光纤通信技术

1、光纤通信技术1、 填空题1、 光纤通信系统的基本组成：光发射机、光纤、光接收机和光中继器。2、 光纤通信的优越性：（1）传输频带宽，通信容量大；（2）传输损耗小，中继距离长；（3）抗电磁干扰的能力强。3、 光纤的结构：涂敷层、包层和纤芯。4、 光纤的分类：（1）按照光纤横截面折射率分布不同划分：阶跃型光纤和渐变型光纤；（2）按照纤芯中传输模式的多少来划分：单模光纤和多模光纤。5、 光和物质的相互作用的基本过程：（1）自发辐射；（2）受激吸收；（3）受激辐射。2、 名词解释1、 EDFA：掺饵光纤放大器，是对信号光放大的一种有源光信号。2、 SDH：同步数学体系，根据ITU-T的建议定义，是不同

2、速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。3、 WDM：波分复用，利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。4、 DWDM：密集波分复用，在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。5、 CWDM：稀疏波分复用，也称粗波分复用。是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。3、 简答题1、 什么是光纤的非线性效应？答：在强光场的作用下，光波信号和光纤介质相互作用的一种物理效应。主要包括两类：一类是由于散射作用而产生的非线性效应，如受激拉曼散射及布里渊散射；另一类是由于光纤的折射指数随光强度变化而引起的非线性效应。2、

3、光与物质间的相互作用存在哪三种基本物理过程？它们各自的特点是什么？答：三种基本物理过程：自发辐射、受激吸收以及受激辐射 自发辐射的特点： （1）这个过程是在没有外界作用的条件下自发产生的，是自发跃迁 （2）由于发射出光子的频率决定于所跃迁的能级，而发生自发辐射的高能级不是一个，可以是一个系列的高能级，因此，辐射光子的频率亦不同，频率范围很宽 （3）即使有些电子是在相同的能级差间进行跃迁的，也就是辐射出的光子的频率相同，但由于它们是独立地、自发地辐射，因此它们的发射方向和相位也是各不相同的，是非相干光 受激吸收的特点： （1）这个过程必须在外来光子的激发下才会产生 （2）外来光子的能量等于电子跃

4、迁的能级之差 （3）受激跃迁的过程不是放出的能量，而是消耗外来光能 受激辐射的特点： （1）外来光子的能量等于跃迁的能级之差 （2）受激过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，因此称它们是全同光子 （3）这个过程可以使光得到放大。因为受激过程中发射出来的光子与外来光子是全同光子，相叠加的结果使光增加，使入射光得到放大，所以受激辐射引起光放大，是产生激光的一个重要的基本概念3、构成激光器必须具备的条件是什么？答：激光器必须包括以下三部分：能够产生激光的工作物质，能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源，能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。4、 简述

5、半导体的光电效应？答：光照射到半导体的P-N结上，若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即光电子空穴对，又称光电子载流子。 光生载流子在外加负偏压和内建电电场的作用下，在外电路中出现光电流，从而在电阻R上有信号电压产生。这样，就实现了输出电压跟随输入光信号变化的光电转换作用。5、 简述EDFA的工作原理答：EDFA主要由掺饵光纤、泵源、隔离器、合波器、耦合器、探测器及控制电路等部分组成。掺饵光纤是放大器最基础、关键的器件；泵源的作用是用来向掺饵光纤提供能量，将基态的饵离子（Er3+）激励到高能态，致使粒子数发生

6、反转，从而产生受激辐射，实现对1550nm波段光信号的放大。隔离器用来防止放大器产生自激振荡；合波器的作用是将泵源光耦合到掺饵光纤中去；耦合器是将信号光分出一部分提供给探测器，实现对放大器工作状态的实时监控。光纤中掺杂的稀土族元素Er（3+）其亚稳态和基态的能量差相当于1550nm光子的能量，当吸收适当波长的泵源光能量（980nm或1480nm）后，电子会从基态跃迁到能阶较高的激发态，释放少量能量转移到较稳定的亚稳态，在泵源光源足够时饵离子的电子发生居量反转，即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多。当适当光信号通过时，亚稳态电子会发生受激辐射效应，放射大量同波长光子。但因存在振动能阶，所以波

7、长不是单一的而是一个范围，典型值为1530nm-1570nm。6、 SDH网的基本特点是什么？（1） SDH网络是由一系列SDH单元（NE）组成，它是一个可在光纤或微波、卫星上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。（2） 它有全世界统一的网络节点接口（NNI）。（3） 它有一套标准化的信息结构等级，被称为同步传输模块STM-N。（4） 它具有一种块状帧结构，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大大增加了网络的维护管理能力。（5） 它有一套特殊的复用结构，可以兼容PDH的不同传输速率，而且还可以容纳B-ISDN信号，因而具有广泛的适应性。7、 SDH帧中开销的含义是什么？各字节的用途是什么？段开销（SOH）是指SDH帧结构中，为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节。8、 SDH的帧结构图。9、简述波分复用的基本概念，并说明其与密集波分复用在概念上的区别。答：波分复用的基本概念：将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。波分复用与密集波分复用在概念上的区别：通道间隔不同。DWDM技术是WDM技术的一种具体表现形式。四、计算题1、弱导波阶跃光纤纤芯和包层的折