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2014光纤通信系统考点1、 填空1、 光纤通信用光波作为传输信号，用光纤作为传输线路。2、 通信窗口：第一代：波长0.85m，损耗3dB/km；第二代：1.31m，0.4dB/km；第三代：1.55m，0.2dB/km；第四代：WDM，OA，EDFA。3、 通信系统的信号：模拟信号，数字信号。4、 数模转换的方法：取样，量化，编码。5、 比特率：B=1/T。6、 PDH(准同步数字序列)的两种模式：（1）北美和日本：24路，速率为1.544Mb/s。（2）欧洲和中国：30路，速率为2.048Mb/s。7、 SDH（同步数字序列）：STM-1：155Mb/s，STM-4：622Mb/s，STM-16：2488Mb/s，STM-64：9953Mb/s。8、 光纤的基本结构：纤芯，包层，涂覆层。9、 导波条件：10、 脉冲展宽公式：（D为色散系数会给，L为长度，为谱宽）11、 光纤衰减机理：材料吸收，材料散射，材料辐射。12、 光缆结构：层绞式、骨架式、带状式、束管式。13、 P-I曲线：工作电流小于阈值电流时，自发辐射，光能量低；工作电流大于阈值电流，产生激光。14、 光谱特性：15、 温度特性：T增大，P-I曲线右移，阈值电流增大，斜率减小。16、 数字光接收机的组成：前端：光电检测器与前置放大器；线性通道：主放大器与均衡器；再生电路：判决器与时钟恢复。17、 灵敏度：接收机工作于的BER所要求的最小平均接收光功率。18、 光放大器的类型：半导体激光放大器和光纤型光放大器（FRA，FBA，EDFA，FPA）。19、 EDFA增益饱和特性：放大器增益随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢。20、 光放大器的应用：在线，功率放大，前置放大。21、 当比特率小于100Mb/s时，损耗限制为主，大于时，色散限制为主。二、简答题1、PDH和SDH各表示什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH表示同步数字序列。2、光纤通信的优点。答：频带宽；损耗低；抗电磁干扰；无串音干扰，保密性好；光纤线径细、重量轻、柔软；光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料；光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。3、光纤色散的定义和分类。答：（1）定义：在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。（2） 分类：材料色散、波导色散、模式色散、偏振色散。多模光纤中，有模式色散、波导色散和材料色散，以模式色散为主。单模光纤中，有材料色散和波导色散，一般情况下以材料色散为主。偏振模式色散是单模光纤一种特殊的模式色散。4、LD和LED的比较。答：LED以自发辐射为基础，发普通荧光，发散角大，是无阈值的器件，发射功率一般为微瓦级。LD以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，发射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），发射功率一般为毫瓦级。5、分别画出用发光二极管和激光器进行数字调制的原理图。6、EDFA的工作原理和增益谱特性以及分类。答：（1）掺铒光纤放大器（简称EDFA）采用掺铒离子单模光纤作为增益介质，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。（2）对给定的放大器长度L，放大器增益先随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢了。（3）按泵浦光的注入方式可分为前向泵、后向泵和双向泵掺铒光纤放大器。 7、有哪几类无源器件？作用是什么？答：光纤连接器：实现光纤与光纤之间可拆卸的连接、光纤衰减器：对光功率进行衰减、光隔离器：限定光只能在一个方向传输、光纤耦合器：实现光信号分路/合路、自聚焦透镜（滤波器、分路器、复用器）：波长选择、光调制器及光开关等。3、 计算题1、第二章（1）有一SI型单模光纤，其截止波长为1.4 mm ，芯包折射率分别为nl=1.465，n2=1.46，计算它的纤芯半径及在波长分别为0.85及1.3 mm 的模式数。解:从式（2.2.21）得到此时纤芯半径为（2）有一阶跃光纤，NA=0.2，当l=850 mm时可支持1000个左右的模式，计算： (a)纤芯直径； (b)在l=1310 nm波长时的传输模式数；(c)在l=1550 nm波长时的传输模式数。解：将式(2.2.21)代入式(2.2.23)（3）已知一弱导波阶跃型光纤，纤芯和包层的折射率分别为n11.5，n21.45，纤芯半径a4mm，l1.31mm，L1km。计算：（1） 光纤的数值孔径；（2） 光纤的归一化频率；（3） 光纤中传输的模数量；（4） 光纤的最大时延差。解：（1）NAsinqmax（n21n22）1/20.38 （2）（3）MV2/27.372/227（4） 2、第三章（1）有一个双异质结InGaAsPLED，中心发光波长为1310nm，其材料的辐射复合率为50ns，非辐射复合率为70ns。试计算：(a) 发光时的内量子效率hint；(b) 设驱动电流为100mA，计算该LED的内部发光功率；(c) 若该LED芯片与多模光纤的直接耦合效率为-14dB，计算入纤的光功率大小。解：3、第四章（1）有一个光纤通信系统，光源为LED，输出功率：10mW，工作波长850nm，LED与光纤的耦合损耗为14 dB。系统光纤的总损耗20 dB，其他损耗10 dB。PIN光电二极管的R00.5 AW，ID=2 nA，负载电阻RL=50 W，接收带宽f =10 MHz，T=300 K计算接收光功率、检测信号电流和功率、散弹噪声和热噪声功率，最后计算其信噪比。解：(1)求出接收功率PR 和IP值（2）求散粒噪声 由式（4.3.27）得（3）求电路噪声 由式（4.4.18）得（4）求信噪比S/N（2）现有1011个光子秒，光子能量为1.2810-19J，入射到一个理想的光电二极管上，计算： (a)入射光波长； (b)输出光电流大小；(c)若这是一个APD，其G=18，计算光电流。解：1554nm（3）有一个PIN光电二极管，其h=O.9，l=1300 nm，入射光功率P0=-37 dBm。计算：(a)光电流大小；(b)当负载电阻RL等于50W，1000W及lOMW时的输出电压。解：0.94（A/W）4、第八章（1）有一长距离单模光纤传输系统，工作波长1300 nm，其他参数如下：LD光源平均入纤功率 0 dBm光缆损耗 0.4 dBkm熔接头损耗 0.1 dBkm 活动连接器损耗 1dB个APD接收机灵敏度：B=35 Mbs时(BER=10-9) - 55 dBmB=500 Mbs时(BER=10-9) - 44 dBm系统富余度 9 dB试计算损耗限制传输距离。解：（a）当B=35Mb/s时（b）当B=500Mb/s时（2）光接收机的极限灵敏度如何表达？其中各参量表示什么？答： (6.4.23)式中， 为每比