《光纤通信》考试前的总结.doc

选择填空一、光纤通信系统传输光信号的器件有：光纤、光源、光检测器、光放大器、光无源器件光纤通信系统波长在近红外波长传输介质是石英属于介质波导。光纤由纤芯，包层，涂覆层部分组成。光纤的三个低损耗窗口：0.85um、1.31um和1.55um光纤的最低损耗波长是1.55um，零色散波长1.31um光线的类型：*按芯区折射率径向分布的不同：可分为 突变型和渐变型*按波长分类：短波长光纤（0.85um）长波长光纤（1.31um1.55um）*按材料分类：石英光纤、塑料光纤、液体光纤光线的传输特性：损耗（传输过程中能量的减少，导致脉冲幅度减小，限制系统的传输距离）色散（光纤输出端光脉冲的宽度大于光纤输入端光脉冲宽度的现象，是由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应）色散分为模式色散（模间色散）和模内色散（色度色散）光缆线路的铺设方法：直埋、架空、管道、水底光缆铺设五种。光纤通信系统中使用的光器件主要有：光源、光检测器、光放大器光源：作用：电信号到光信号的转换。种类：1）半导体光源：激光二极管（LD）和发光二级管LED 。2）非半导体光源：固体6、激光器和气体激光器。光电检测器：光接收机的核心器件，将光信号转换成电信号。种类有:PN结光电二极管，PIN光电二极管（特性参数的是：暗电流、响应度、响应时间），雪崩光电二极管APD。常用光放大器的种类：1）半导体激光放大器（利用能级间跃迁的受激现象进行放大的）2）非线性光纤放大器（利用光纤中的非线性效应，受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）3）掺杂光纤放大器（利用掺杂离子在泵浦光作用下形成粒子数反转分布，当有入射光信号通过时实现对入射光信号的放大作用）常见的光无源器件有：1）光纤连接器、2）光波分复用器（对光波波长进行功率分离和合成）、3）光衰减器（对光能量进行预期的衰减使光能量减少）、4）光隔离器（只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输）、5）光耦合器（把一个输入光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出）、光开关二、光纤通信系统的组成：电发送侧，光发送侧，光纤，中继器，光接收侧，电接受侧光发送机的作用是把电端机送来的电信号变为光信号送入光纤中传输。光接收作用：把接收来的光信号转变为原来的电信号。光接收机有两大类，模拟接收机和数字接收机接收机中存在的噪声源可分为热噪声和过剩噪声。光接收机的噪声有：量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声、APD倍增噪声、热噪声、放大器噪声在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 W，最大允许输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为030dB三、STM帧结构总共有270和9列；周期：125us共270x9=2430 字节；信号比特率为155520bt/s。传输顺序：从上到下，从左到右管理单元指针在19列中的第4行。段开销在1-9列中的第一到第三行和第五到第九行通道开销POH（第10列）、净负荷（第11-270列）STM-N:传输模块由STM-1的N倍组成。PDH：在进行复接时，如传输设备的各支路码位不同步，在复接前必须调整支路码率，使之严格相等，这样的复接系列就称为PDH。SDH：在进行复接时，如传输设备的各支路码位同步的，只要将各支路码元直接在时间压缩、移向后进行复接就行了，这样的复接系列称为SDH。SDH4个同步传输模块STM：STM-1：155Mbit/s（155520kb/s） STM-4：622Mbit/s（622080kb/s） STM-16：2.5Gbit/s（2488320kb/s） STM-64：10Gbit/（9953280kb/s）虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和通道开销来组成。计算题、（数值孔径公式）5光纤的优点:1）带宽，信道量大2）传输损耗小3）抗干扰性强，保密性好4）线径细、重量轻5）节省有色金属，原材料资源丰富多模光纤，单模光纤的色散对比: 单模光纤：只能传输基膜HE11的光纤，脉冲展宽主要受模式色散影响，只有模内色散多模光纤：可以传输多种模式的光纤，有模内色散和模间色散，主要是模间色散光电二极管PIN和雪崩二极管APD原理和区别光电二极管PIN的原理: 光照hvEg-耗尽区吸收大部分光-受激吸收 -光生载流子-耗尽区电场作用，电子向N区漂移，空穴向P区漂移-反向电压，耗尽区加宽 -接通电路，R上有电流雪崩二极管APD的原理: 入射光信号 - 受激吸收 形成最初电子空穴- 反向电压 空穴对加速运动 -与中性原子碰撞产生能量- 电子从低能级移到高能级 - 形成二次电子-空穴对 - 多次碰撞 -载流子数急增 - 反向电流迅速增大 - 雪崩倍增效雪崩光电二极管的结构与PIN不同表现在增益区 加了一个附加层，以实现碰撞电离产生二次电子-空穴对，在反向时夹在I层和N层间的P层中存在高电场，该层称为倍增区或增益区。雪崩区，耗尽层仍为I层，起产生一次电子 ，空穴对的作用。PIN：结构简单，但是无法降低暗电流和提高响应度和转换效率。APD：具有内部放大作用，光电转换效率高、响应速度快和附加噪声低的优点接收机性能指标的测试灵敏度: 满足给定的误码率指标条件下而可靠工作所需要的最小平均光功率Pmin（mW）Sn=10lg（Pmin/1mW），单位是分贝毫瓦（dBmW）动态范围:误码率保证系统的误码率指标要求下，光接收机最低输入光功率Pmin 和最大允许光功率Pmax的变化范围。D=10lg(Pmax/Pmin)误码率：由于噪声的存在，发射的“0”码和“1”码的误判的概率误码率:BER=错误接收的码元数/传输的码元总数掺铒光纤放大器EDFA掺铒光纤放大器EDFA的特点：掺铒光纤放大器(EDFA)是将铒离子注入到纤芯中，形成了一种特殊光纤，它在泵浦光的作用下可直接对某一波长的光信号进行放大。具有高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关基本应用形式：线路放大、功率放大、前置放大、LAN放大掺铒光纤放大器EDFA的组成：掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、光耦合器（将输入光信号和泵浦光源输出的光波混合起来的无源光器件）、光隔离器以及光滤波器等（防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输的器件）掺铒光纤放大器EDF应用形式有四种：1）线路放大周期性补偿各段光纤损耗；用于不需要光再生，只需要简单放大的场合2）功率放大增加入纤功率，延长传输距离，补偿插入损耗和功率分配损耗3）前置放大用于提高接收灵敏度4）局域网放大补偿分配损耗，增大网络节点掺铒光纤放大器EDFA的优点：(1)工作波长与光纤的最小损耗窗口一致(2)耦合效率高(3)能量装换效率高(4)增益高、噪声低(5)增益特性不敏感(6)可实现信号的透明传输EDFA固有的缺点：（1）波长固定（2）增益带宽不平坦1、光接收机框图一）接收机前段：决定接收机的灵敏度光检测器:实现光电转换。前置放大器:低噪声放大二）决定接收机的动态范围主放大器:提供增益。AGC:自动增益控制，利用反馈环路控制放大器增益。三)决定误码率均衡滤波器对畸变信号补偿，消除干扰，降低误码率判决再生：取样判决，再生原码流2、光纤导光原理光疏介质（空气 n0），光密介质（纤芯 n1），光疏介质（包层 n2 ） 1）全反射状态: 界1入射角 临界角 光线在交界面折射进入包层并逐渐消失。（光线3）3、半导体发光二极管LED与半导体激光器LD的区别：发光原理相同，所以材料相同，结构有所不同。LD 有谐振腔，产生受激辐射，发激光。LED 无谐振腔 产生自发辐射，发荧光。半导体的发光原理:利用PN结：P型和N型半导体材料相接触形成。在注入电流作用下，电子从低能级跃迁到高能态，形成粒子数反转。电子再从高能态跃迁到低能态产生光子而发光当IIth时，激光器发出受激辐射光没有阈值电流，几乎成线性分布4、发送机框图5、光端机框图通信线路与工程设计 地面局站预留（每侧10m20m）建设规划预留6、标石中各符号的含义：07：表示中继段A段开始第七个接头； 08（j）：表示监测标