SDH光传输技术作业习题

第一章概述1、请根据图1回答：1）点对点光纤通信系统各组成部分的功用；2）光发射机和接收机的核心器件是什么？简述这两种核心器件的作用。3）光中继器的两种形式。图1光纤数字通信系统示意图2、光线通信的优越性第二章光导纤维1、为什么说采用渐变型光纤可以减小光纤中的模式色散？2、什么是单模光纤？其单模传输的条件是什么？3、什么是光纤色散？色散的大小用什么来描述？色散的单位是什么？4、什么是模式色散？材料色散？波导色散？5、什么是光纤的非线性效应？6、阶跃型光纤，若芯子折射率n1=1.5，，1）若△=0.25，当保证单模传输时，理论上光纤芯子半径应取多大。2）若取纤芯半径，保证单模传输时，理论上△应该怎样选择。表1不同LPmn的Vc值表1不同LPmn的Vc值注：归一化频率：相对折射指数差：7、弱导波阶跃型光纤芯子和包层的折射指数分别为，，试计算：（1）纤芯和包层的相对折射指数差。（2）光纤的数值孔径。第三章光纤通信器件1、光与物质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？2、什么是粒子数反转分布？3、构成激光器具备的条件是什么？4、什么是激光器的阈值条件？5、简述半导体的光电效应？第四章光纤通信系统1、对光发射机有哪些要求？2、什么是消光比？3、光纤通信中常用的线路码型是什么？4、光电检测器在光接收机中的作用是什么？第五章光同步网1、SDH网的基本特点是什么？2、SDH帧中开销的含义是什么？各部分的作用是什么？3、列出两种关键的SDH复用设备。4、SDH网中描述误码性能的指标有哪些？、5、什么叫故障率？其单位和含义是什么？6、计算STM-16的码率。第六章波分复用1、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。2、其画出光纤传输网的分层结构图，并简单介绍各层的功能。3、WDM网络中存在几种交换形式？请具体说明4、简述虚波长通道（VWP）机制的概念。第七章光网络1、简述光网络的概念。2、请简述弹性分组环（RPR）的结构及关键技术。3、简述光接入网的概念4、请分析APON与EPON系统的区别及特点。5、请画出IPoverSDH的封装过程。第一章1、答案：1）点对点光纤通信系统各组成部分的功用（1）由电发射机输出的脉码调制信号送入光发射机，光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。（2）在通信系统的线路上，目前主要采用由单模光纤制成的不同结构形式的光缆，这是由于它具有较好的传输特性。（3）光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机。（4）为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设有光中继器。2）光发射机和接收机的核心器件及其作用。光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。3）光中继器的两种形式光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。2、答案光纤通信的优越性主要包括以下几个方面：1）传输频带宽，通信容量大；2）传输损耗小；3）抗电磁干扰的能力强；4）另外，光纤线径细、重量轻，而且制作光纤的资源丰富。第二章渐变型光纤可以通过调节纤芯折射指数分布使其达到最佳折射指数分布，使不同射线具有相同轴向速度，从而有效地减少光纤中的模式色散。仅传输基模的光纤称单模光纤。其单模传输的条件是1）光脉冲在光纤中传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散。2）色散的大小用时延差表示3）色散的单位是PS/km·nm模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同，它所引起的色散称为模式色散。材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长而变化，这样引起的色散称为材料色散。波导色散：光纤中同一模式在不同的频率下传输时，其相位常数不同，这样引起的色散称为波导色散。5、光纤的非线性效应是指在强光场的作用下，光波信号和光纤介质相互作用的一种物理效应。6、1)根据单模传输条件：已知则：取值范围为：2)0.030.39第三章光与物质的相互作用存在自发辐射、受激吸收、受激辐射。自发辐射的特点如下：①自发跃迁;②辐射光子的频率不同，频率范围很宽。③电子的发射方向和相位也是各不相同的，是非相干光。受激吸收的特点如下。①这个过程必须在外来光子的激发下才会产生，因此是受激跃迁。②外来光子的能量要等于电子跃迁的能级之差。③受激跃迁的过程不是放出能量，而是消耗外来光能。受激辐射的特点如下。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。工作物质的受激辐射大于受激吸收的一反常态的分布，称为粒子数反转分布。激光振荡器必须包括以下三个部分：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（泵浦源）能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。4、将激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的阈值条件。5、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，又称光生载流子。第四章1、对光发射机的要求①光源的发光波长要合适：三个低损耗区②合适的输出光功率：避免非线性影响③较好的消光比④调制特性好：P-I曲线在使用范围内线性好此外