光纤通信复习资料.doc

1-雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压（约100V150V），在PN结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重复，使载流子和反向光生电流迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应，雪崩过程倍增了一次光生电流，因此，在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。2分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什么？简答:掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。采用掺铒单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；光隔离器作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。3（1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制， 成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。（2） 光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号， 然后再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。（3） 光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。 其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传 输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。（4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。 它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。（5）光纤连接器、耦合器等无源器件： 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。 因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。 于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。4、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？简答：由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分， 在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。5.、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。答：在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。6.光纤通信有哪些优点？答：、传输衰减小，传输距离长。 频带宽，通信容量大。抗电磁干扰，传输质量好。体积小、重量轻、便于施工。原材料丰富，节约有色金属，有利于环保易碎不易接续。7.什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数表示。 （dB/km） （3分）损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。 （2分）8.画出STM-N的帧结构（标明具体数字）及功能。答：（1）段开销（SOH）区域 段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节，主要用于网络的OAM功能，段开销分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。 （3分） （2）信息净负荷（Payload）区域 信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（POH）字节。 （3分） （3）管理单元指针区域 管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。 9.简述1+1保护和1：1保护。填空题(每空0.5分,共30分)1、根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量，可将光电磁波传播形式分成三类：一为TEM波，二为TE波，三起TM波。2、对于单模光纤来说，主要是材料色散和波导色散，而对于多模光纤来说，模式色散占主要地位。3、光纤色散的测量方法有相移法、脉冲时延法、干涉法，光纤损耗的测量方法有插入法、后向测量法。4、激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：一个是激光器的阈值电流随温度升高而增大；另一个是外微分子量效率随温度升高而减小。 5、对LD的直接调制将导致激光器动态谱线增宽，限制光纤通信系统的传输速率和容量。6、光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是通过光缆中附加的金属导线传输）。 7、 响应度 和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。8、在数字接收机中，设置均衡滤波网络的目的是消除码间干扰，减小误码率。9、数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和动态范围。10、APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为倍增噪声。11、半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及进行频率选择。 12、耦合器的结构有许多类型，其中比较实用的有光纤型、微器件型和波导型。温度对激光器的输出光功率影响主要通过阈值电流和外微分量子效应。13、数字光纤传输系统的两种传输体制为准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。PDH有两种基础速率，一种是以1.544Mb/s为第一级基础速率；另一种是以2.048Mb/s为第一级基础速率。14、隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，功能避免反射光返回到该器件致使性能变坏。它的两个主要参数是插入损耗和隔离度。15、SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为2.488Gbit/s。16、STM-1可复用63个2M信号3个34M信号1个140M信号17、渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的现象称为自聚焦现象。18、数字光纤通信系统的抖动是指数字信号的有效瞬间与其理想时间位置的短时间偏离。19、光纤数字通信系统中，误码性能和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。20、EDFA中光耦合器的主要作用是将输入光信号和原泵浦光混合起来。21、EDFA噪声系数的定义式为放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比。22、常用的SDH设备有终端复用器、分插复用器和交叉连接设备等。23、WDM系统主要有五部分组成：光发射机，光中