2022年光纤通信复习总结.docx

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1、学习好资料欢迎下载填空与挑选光接收机的最重要的特性参数是 灵敏度；固体激光器 的创造大大提高了发射光功率,延长了传输距离；光接收机中 ,PIN 光电二极管引入的主要 噪声有暗电流噪声和量子噪声；光隔离器是一种只答应光沿 一个方向 通过而在相反方向 阻挡光通过的光无源器件；光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是: 自发辐射、受激吸取、受激辐射 ；产生激光的最主要过程是 : 受激辐射 ；光源的作用是将 电信号变换为光信号 ；光检测器的作用是将 光信号转换为电信号 ；光中继器实现方式主要 有光- 电- 光中继器和对光信号直接放大的中继器两种；光纤传输衰减分为 材料的吸取衰减、光纤的散射衰减和辐

2、射衰减；光纤数字通信系统中 , 误码性能和抖动性能 是系统传输性能的两个主要指标；光纤中的传输信号由于受到 光纤的色散和损耗 的影响, 使得信号的幅度受到衰减 , 波形显现失真；光与物质作用时有 输出功率与效率、输出光谱特性和响应速率与带宽三个物理过程；光纤的主要材料是 二氧化硅 , 光纤的结构从里到外依次为 纤芯、 包层, 其中纤芯部分是用来传导光信号的；光纤的传输特性是光纤的 损耗特性、色散特性 ； 光纤的色散分为 材料色散、波导色散和模式色散 ；光纤的分类中按传输的模式来分可分为 单模和多模光纤 , 按纤芯的折射率分布的不同来分可分为 阶跃型和渐变型光纤；光纤通信中常用的三个低损耗窗口的

3、中心波长: 0.85um ,1.31um,1.55um , 最低损耗窗口的中心波长是在1.55um；目前光纤通信所用光波的光波波长范畴为0.81.8um , 属于电磁波谱中的 近红外区 ；EDFA称为掺铒光纤放大器 , 其实现放大的光波长范畴是 1.531.56um；光纤通信是以 光纤为传输媒质；以 光波为载波的通信方式；光纤通信系统的长期平均误码率定义为传送错误的码元数占传送的总码元数的百分比, 反映突发性误码 ,用严峻误码秒 SES 、误码秒 ES 两个性能指标来评判；单模光纤是指在给定的工作波长上 , 只传输单一基模 的光纤；mBnB码又称为 分组码, 它是把把输入码流中 M 比特分为一

4、组 , 然后变换为 N比特；PIN 光电二极管 , 是在 P 型材料和 N型材料之间加上一层 轻掺杂质的 N型材料,I 层；WDM技术从传输方向分 : 有双向结构 和单向结构 两种基本应用形式；在热平稳条件下 , 一个电子占据一个能量为 E的能级的概率 fE 的运算式为fE=1/1+eE-Ef/KT；在阶跃型光纤中 ,LP01 模是最低工作模式 , LP11是第一高阶模；在光纤通信系统中光接收机的基本功能是: 把接收来的光信号转变为原先的电信号；在光接收机中 , 与光电检测器相连的放大器称为前置放大器 , 它是低噪声、髙增益 的放大器；渐变型光纤中 , 不同的射线具有相同轴向速度的现象称为光纤

5、的自聚焦 现象；随着半导体激光器温度的上升 , 其输出功率会 降低；发光二极管依靠 自发辐射 发光, 半导体激光器依靠 受激辐射 发光；通常用的光纤绝大多数用 石英材料制成 , 折射率高的中心部分叫做 纤芯, 折射率稍低的外层称为 包层；阶跃型光纤的 单模传输 条件是 0V2.405 ；目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是波长1.31un 邻近和波长 1.55 邻近；工程上光接收机的灵敏度常用 光功率的相对值表示 , 单位是 dBm；表示光纤捕获光射线才能的物理量被定义为数值孔径 , 用 NA表示；对于半导体激光器 , 当外加正向电流达到某一值时 , 输出光功率将急剧增加 , 这时输出的光为

6、 激光 , 这个电流称为 阈值电流；由于双异质结激光器在有源区两侧 , 既限制了 光波, 又限制了 载流子 , 故它的光强分布基本被约束在有源区, 而且阈值电流大大降低；依据 ITU-T 的建议,STM-1 码速率=155.520 Mb/s；光纤单模传输条件 , 归一化频率 V应满意 VVc在光纤通信系统中 ,EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度作光中继器使用光接收机中 , 雪崩光电二极管引入的噪声为 量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声光中继器中均衡器的作用是 均衡成有利于判决的波形通常, 影响光接收机警敏度的主要因素是 光接收机噪声EDFA中用于降低放大器噪声的器

7、件是 光滤波器以下哪一样不是无源光器件； LED隔离器的两个主要参数 ：插入损耗和隔离度关于 PIN 和 APD的偏置电压表述 , 正确选项均为 反向偏置 ；处于高能级 E2 的电子, 在未受外界激发的情形下 , 自发地跃迁到低能级 E1, 从而发射出一个能量为hf=E 2-E 1 的光子的过程称为 自发辐射阶跃光纤中 , 子午线在包层和纤芯分界面上形成全反射的条件为1 sin1 n 2n1表示光纤色散程度的物理量是 时延差STM-1每秒可传的帧数是 800PIN 光电二极管 , 因无雪崩倍增作用 , 因此其雪崩倍增因子为 G1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

8、二极管STM1 中信息净负荷的字节数为 2349光纤的连接分为 固定连接和活动连接从射线理论的观点看 , 在阶跃型光纤中 , 入射子午光线形成导波的条件是: 光线在光纤端面上的入射角22必需满意的条件为 0 arcsinn1n 2EDFA的最大输出功率常用3dB 饱和输出功率 来表示；光发射机的消光比 , 一般要求小于或等于 10EDFA中光滤波器的主要作用是 降低光放大器输出噪声为了使雪崩光电二极管正常工作, 在其 P N结上应加 高反向偏压不属于无源光器件的是 半导体激光器阶跃型光纤中数值孔径的运算式为n 12随着激光器使用时间的增长 , 其阈值电流 会逐步增大以下指标不是掺铒光纤放大器特

9、性指标的是；倍增因子光耦的特性： 耦合比、附加损耗、插入损耗、方向性DIR（隔离度）、一样性下述有关光接收机警敏度的表述不正确选项光接收机警敏度描述了光接收机的最高误码率名词说明数值孔径 : 表示光纤捕获光射线才能的物理量, 用 NA表示: NA入射角；sinmax ,m ax 是光纤能捕获的射线的最大mBnB码: 又称分组码,它是把输入信码流中每m比特码分为一组 , 然后变换为 n 比特n m输出；瑞利散射损耗 : 光纤在加热制造过程中 , 热扰动使原子产生压缩性的不匀称 , 造成材料密度不匀称 , 进一步造成折射率不匀称 , 这种不匀称性在冷却过程中固定下来并引起光的散射, 造成瑞利散射损

10、耗；法拉第效应 : 不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转, 也称磁致旋光效应；插入码: 插入比特码是将信码流中每 m比特划为一组 , 然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出.四波混频 ：由两个或三个波长的传输光混合而产生的有害的频率重量粒子数反转分布 : 在外界能量作用下 , 处于低能级的粒子将不断地被激发到高能级上去, 从而使高能级上的粒子数大于低能级上的粒子数, 这种分布状态称为粒子数的反转分布；光纤色散 : 光信号通过光纤传播期间 , 波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散；色度色散： 抱负单模光纤,没有模式色散,只有材料色散和波导色散；学习好资料欢迎下

11、载光接收机的灵敏度 : 在保证肯定误码率的条件下 , 光接收机所需接收的最小光功率；抖动: 所谓抖动一般指定时抖动,它是数字传输中的一种不稳固现象,即数字信号在传输过程中,脉冲在时间间隔上不再是等间隔,二是对时间变化的一种现象,这种现象就成为抖动；吸取损耗 ：是由 SiO2 材料引起的固有吸取和杂质引起的吸取产生的；散射损耗 : 散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化,以及所含SiO2 、GeO2和 P2O5 等成分的浓度不匀称,使得光纤中显现一些折射率分布不匀称的局部区域,从而引起光的散射,将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗；暗电流: 是指在 PIN 规定的反向电压或者 APDDE90%

12、击穿电压时,在无入射光情形下器件内部的反向电流；本征暗电流 ：载流子热扩散形成的子午射线 : 过纤芯的轴线的平面称为子午面 , 在子午面的光线称为子午射线；光纤的自聚焦现象 : 具有不同条件的子午射线 , 从同一地点动身 , 达到相同的终端；这种现象称为光纤的自聚焦现象；P-I 曲线:P-I曲线指的是光源的总发射光功率与注入电流的关系曲线；P-I特性量子噪声 : 光信息的传播是由大量的光量子传播来进行的, 这些大量的光量子其相位都是随机的 , 因此光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数, 是在一个统计平均值邻近浮动 , 因而产生了噪声；雪崩倍增效应 : 是在二极管的 P-N 结上加高反向电压形

13、成的；此时在结区形成一个强电场,在高场区内光生载流子被强电场加速,获得高的动能,与晶格的院子发生碰撞,使带价的电子得到能量,越过禁带到导带,产生了新的电子 - 空穴对,如此下去,像雪崩一样的进展,从而使光电流在管子内部即获得了倍增；晶体的能带 : 晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同而分成如干组；每组中能级彼此靠的很近,组成有肯定宽度的带,成为能带；费米能级 : 费米能及不是一个可以被电子占据的实在能级,他是反应电子在各能级在建瓯那个分布情形的参量,具有能级的量纲；电光推迟 : 就是在电信号到来时,光信号相对于电信号的时间推迟；弛张振荡 ：电流注入激光器后,输出光脉冲显现幅度逐步衰减

14、的振荡；码型效应 ：当电光推迟时间与数字调制的码元连续时间同数量准时,会使“0”码后的第一个“ 1”码的脉冲宽度变窄,幅度减小,严峻的会使单个“1”码丢失；自脉动：注入电流达到某个范畴时,输出脉冲显现连续等幅的高频振荡简答题简述半导体的光电效应 ；半导体材料的光电效应是指光照耀到半导体的P-N结上,如光子能量足够大,就半导体材料中价带的电子吸取光子的能量,从价带越过禁带到达导带,在导带中显现光电子,在价带中显现光空穴,即光电子空穴对,它们总起来称作光生载流子；光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下,在外电路中显现光电流；从而在电阻R上有信号电压输出；这样,就实现了输出电压跟随输入光信号变化的

15、光电转换作用；简述光纤通信系统对光发射机的要求 ：作用：光发射机的作用是把电端机送来的电信号变为光信号送入光纤中传输；1 光源特性 : 包括发光波长、谱线宽度、 P-I 特性和寿命等； 2 调制特性 : 可以采纳直接调制和外调制； 3 输出特性 : 包括光功率、稳固性、消光比；简述构成激光器的三个基本条件： 激光工作物质、鼓励、光学谐振腔 1 需要有合适的工作物质 , 具有合适的能级分布 , 可以产生合适波长的光辐射；2 需要可以实现工作物质粒子数反转分布的鼓励能源泵浦源；3 需要可以进行方向和频率挑选的光学谐振腔；简述半导体激光器产生激光的机理 ：在有源区中高掺杂的 PN结上,由于外加电压不

16、断注入电子形成粒子反转分布,在有源区中产生受激辐射而发出激光；激光的产生需要满意三个条件：可实现粒子数反转分布的增益介质,泵浦源到激发态, 光学谐振腔,通过有源区两端的反射镜实现正反馈；半导体激光器也由三个部分构成 , 试分别加以说明；1 产生激光的工作物质,能够产生激光的工作物质, 也就是处于粒子数反转分布状态的工作物质, 它是产生激光的必要条件；2 能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的鼓励源,使工作物质产生粒子数反转分布的外界鼓励源；物质在泵浦源的作用下 , 使粒子数从低能级跃迁到高能级 , 使得在这种情形下受激辐射大于受激吸取, 从而有光的放大作用；这时的工作物质已被激活, 成为激活物

17、质或增益物质；3 有能够完成频率挑选及反馈作用的光学谐振腔；激活物质只能使光放大, 只有把激活物置于光学谐振腔中, 以供应必要的反馈及对光的频率和方向进行挑选, 才能获得连续的光放大和激光振荡输出；简述形成光纤损耗的主要缘由： 材料的吸取损耗、光纤的散射损耗、辐射损耗1 材料的吸取损耗 , 包括紫外吸取、红外吸取和杂质吸取等 , 是材料本身所固有的 , 是一种本征吸取损耗；2 光纤的散射损耗 , 主要有瑞利散射损耗、波导散射损耗和散射损耗；3 辐射损耗 , 当抱负的圆柱形光纤受到某种外力的作用时, 会产生肯定曲率半径的弯曲 , 导致能量泄漏到包层造成损耗；简述光纤通信的优、缺点 ： 传输频带宽

18、 , 通信容量大；中继距离远；抗电磁干扰才能强, 无串话；光纤细, 光缆轻；资源丰富 , 节省有色金属和能源；均衡简单；经济效益好；抗腐蚀、不怕潮湿；缺点： 部分光器件价格昂贵,光纤的机械强度差,不能传送电力,修理较为困难；光纤系统的基本组成及各部分的作用 ：光发射机：把输入的电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度的注入到光纤线路；光纤线路：把来自光发射机的光信号,以尽可能小的失真和衰减传到光接收机；光接收机：把从光纤输出、产生畸变和衰减的柔弱光信号转换成电信号,再由电接收机放大、处理后恢复为基带电信号；光网的优点 ：光网具有可重构性、可扩展性、透亮性、兼容性、完整性和生存性等优点；

19、简述产生抖动的主要缘由 ；由于噪声引起的抖动 ; 时钟复原电路产生的抖动 ; 其他缘由引起的抖动；如数字系统的复接、分接过程, 光缆的老化等；简述光中继器的功能和类型3R中继器：均衡放大、识别再生、再定时的功能；2R中继器：均衡放大、识别再生的功能 ; 光中继器实现方式主要有光 - 电- 光中继器和对光信号直接放大的中继器两种；简述线性偏振模 LPmn的 m、n 的物理意义 ；它们表示相应模式的光纤截面上的分布规律,m表示沿圆周方向光场显现最大值的对数,而n 表示沿半径方向光场的最大值的个数；简述 STM-N主要由几部分构成 , 并阐述各部分的功能 ；由 STM-N（ N=1、4、16、64

20、等）即同步传送模块, N=1时是基本分标准模块信号,其速率为155.52Mb/s ；简述雪崩光电二极管的雪崩倍增效应：在二极管的P-N 结上加上高反向电压形成的,此时在结区形成一个强电场,在高场区内光生载流子被强电场加速,获得高的动能,与晶格的原子发生碰撞,使价带的电子得到能量,越过禁带到导带,产生新的电子- 空穴对,新产生的电子 - 空穴对在强电场中又被加速,再次碰撞,又激发出新的电子 - 空穴对如此下去,像雪崩一样的进展,从而使光电流在管子内部即获得了倍增；简述光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么？二者有什么联系？响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换才能的物理量；响应度R0 定义为

21、:R0=IP A/WP0 式中： IP：光电检测器的平均输出电流；P0：光电检测器的平均输入功率；量子效率 n 定义为： n=（光生电子 - 空穴对数） / 入射光字数；二者关系： R0=en/hf ；这即是说,光电二极管的响应度和量子效率与入射光波频率有关；什么是渐变型光纤的正确折射指数分布.写出平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式；从渐变型光纤的导光原理可知 : 只要 nr 取得合适 , 那么不同模式的光线就会具有相同的轴向速度； 即具有不同条件的子午射线 , 从同一地点动身 , 达到相同的终端；利用渐变型光纤n 随 r 变化的特点 , 可以减小模式色散；这种现象称为光纤的自聚焦现象,

22、 相应的折射指数分布称为正确折射指数分布；学习好资料欢迎下载折射指数选取平方律型分布形式：nr n 012 r a2 1 / 2; 式中:n 2 02n2n 2 a0;n0 光纤轴线处r=0 的折射率 ;a 纤芯半径；一般单模光纤的零色散波长大约为多少？色散位移光纤DSF 是利用什么原理制成的？一般单模光纤的材料色散系数 Dm、波导色散系数 Dw和总色散 D随波长变化的曲线 , 总色散在 1.31 m邻近为零, 这个波长称为零色散波长；而在1.55 m邻近色散系数 D=1518ps/km nm；在 1.55 m邻近的损耗最低 , 假如合理地设计光波导的结构就可以把零色散波长位移到1.55 m邻

23、近, 这样 1.55 m邻近色散也最小 , 利用这种原理制成色散位移光纤DSF；无疑对长距离大容量的光纤通信是 非常有利的；简述光接收机中噪声的主要来源：光接收机的噪声是与信息无关的随机变化量,分为: 与信号光电检测器有关的噪声包括量子噪声、雪崩倍增噪声、暗电流和背景噪声等；与光接收机电路有关的的噪声包括放大器噪声、负载热电阻噪声等；光纤的数值孔径 NA sin max它的含义是什么？答: max是光纤纤芯所能捕获的射线的最大入射角, 意味着射入角小于 max的全部射线均可以被光纤所捕获, 因此数值孔径 NAsin max表示光纤捕获光射线的才能；半导体激光器的特性： 发射波长和光谱特性；激光

24、束空间分布特性；转换效率和输出功率特性；频率特性；温度特性；在 LD 的驱动电路里, 为什么要设置功率自动掌握电路APC ？功率自动掌握实际是掌握 LS 的哪几个参数？在 LD 的驱动电路里, 设置功率自动掌握电路 APC 是为了调剂 LD 的偏流, 使输出光功率稳固； 功率自动掌握电路实际是可掌握 LD 的偏置电流、输出光功率、激光器背向光平均功率；如何懂得误码性能参数DM 、SES、ES？长期平均误码率 BER：在一段相当长的时间内显现的误码个数和总的传输码元数的比值；劣化分 DM ：特定的观测时间内 BER 劣于 106 的分钟数, %严峻误码秒：特定的观测时间内BER 劣于 10 3 的秒数, %误码秒：特定的观测时间内显现误码的秒数,%