光纤通信复习题要点

第一章光纤通信：使用光学载体在光纤中传输信息的过程。广义而言，它是基于光纤或光传输网络、由光纤组成的光处理装置和光处理设备，并采用相关技术传输和处理光波信息的过程。它是光通信不可分割的一部分。阻碍光通信发展的原因有：1 .当光向各个方向散射时，光强度降低；2.它不能穿越障碍。高锟指出，如果材料中金属离子的比例降低到10-6以下，纤维损耗可以降低到10 dB/km。通过改进制造工艺和提高材料的均匀性，光纤的损耗可以进一步降低到几分贝/千米。光纤通信快速发展的重要条件：1。低损耗光纤2。光源(半导体激光器)全波光纤：可用于1260 1675纳米全范围密集波分复用光纤通信的光纤是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑1。低损耗光纤的成功开发2。连续振荡半导体激光器的成功发展光纤是一种玻璃纤维，其材料是应时(二氧化硅)，它是通信网络中一种优良的信息传输介质。光纤通信的发展趋势1。光纤技术正逐步从主干网发展到广域网和城域网2.从低速系统到高速系统的发展3.从土地到海地的发展4.从光传输和电交换到网络的全光发展5.走向光纤技术和以太网技术的结合光纤通信的优势：1.大频率带宽和传输容量2.低损耗和长中继距离3.重量轻、体积小4.良好的抗电磁干扰性能5.泄漏小，保密性好6.节约金属材料有利于资源的合理利用传统上，网络按照服务范围：分为三类(1)局域网，服务范围2公里，如以太网、信令环和信令总线；(2)服务范围为100公里的城域网，如电话本地交换网或有线电视)分配系统；(3)服务覆盖数千公里的广域网，如与国际网络的开放系统互联等。三代网络技术的比较1.全电网络是第一代网络，节点通过电缆互连，电缆是有限容量的窄带线路；2.电光网络，第二代网络，现在被广泛使用。它被称为电光网络，因为电信号仍然在节点中交换。3.全光网络，第三代网络，所有节点通过不间断的光缆连接，并且只有光信号在节点内交换。这是未来的第三代网络。网络接入技术：1.xDSL 2。氢氟碳化合物3.APON/EPON 4。AON光有两个特点：1。波动性2。粒子性质第二章全反射条件：当入射角超过临界角()时，没有透射光，只有反射光。这种现象被称为全反射，这是光纤波导的传输原理。光缆：光缆由缆芯和护套组成。实用光纤包括多模光纤和单模光纤。如果一根光纤只支持一种传导模式，它就被称为单模光纤。相比之下，支持多种传导模式的光纤称为多模光纤。光纤传输电磁波的条件不仅要满足光在纤芯和包层界面全反射的条件，还要满足传输过程中相干增强的条件。光纤衰减的原因是光能的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损失可以得到改善。最小损耗在1.55毫米波段。色散：当不同成分的光信号在光纤中传输时，由于不同的群速度造成不同的时间延迟而产生的物理效应。光信号分量包括传输信号调制中的频率分量和光源的光谱宽度，以及光纤中的不同模式分量。如果信号是模拟调制，色散会限制带宽；如果信号NA代表光纤接收和传输光的能力。NA(或)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高，纤芯与光能的结合越强，光纤的抗弯曲性越好。然而，NA越大，光纤传输后产生的输出信号越宽，从而限制了信息传输容量。单模光纤的传输特性用衰减、色散和带宽来表示。多模光纤包括阶梯多模光纤和渐变多模光纤。单模光纤包括G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤、全波光纤和色散补偿光纤。G.652光纤为普通单模光纤，G.653光纤为色散位移光纤，G.654光纤为损耗最小的光纤，G.655光纤为非零色散位移光纤，全波光纤为无水峰值光纤，色散补偿光纤为带负色散的大色散光纤。光时域反射仪(OTDR)不仅可以测量光纤损耗系数和光纤长度，还可以测量连接器和熔接头的损耗，观察光纤沿线的均匀性，确定光纤故障点的位置，在工程中得到广泛应用。第三章连接器：将两根光纤的端面结合在一起，实现光纤和光纤之间可拆卸(可移动)连接的装置连接丢失包括：1。固有损耗2。外部损失对连接器的要求：连接损耗(插入损耗)小；巨大的回报损失；重复插入和拨号具有良好的重复性；互换性好；当环境温度变化时，性能保持稳定；并具有足够的机械强度；连接器的基本结构包括三个部分：接口部分、光纤引脚和对中。两个插头和适配器之间的连接是FC、SC和ST接头是将两根光纤的端面结合起来，实现光纤之间的永久(固定)连接。接头连接方法：1。热熔连接2。机械连接3。毛细管粘合连接耦合器的功能是将一个或多个光输入分配给一个或多个光输出。波分复用器(WDM)的功能是将来自不同波长的多个发射器的光信号组合起来，并将其注入光纤。解复用器的功能与波分复用器的功能完全相反。调制方法：1。直接调制使用电信号(调制信号)来控制调制电流的注入，以实现光源2的输出光强度的直接调制。外部调制使用电信号(调制信号)来调制通过外部腔调制器的光的强度(包络)、相位或频率根据调制原理的不同，可分为强度调制器、相位调制器、马赫-曾德尔振幅调制器、QPSK光调制器和电吸收波导调制器。光开关的分类：第四章光学发射器的关键部件是光源。最常见的光源是：发光二极管发光二极管和激光二极管。光纤通信对光源的要求1.光源发出的峰值波长应在光纤的低损耗窗口内；2.具有足够高且稳定的输出光功率，满足系统对光中继距离的要求；3.电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高；3.良好的单色性和方向性，减少光纤的材料色散，提高光源与光纤的耦合效率；4.易于调制，响应速度快，便于高速大容量数字信号的传输；5.为了提高模拟调制系统的信噪比，强度噪声应该很小。6.光强与驱动电流的线性度更好，以确保足够的模拟调制通道。光发射机类型LD工作原理：如果注入的激光电流增加到一定值(阈值)，受激发射占优势，那么P-N结区成为光场的放大区(称为有源区)，光场迅速增强，从而在其内部光学谐振腔的作用下形成具有良好单色性和方向性的激光发射和激光束输出。半导体激光器发射激光的两个条件：1 .向激光器注入电流使粒子反转1.半导体发光的原理是组成半导体晶体的原子中有不同的能带。如果占据高能带(导带)的电子跃迁到低能带(价带)，它们之间的能量差(禁带能量)以光的形式释放，其波长由能带差决定。能带差和发射光的振荡频率之间存在关系。2.光电探测器的原理是低能带的电子吸收入射光子的能量，并被激发跃迁到更高的能带。在半导体结上的外部电场的作用下，高能带中的电子可以从外部电路中取出，将光能转化为电能。激光器开始振荡的阈值条件是腔中获得的光学增益被受激辐射在腔中的损耗精确抵消。4.激光器启动的相位条件是谐振腔中的前向和后向光波是相干的。5.激光器的阈值电流和输出功率对温度非常敏感，因此在实际使用中，总是使用热电冷却器来冷却和控制激光器。6.半导体激光器的基本特性包括阈值特性、温度特性和波长特性。7.发光二极管和半导体激光器的主要区别在于，发光二极管本质上是一种非相干光源。它的发射光谱是半导体材料导带和价带的自发发射光谱，所以光谱比较宽。半导体激光器是一种相干光源，它的谱线很窄。发光二极管不是阈值器件，二极管是阈值器件。第五章光纤通信中最常用的光电探测器是：Pin光电二极管2.雪崩光电二极管PIN和APD探测器的主要区别在于APD利用雪崩倍增效应来倍增光电流，因此APD可以提供内部增益，而PIN则不能。亚太司的特点1.敏感2.可以提供内部增益3.它可以承受高反向偏压，从而在PN结内形成高电场区。4.工作速度快，已广泛应用于光通信系统5.高达20GHz的固有宽带宽光电探测器的作用是通过光电效应将光信号转换成电信号。光接收器的功能是将光信号转换成电信号，放大、整形并再生原始输入信号。数字光接收机由前置放大器、线性放大器和数据恢复组成。线性放大由主放大器、均衡器和自动增益控制电路组成，数据恢复由判决电路和时钟恢复电路组成。通常，数字光接收机需要误码率。接收器灵敏度定义为最小平均接收光功率()。在实验室中观察符号间干扰存在的最直观、最简单的方法是眼图分析。第六章1.全光传输中继器和传统再生中继器的主要区别在于：传统的再生中继器必须完成光电光转换过程。然而，全光传输中继器不需要光-电-光转换，它们直接放大光信号。2.哪个是集中放大，EDFA还是光纤拉曼放大器？哪个是分布式放大？什么是工作乐队？EDFA是集中放大，光纤拉曼放大器是分布式放大。EDFA在C波段工作，光纤拉曼放大器可以在全光纤波段工作。3.是什么决定了3的增益谱？EDFA和光纤拉曼放大器？增益媒体之间有什么区别？EDFA的增益特性与泵浦模式和光纤掺杂剂有关。光纤拉曼放大器的增益谱仅由泵浦波长决定，与掺杂剂的能级无关。因此，只要泵浦波长合适，信号光的增益可以在任何波长下获得。EDFA的增益介质是掺铒光纤，光纤拉曼放大器的增益介质是传输光纤本身。4光放大器可以放大不同传输速率的数字和模拟信号。同步数字信号和同步数字信号都可以放大。调制模式没有选择性。光放大器的噪声系数定义为光放大前的光电流信噪比与光放大后的光电流信噪比之比。EDFA的理想噪声系数是3dB。一个选项可以吗(1)在远程通信系统中，电子中继器被替换为在线放大器；(2)将其插入光发射器后，以增强光发射器的功率；(3)为了提高接收机的灵敏度，还可以在接收机前插入一个光放大器，对微弱的光信号进行预放大。这种放大器被称为前置放大器。(4)光放大器的另一个应用是补偿局域网的分布损耗。第七章第八章1.光纤通信系统的基本结构是什么？点对点结构、树、总线、环、星等2.试画点对点光纤传输系统的组成。3.什么是损失限制系统？什么是色散限制系统？损耗限制系统损耗是一个影响系统传输距离的系统。色散限制系统：色散是影响系统传输距离的系统。什么是电力成本？什么是电力成本因素？如果发射器发射的光信号偏离理想状态，将导致接收器的最小接收平均光功率增加。这种增加的功率称为功率成本。导致功耗的因素包括消光比、强度噪声、定时抖动、光纤模式噪声、LD模式分配噪声、LD频率啁啾、反射噪声等。5.如何预算系统的功率？(8.2.1)其中是通信信道的所有损耗功率，这是系统的功率裕量，和的单位是dBm，和的单位用dB表示6.如何预算系统的带宽？7.如何定义线性系统的上升时间？它与系统的电带宽有什么关系？上升时间被定义为系统在阶跃脉冲作用下将其输出幅度从10%增加到90%所需的响应时间。对于任何线性系统，