光纤通信复习材料(汇总.docx

光纤通信复习材料（20IS年12M11H）一、侦空题（仅供参考，个人乱感觉，）1、1966年，在英国标准电信试脸室工作的华裔科学家高银首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础2、光纤传输是以激光光波作为信号我体，以光纤作为传输媒质的传输方式。3、光纤通常由纤芯、包层和涂敷层三部分组成的。4、光纤色散主要包括材料色散、模式色散、波导色散和偏振模色散。5、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散6、采纳渐变型光纤可以减小光纤中的模式色散。7、光纤通信的最低损耗波长是1.55,零色散波长是1.318、光纤通信中常用的低损耗窗口为0.85、1.31、1.559、11模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。10、色散的常用单位是0，G.652光纤的中文名称是标准单模光纤，它的。色散点在131微米旁边。（G.651多模渐变型、G.653色散移位光纤、G.6541.55损耗最小的单模光纤、G.655非色散移位光纤）II、光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声和放大器噪声等。12、光与物质作用时有受激汲取、受激辐射和自发辐射三个物理过13、光纤通信系统中最常用的光检测器有：光电二极管和雪崩光电二极管14、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）。15、光缆由缆芯、（加强元件（或加强芯）和外护层组成。16、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约17、是一种阈值器件，它通过受激放射发光，而通过自发放射发光。二、简答题（个人感觉觉得7、11、12、13比较重要，）1、光纤通信的优点容许频带很宽，传椅容量很大损耗很小，中继距离很长且误码率很小重量轻，体积小抗电磁干扰实力好泄露小，保密性能好2、数字光纤通信的优点抗干扰实力强，传输质量好可以用再生中继，延长传输距离适用各种业务传输，敏捷性大简洁实现高强度的保密通信数字通信系统大量采纳数字电路，易于集成，从而实现小型化，微型化,增加设备牢匏性3、激光器与激光器相比，具有以下优点（课本57页）单纵模激光器光谱宽度窄，波长稳定性好动态谱特性好线性好4、发光二极管具有的工作特性（课本58页）光谱特性光束的空间分布输出光功率特性频率特性5、光隔离器的工作原理（课本72页）隔离器就是种非互易器件，其主要作用是只允许光波往个方向上传输，阻挡光波往其他方向特殊是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避开反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好，目前插入损耗的典型值约为I,隔离度的典型值的大致范围为1050。匚作原理图如下SOP入射光法拉第旋转器偏振器反射光阻塞06、光放射机的基木组成光源调制电路和限制电路线路编码电路7、简洁的二电平码会带来如卜.问题：(1)在码流中，出现“1”码和“0”码的个数是随机变更的，因而直流重量也会发生随机波动(基线漂移)，给光接收机的判决带来困难。(2)在随机码流中，简洁出现长串连“1”码或长串连“0”码，这样可能造成位同步信息丢失，给定时提取造成困难或产生较大的定时误差。(3)不能实现在线(不中断业务)的误码检测，不利于长途通信系统的维护。采纳要进行线路编码的缘由(2点)以与数字光纤通信线路编码要求(3点)SOHSTMW载荷（含PoH）AU-PTRSOH发送顺序Pe-9XN261×N270XNT数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透亮性，详细要求有：(1)能限制信号带宽，减小功率谱中的凹凸频重量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。(2)能给光接收机供应足够的定时信息。因而应尽可能削减连“1”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0”码的分布匀称，保证定时信息丰富。(3)能供应肯定的冗余度，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应尽量减小冗余度，以免占用过大的带宽。8、帧结构和功能(课木106页，问字节数)帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络车鸵有效运行的关键。图5.5给出帧的一般结构。一个帧有9行，每行由270×N个字节组成。这样每帧共有9X270XN个字节，每字节为8。帧周期为125s,即每秒传输8000帧。对于1而言，传输速率为9X270X8X8000=155.520。字节发送依次为：山上往卜逐行发送，每行先左后右。9、掺饵光纤放大器的优点(工作原理和应用习题71有)的主要优点有：(1)工作波长正好落在光纤通信最佳波段(15001600)：其主体是一段光纤0,与传输光纤的耦合损耗很小，只有0。(2)增益高，约为30-40;饱和输出光功率大，约为10-15;增益特性与光偏振状态无关。(3)噪声系数小，一般为47;用于多波长信道传榆时，隔离度大,串扰小，适用于波分第用系统。10、光波分更用技术的概念其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解笈用)，并作进步处理，更原出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割曳用，简称光波分红用技术。H、的主要特点充分利用光纤的巨大带宽资源同时传输多种不同类型的信号节约线路投资降低器件的超高速要求高度的组网敏捷性、经济性、和牢靠性12、相干光系统的优点和关键技术相干光系统的主要优点是：(1)灵敏度提高了10-20,线路功率损耗可以增加到50°(2)由于相干光系统精彩的信道选择性和灵敏度，和光频分贪用相结合，可以实现大容量传输，特别适合于安排网运用。相干光系统的关键技术是：(1)必需运用频率稳定度和频谱纯度都很高的激光器作为放射光源和接收机本振光源。(2)匹配技术。相干光系统要求信号光和木振光混频时满意严格的匹配条件，才能获得高的混频效率，这种匹配包括空间匹配、波前匹配和偏振方向匹配。13、要实现，须要解决的关键技术有：超短光脉冲光源超短光脉冲的长距高传输和色散抑制技术帧同步与路序确定技术光时钟提取技术全光解复用技术1-1光纤通信的优缺点各是什么？与传统的金属电缆通信、磁波无线电通信相比，光纤通信具有如卜有点：（1）通信容量大。首先，光载波的中心频率很高，约为2X1014,最大可用带宽般取载波频率的%,则容许的最大信号带宽为20000（20）：假如微波的载波频率选择为20,相应的最大可用带宽为2。两者相差100oO倍。其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十*：采纳波分豆用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍。目前，单波长的典型传输速率是10s,一个采纳128个波长的波分红用系统的传输速率就是1.28s（2）中继距离长。中继距离受光纤损耗限制和色散限制，单模光纤的传输损耗可小于0.2/,色散接近于零。（3）抗电磁干扰。光纤由电绝缘的石英材料制成，因而光纤通信线路不受一股电磁场的干扰，包括闪电、火花、电力线、无线电波的干扰。同时间纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰。这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。（4）传输误码率极低。光信号在光纤中传输的损耗和波形的畸变均很小，而且稳定，噪声主要来源干量子噪声与光检测器后面的电阻热噪声和前置放大会的噪声。只要设计适当，在中继距离内传输的误码率可达10-9甚至更低。此外，光纤通信系统还具有适应实力强、保密性好以与运用寿命长等特点。当然光纤通信系统也存在些不足：有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贸、光纤的机械强度差。为了提高强度，实际运用时要构成包含多条光纤的光缆，在光缆中要有加强件和爱护套。不能传送电力。有时须要为远处的接口或再生的设备供应电能,光纤明显不能胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必需额外运用金属导线。光纤断裂后的修理比较困难，须要专用工具。1-2光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分作用。光纤通信系统由放射机、接收机和光纤线路三个部分组成（参看图1.4）。放射机又分为电放射机和光放射机。相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。电放射机的作用是将信（息）源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路发接、码型变换等：光放射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光放射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光放射机的核心。光放射机的性能基木取决于光源的特性：光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去变更光载波的某参数（如光的强度）°光纤线路把来自于光放射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不行缺少的器件。光接收机把从光纤线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号。光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电放射机相反的变换，包括码型反变换和多路分接等。1-4简述将来光网络的发展趋势与关键技术。将来光网络发展趋于智能化、全光化。其关键技术包括：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、熨用技术和全光网络技术。1-5光网络的优点是什么？答光网络具有如下的主要优点：(1)可以极大地提高光纤的传输容量和结点的吞吐量，以适应将来宽带(高速)通信网的要求。(2)光交叉连接器。和光分插第用器()对信号的速率和格式透亮，可以建立一个支持多种业务和多种通信模式的、透亮的光传送平台。(3)以波分复用和波长选路为基础，可以实现网络的动态重构和故障的自动更原，构成具有裔度敏捷性和生存性的光传送网。光网状网具有可重构性、可扩展性、透亮性、兼容性、完整性和生存性等优点，是目前光纤通信领域的探讨热点和前沿。3-20什么是粒子数反转?什么状况卜能实现光放大？答假设能级E1.和E2上的粒子数分别为N1.和N2,在正常的热平衡状态卜.，低能级E1.上的粒子数N1.是大于高能级E2上的粒子数N2的，入射的光信号总是被汲取。为r获得光信号的放大，必需将热平衡下的能级E。和E：上的粒子数】和N：的分布关系倒过来，即高能级上的粒子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子数反转分布。当光通过粒子数反转分布激活物质时，将产生光放大。3-21什么是激光器的阈值条件？答对于给定的器件，产生激光输出的条件就是阈值条件。在阔值以上，器件已经不是放大器，而是一个振荡器或激光器。3-24什么是雪崩倍增效应？答雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压(约100'150V),在结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重红，使我流子和反向光生电流快速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。4-1激光器。产生弛张振荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消退这两种现象的产生？答当