[哈尔滨理工大学光纤通信]《光纤通信基础》部分习题及参考答案（可编辑）

1、 光纤通信基础部分习题及参考答案 一、相应的名词解释： 1.1、光子学研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体, 也是能量载体 详细解释：光子学（PHOTONICS ）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用 的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分子、原子、电子 以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在应用方面，它的研究内容主 要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律等。 1.2、光纤通信以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。 1.3、光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。 2.1 、单模光纤是只能传输一种模

2、式的光纤，单模光纤只能传输基模 最低阶模 ，不存在 模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。（只能传输 一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模 最低阶模 ，它不存在模间时延差， 因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的带宽一 般都在几十 GHz?km 以上。）（单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4 m10 m 范围内。） 2.2 、多模光纤在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多 模光纤。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多 个分离的传导模。）（多模光纤

3、可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为 50 m 左右。） 2.3 、色散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。 2.4 、模式色散用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不 同所造成的时延差。 2.5 、光纤光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。 2.6 、阶跃型光纤阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射 率 n1 和包层的折射率 n2 是均匀常数。 2.7 、渐变型光纤渐变型光纤纤芯的折射率nl 随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到

4、纤芯与包层交界处为包层折射率n2 ，纤芯的折射率不是均匀常数。 3.1、受激辐射发光现象处于粒子数反转分布状态的大多数电子，在受到外来入射光子 激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光子，不仅波长相同而且相位、 方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的出射光，起到了光放大作用。 3.2、有源光器件 - -光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。 3.3、光源 - -光源的作用是将信号电流变换为光信号功率， 即实现电-光的转换， 以便在光纤中传输。 目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD 、半导体发光二极管LED 、半导 体分布反馈激光器

5、 DFB 等。 3.4、光检测器 -光检测器的作用是将接受的光信号功率变换为电信号电流，即实现光- 电的转换。 光纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。 3.5、激光器 - -激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。 3.7、光与物质的相互作用 - -光与物质的相互作用主要有三种基本过程: 1 受激吸收； 2 自发辐射； 3 受激辐射。 3.8、粒子数的反转分布 - -要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即高能级上的粒子 数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布 3.9、发光二级管半

6、导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器的本质区别是它 没有光学谐振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。 3.10、半导体光电二极管是利用半导体材料的光电效应将入射光子转换成电子-空穴对， 形成光生电流，即实现光- 电的转换。 3.11、PIN 光电二极管一次电子空穴对光电转换 3.11 、雪崩光电二极管 （二次电子空穴对光电转换光放大）雪崩光二极管（APD 是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检测灵敏度大大提高，APD 的雪 崩增益随偏压的提高而增大。 3.12、各种无源光器件的定义 4.1 、直接调制直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电

7、流，使光源发出的光功 率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子寿命 及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。 4.2 、外调制外调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过 光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需要调制器，结构复杂，但 可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。 4.3 、模拟调制模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源进行调制； 另一类采用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟基带信号先对它进行调制，再用该已调制的 副载波去调制光载波。由于模拟调制的调制速率较低，均使用

8、直接调制方式。 4.4 、数字调制数字调制主要指PCM 脉码调制。先将连续的模拟信号进行抽样、量化、 编码，转化成一组二进制脉冲代码，对光信号进行通断调制。 数字调制也可使用直接调制 和外调制。 4.5 、光接收机的线性通道由光电检测器、前置放大器、主放大器和均衡器构成的这部 分电路，称为线性通道。在光接收机中，线性通道主要完成对信号的线性放大，以满足判决 电平的要求。 4.6 、光接收机灵敏度光接收机的灵敏度是指满足给定信噪比指标的条件下，光接收机 所需要的最小接收光功率 4.7 、mBnB 码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有 m 个二进制码，记为 mB ， 称为一个码字，然后把一个

9、码字变换为 n 个二进制码，记为 nB ，并在同一个时隙内输出。 5.1、SDH同步数字传输体制，类似于 PDH （准同步数字传输体制），均为数字信号传输 体制。 5.2、误码率相关定义 5.3、抖动数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。 7.1、掺铒光纤放大器是将掺铒光纤在泵浦源的作用下而形成的光纤放大器。 7.2、复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多 路不同信号而互不干扰的技术 7.3、光孤子 Soliton 是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲 ps 数 量级 。 7.4、光孤子通信利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。 7.5

10、、全光网络 All-Optical Networks，AON 技术是指光信息流在网络中的传输及交换时 始终以光的形式存在。 二、相应的问答题 （一）简答部分 第一章部分 1.1、光纤通信的优点： 答 A ：1）光纤的容量大 2）损耗低、中继距离长 3）抗电磁干扰能力强 4）保密性能好 5）体积小，重量轻 6）节省有色金属和原材料 或 B：光纤通信的优点有： 1）容许频带很宽，传输容量很大 2）损耗很小， 中继距离很长且误码率很小 3）重量轻、 体积小 4）抗电磁干扰性能好 5）泄漏小， 保密性能好 6）节约金属材料，有利于资源合理利用 1.2、光纤通信的缺点： 答：（1）. 抗拉强度低；（2）

11、.光纤连接困难；（3）.光纤怕水 1.3、光纤通信的各种应用包括哪些方面？ 答：可概括如下： 通信网, 包括全球通信网、各种专用通信网、特殊通信手段。 构成 因特网的计算机局域网和广域网。 有线电视网的干线和分配网; 自动控制系统的数 据传输。 综合业务光纤接入网, 分为有源接入网和无源接入网。 1.4、光纤通信系统的组成以及各组成部分的功能？ 答：主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成 系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送 机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器； 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解 调器组成，对于直接强度调制解调器可以省略； 光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒