光纤通信系统复习题cugi.docx
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1、罗老师划划得十道道题:n 8、光纤纤的色散散有几种种?与什什么有关关?n 16、简简述LEED的工工作原理理。n 18、 LD的的工作原原理。n 26、PPIN光光电二极极管的工工作原理理。n 27、AAPD的的工作原原理。n 33、设设计光纤纤通信系系统时要要考虑哪哪些参数数?n 41、SSOA的的工作原原理n 42、EEDFAA的工作作原理n 45、光光纤通信信系统为为什么需需要进行行色散管管理(补补偿)?n 46、有有哪些技技术可以以实现色色散补偿偿?n 65、解解释Goordoon-HHauss抖动的的起源。光光滤波器器和调制制器是如如何减小小这种定定时抖动动的?n 70、利利用Lii
2、NbOO3电光光晶体如如何实现现ASKK,PSSK,FFSK调调制?可能出的的另外两两道题:n 1、光纤纤通信系系统的总总体结构构框图及及其发展展历程。n 2、光纤纤通信的的优点?n 14、在在光纤通通信系统统中,常常见下列列符号,请请指出其其名称。 G652,G653,G654,G655。n 51、什什么是WWDM?n 53、什什么是OOTDMM?n 67、相相干光通通信系统统与非相相干光通通信系统统的区别别?答案:n 8、光纤纤的色散散有几种种?与什什么有关关?(1)模模式色散散。模式式色散存存在于多多模光纤纤中,是是因不同同模式的的时间延延迟不同同而产生生的,它它取决于于光纤的的折射率率
3、分布,并并和光纤纤材料折折射率的的波长特特性有关关。(2)材材料色散散。材料料色散是是由于光光纤纤芯芯的折射射率随传传输的光光波波长长变化而而造成的的。实际际光源不不是纯单单色光,由由于光纤纤纤芯对对不同的的光波长长有不同同的折射射率,因因而有不不同的传传播速度度,这样样就造成成了光脉脉冲展宽宽现象,称称为材料料色散。(3)波波导色散散。波导导色散是是由光纤纤的几何何结构决决定的色色散,它它取决于于波导尺尺寸和纤纤芯与包包层的相相对折射射率差。n 16、简简述LEED的工工作原理理。半导体发发光二极极管(LLED)因因自发辐辐射而发发光,也也即当原原子处于于高能级级E2时时,不靠靠外界作作用自
4、发发地返回回到低能能级E11时,会会发射出出光子的的过程。发发射的光光子频率率、相位位、偏振振状态及及传播方方向是无无规律的的,输出出具有较较宽频率率范围的的非相干干光。n 18、 LD的的工作原原理。半导体激激光器(LLD)因因受激发发射而发发光,也也即当原原子处于于高能级级E2时时,若受受到能量量为的外外来光子子照射而而跃迁到到低能级级E1时时,会发发射出光光子的过过程。发发射的光光子是与与外来光光子同频频、同相相、同偏偏振、同同方向的的相干光光。n 26、PPIN光光电二极极管的工工作原理理。当PINN结加上上负偏压压后,入入射光主主要在耗耗尽层内内被吸收收并产生生电子空空穴对,在在耗尽
5、层层反电场场作用下下,电子子以极快快的速度度向N区区漂移,空空穴以极极快的速速度向PP区漂移移,形成成了漂移移电流。电电子和空空穴载流流子通过过两边的的P层和和N层区区内时,因因没有电电场作用用,故以以较慢的的速度做做扩散运运动,但但由于PP层和NN层都很很薄,所所以总的的来说,载载流子通通过PIIN结的的时间很很短,因因而提高高了它的的响应速速度,可可以检波波出高调调制频率率的光信信号。由由于PIIN光电电二极管管具有结结构简单单、可在在20vv左右的的低电压压下工作作等优点点,所以以被广泛泛地应用用于光接接收机灵灵敏度要要求不太太高的中中、短距距离的光光纤通信信系统中中。n 27、AAPD
6、的的工作原原理。入射光功功率产生生的电子子空穴对对经过高高场区时时不断被被加速而而获得很很高的能能量,这这些高能能量的电电子或空空穴在运运动过程程中与价价带中的的束缚电电子碰撞撞,使晶晶格中的的原子电电离,产产生新的的电子空空穴对,称称为二次次电子空空穴对。二二次电子子空穴对对在强电电场中又被被加速,再再次碰撞撞,又激激发出新新的电子子空穴对对。如此此多次碰碰撞,产产生连锁锁反应,从从而使光光电流雪雪崩式倍倍增,由由于雪崩崩光电二二极管是是一个高高灵敏度度的光电电检测器器,它的的响应度度高,且且器件的的体积小小,工作作电压不不太高(约约为1000v左左右),所所以常常常被用于于长距离离的光纤纤
7、通信系系统中。33.光光通信系系统需要要考虑哪哪些参数数?并画画图加以以说明。解调器光电检测器光纤色散补偿/位移光纤放大器光纤调制器信息源光源信号输出下面按照照光通信信系统各各部分进进行讨论论1. 一般光源源有两种种选择,分分别是半半导体激激光器和和发光二二极管。其主要参参数是光光源的工工作波长长,发送送功率和和光谱特特性。半导体激激光器LLD和发发光二极极管LEED的发发光波长长与光通通信系统统信道(00.8uum,11.3uum,11.555um)适适配而用用作光源源。LEED常用用于低速速,短距距离光波波系统中中。LEED发光光是非相相干光,具具有较宽宽的谱宽宽。而高高速,长长距离光光波
8、系统统使用LLD做光光源,因因为LDD的发送送功率比比LEDD大得多多,是受受激辐射射产生的的相干光光源,线线宽很窄窄。而且且其调制制能力更更强。光光发送机机另一个个重要参参数是光光源的光光谱特性性。最大大均方根根宽度用用以衡量量光脉冲冲在频域域的集中中程度,相相对于单单纵模激激光器而而言,多多纵模激激光器和和LEDD频域能能量比较较分散。而而单纵模模激光器器主要能能量集中中在主模模上,因因此其半半高全宽宽很窄。并并且要获获得较好好的单纵纵模激光光,需控控制其最最小边模模抑制比比,使几几乎所有有能量集集中在主主模上。按照光源源的调制制方式可可分两种种,内调调制和外外调制方方式。外外调制比比内调
9、制制速率快快得多,使使用马赫赫-曾德德LiNNbO33光波导导结构的的调制器器,调制制速率可可达200GHzz2. 光纤可分分为单模模,多模模光纤。其其主要参参数是损损耗和色色散。损损耗直接接影响通通信距离离,色散散会使得得脉冲展展宽,码码间串扰扰,降低低通信距距离和容容量。应应根据具具体系统统要求选选择不同同种类光光纤。比比如G.6522标准单单模光纤纤,其零零色散波波长为11.3uum,对对于1.55uum的波波长色散散为177-200ps/(nmm*kmm)。损损耗约为为0.335dBB/kmm。由于实实际光纤纤结构并并非完全全对称,会会导致双双折射,引引起偏振振色散。当入纤功率很大时,
10、会引起光纤的非线性效应,导致折射率改变,自相位调制,受激非弹性散射,四波混频和参量过程。3. 放大器包包含光电电光放大大器和光光放大器器两种。光光电光放放大器需需要光电电转换,电电放大,再再次产生生光信号号,结构构较复杂杂。而对对于光放放大器可可以直接接在线放放大。光光放大器器包含光光纤拉曼曼,布里里渊,参参量和掺掺杂放大大器。其其主要参参数包含含光增益益,噪声声,频带带宽度和和输出功功率。现现在的光光通信系系统一般般使用掺掺杂的光光纤放大大器。如如EDFFA小信信号增益益大于440dBB,输出出功率大大于5000mWW,增益益带宽为为几十纳纳米,并并且增益益和偏振振态无关关,噪声声低,泵泵浦
11、效率率高,可可工作于于C波段段和L波波段。所所以适合合在线放放大,提提高光通通信系统统的中继继能力。掺掺铒的光光纤放大大器工作作在1.55uum处,掺掺镨的光光纤放大大器工作作在1.3umm处。一一般光放放大器存存在最佳佳长度,超超过此长长度增益益会下降降,所以以一般光光放大器器长度在在几十米米以内。放放大器之之间间距距一般为为1000km左左右,可可以保证证光信号号不会因因为损耗耗等原因因而逐渐渐恶化。4. 色散管理理系统一一般使用用色散补补偿和色色散位移移光纤。如如色散位位移光纤纤(DSSF) G.6653,零零色散波波长为11.555um。对对于色散散补偿光光纤(DDCF),在在1.55
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