎo)致？激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個(gè)原因：是激光器的閾值電流Ith隨溫度升高而增大；(2)是外微分量子效率nd隨溫度升高而減??；溫度升高時(shí)，Ith增大，nd減小，輸出光功率明顯下降，達(dá)到一定溫度時(shí)，激光器就不激射了。7、發(fā)光二級(jí)管LED的工作原理？P57激光器（LD）的工作原理：受激輻射光；發(fā)光二極管（LED）的工作原理：自發(fā)輻射光相同點(diǎn)：都采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）結(jié)構(gòu)（把有源層夾在P型和N型限制層中間）不同點(diǎn)：LED不需要光學(xué)諧振腔，無閾值電流。ggEEhc24.1==入8激光器LD的電光轉(zhuǎn)換的效率計(jì)算？（按定義計(jì)算）P54浚光器的電?淫轉(zhuǎn)換鈾率用外瀕分量子斂率啪表示,耳￡?_是在閾恒電謊以上,每對(duì)真會(huì)載痂孑產(chǎn)生的光F族_Cp-屜）砂—卯曰匕止稈到?J：I.P=Pih~~（^P利方別為潘光器的策出光功車和呃動(dòng)電沆兔和“分別為相應(yīng)的囪值,hi和已分別為光用渣和電子電直9、 光檢測(cè)器的量子效率計(jì)算（按定義計(jì)算）P62復(fù)習(xí)題目3-1510、 光檢測(cè)器響應(yīng)度和量子效率的計(jì)算（公式3.14）P62復(fù)習(xí)題目3-17第四章1、 光端機(jī)包括哪幾部分？P78光端機(jī)包括：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)。2、 光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)分別由哪些部分組成？答：光發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)組成：光源、相關(guān)電路（調(diào)制電路、控制電路、線路編碼電路）光接收機(jī)主要包括：光檢測(cè)器、前置放大器、主放大器、均衡器時(shí)鐘提取電路、取樣判決器以及自動(dòng)增益控制（AGC）電路。3、激光器LD產(chǎn)生張弛振蕩和自脈沖現(xiàn)象的原理是？危害是？如何消除危害？P80-81復(fù)習(xí)題目4-1答：當(dāng)電流脈沖注人激光器后，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)低于馳張振蕩頻率。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。4、 光檢測(cè)器中的前置放大器的類型？應(yīng)選擇哪種類型？P87-88復(fù)習(xí)題目P4-6答:雙極型晶體管前置放大器、場(chǎng)效應(yīng)管前置放大器和跨阻型前置放大器；在光接收機(jī)的前置放大器采用跨組型，是因?yàn)榭缃M型前置放大器改善了帶寬特性及動(dòng)態(tài)范圍，并具有良好的噪聲特性。5、 光檢測(cè)器的靈敏度計(jì)算？P89復(fù)習(xí)題目4-10答：Pr=10lg靈敏度表示光接收機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài)時(shí)，能夠接收微弱光信號(hào)的能力。6、 光纖通信中常用的碼型？P94-98復(fù)習(xí)題目4-13答：第五章1、 數(shù)字光纖通信先后有哪兩種傳輸體制？P102答：準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）和同步數(shù)字系列（SDH）2、 SDH相比PDH的優(yōu)點(diǎn)？答：PDH的固有缺陷：1、接口方面：電接口只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，無世界標(biāo)準(zhǔn)。無光接口規(guī)范，各廠家獨(dú)自開發(fā)。2、復(fù)用方式：PDH采用異步復(fù)用方式：低速信號(hào)在高速信號(hào)中的位置無規(guī)律性，即無預(yù)知性，即不能從高速信號(hào)中直接分離低速信號(hào)。與PDH相比，SDH具有下列優(yōu)點(diǎn)：SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。最低的等級(jí)也就是最基本的模塊稱為STM-1,傳輸速率為155.520Mb/s;4個(gè)STM-1同步復(fù)接組成STM-4，傳輸速率為4x155.52Mb/s=622.080Mb/s;16個(gè)STM-1組成STM-16，傳輸速率為2488.320Mb/s,以此類推。一般為STM-N，N=1，4，16，64。由于速率等級(jí)采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，SDH就具有了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接口，并可以承載現(xiàn)有的 PDH(E1、E3等)和各種新的數(shù)字信號(hào)單元，如ATM信元、以太鏈路幀、IP分組等，有利于不同通信系統(tǒng)的互聯(lián)。SDH傳送網(wǎng)絡(luò)單元的光接El有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，光接El成為開放型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線路上可以互聯(lián)，不同廠家的產(chǎn)品可以互通，這有利于建立世界統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)的光接口綜合進(jìn)各種不同的網(wǎng)絡(luò)單元，簡(jiǎn)化了硬件，降低了網(wǎng)絡(luò)成本。在SDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理，便于實(shí)現(xiàn)性能檢測(cè)、故障檢測(cè)和定位、故障報(bào)告等管理功能。采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)，不必進(jìn)行碼速調(diào)整，簡(jiǎn)化了復(fù)接分接的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，由低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)，或從高速信號(hào)分出低速信號(hào)，不必逐級(jí)進(jìn)行。采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可以對(duì)各種端口速率進(jìn)行可控的連接配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度和管理，這既提高了資源利用率，又增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。SDH采用了DXC后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對(duì)各種業(yè)務(wù)量變化的適應(yīng)能力，使現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)提高到一個(gè)嶄新的水平。)](10)min([3dBmwP-><3、 SDH幀結(jié)構(gòu)的組成部分？P106答：段開銷、信息載荷、管理單元指針。4、 計(jì)算中繼距離(中繼距離受損耗的限制P116、中繼距離也受色散的限制P119)復(fù)習(xí)題目5-6L<式中，Pi為平均發(fā)射光功率(dBm),衛(wèi)t為接收靈敏度(dBm),叱為連接器損耗〔JB-對(duì))，M已為系統(tǒng)余量(dE),cd為光纖損耗系數(shù)(dB/kmL血為每km光纖平均接頭損耗(dE-loqam為每km光纖第路損耗余量為中繼距離(km).式中.兀是第路碼速率(Mb—6是光纖的色散系數(shù)'km)),它取決于工作波長(zhǎng)附近的光纖色散特性。巧為光源譜線寬度(nm)。E是勻功率代價(jià)和光源特性有關(guān)的參數(shù)，對(duì)于多縱模激光器MLM-LD:8=0.115:對(duì)于單縱模激光器(SLM-LD):e=0306c1模擬光纖傳輸系統(tǒng)主要應(yīng)用于？P123答：模擬電視傳輸2、 模擬光纖傳輸系統(tǒng)對(duì)光源的要求是？答：(1)發(fā)射(入纖)光功率要大，以利于增加傳輸距離。在光纖損耗和接收靈敏度一定的條件下，傳輸距離和發(fā)射光功率成正比。發(fā)射光功率取決于光源,LD優(yōu)于LED。非線性失真要小，以利于減小微分相位(DP)和微分增益(DG)，或增大調(diào)制指數(shù)m(mTV)。LED線性優(yōu)于LD。調(diào)制指數(shù)m(mTV)要適當(dāng)大。m大，有利于改善SNR;但m太大，不利于減小DP和DGO光功率溫度穩(wěn)定性要好。LED溫度穩(wěn)定性優(yōu)于LD,用LED作光源一般可以不用自動(dòng)溫度控制和自動(dòng)功率控制，因而可以簡(jiǎn)化電路降低成本。3、 模擬光纖傳輸系統(tǒng)目前使用的主要調(diào)制方式是哪些？P123答：模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制、模擬間接光強(qiáng)調(diào)制、頻分復(fù)用光強(qiáng)調(diào)制4、 評(píng)價(jià)SCM傳輸質(zhì)量的特性參數(shù)主要有哪些？P132-P135答：對(duì)于副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)，評(píng)價(jià)其傳輸質(zhì)量的特性參數(shù)主要是載噪比（CNR）和信號(hào)失真。5、信號(hào)失真可以用哪兩個(gè)參數(shù)來表示？