光纤通信资料.docx

光纤通信系统第一章所谓光纤通信.就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。通信系统的容量通常用比特率一距离积B1.表示，B为比特率，1.为中继间距。三种低损耗窗85Onm、3dBkm;131Onn1、O.4dBkm;155Onm、0.2dBkm4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采纳同步，高次群复用采纳异步；SDH表示同步数字序列。PDH速率等级标准：系列级别标准话路数码速（Mh/）备注32«群302.048>M×321.d路二次群1208.448=(2(M8x4÷256)kb/s系三次群领34.368=(8448×4÷576)U列四次即!920139.264三(34368x4*1792)U>基W241.544=(64×24+8)kb>24二次解966.312.(544×4*136)Ub路三次H480（日）32.064=(63I2x4*5(M)U系672（北美）44.736三(6312x7+552)1.d.列四次1?1440(H)97.728三(32OM3*3O98)Us1334（北美）90=(44736×2+528)WsSDH速率等级标准：STM-I：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2.5Gbit/STM-64：10Gbit/s3、光纤通信有哪些优点？答：1、频带宽，通信容量大2、损耗低,中继距离长3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、松软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核帕射、能源消耗小等优点。5、图示光纤通信系统，说明系统基本结构。答：光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关与路由器等。在长距离系统中还设置有中继器（混合或全光）。1.光纤由哪几部分构成？从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8um1.2m,包层宜径：2b=125m：多模光纤纤芯直径：2a=50m,包层直径：2b=125m03、依据芯、包折射率分布与模式传播状况，指出有哪些典型形式光纤？答：依据折射率：折射率在纤芯与包层介而突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律渐渐降低的光纤称为渐变光纤。依据传输模式：单模光纤和多模光纤。5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？答:光纤的数值孔径NA,它的含义是反映光纤对光信号的集光实力（接收实力），NA值越大，对光信号集光（接收）实力越强。NA=sincZ7osind、=z1sin（90o-19）.。=1sin（t=nxcosc（或=仆代Z）.NA=yJ-112（或=勺V2）6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？产生自聚焦的条件？答：若折射率分布合适，可以使以不同角度入射的全部光射线以相同的轴向速度，同时到达光纤轴上的某点，即全部光射线都具有相同的空间周期1.,这种现象称为自聚焦，具有自聚焦特性的光纤称为自聚焦光纤；梯自聚焦-以不同角度入射的光射线以相同的轴向速度，具有相同的空间周期1.,这种光纤称为自聚焦光纤。产生在渐变(梯度)型光纤中；当折射率分布按平方率分布(即双曲正割改变)，可形成自聚焦特性。其次章7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1.=1.46和n2=1.45,试计算：（八）相对芯包折射率差:(b)若该光纤的端面外为空气(n=1.),计算允许的最大入射角0与数值孔径NA：(C)若该光纤浸于水中(n=1.33),计算0与NA的大小。解：（八）A=*二a=OOO6832”；S)OIS=arcsin(：，:)=9.80(.nu=I)%NA=%sin4=1Xsin9.8°=0.17(C)0=arcsin(也'-&)=7.4n(.na=1.33)%NA=%sin4=1.33xsin7.4°=0.178、命-S1.型多模光纤的芯径为50m,芯包折射率分别为m=1.465和n?=1.46。计算与光纤轴线夹角及大的那条子午射线，在Im的传输距离上共要反射多少次?解：临界角e=arcsin(一)=arcSin(I1.的)«i1.465=acrsin(0.997)=85.26,反射一次的轴向传输距离为Z=2tan(9e=50tan85.26°=604Mm反射次数为I0晟湍m尸656(次)2.21、导模的传播常数应满意什么条件？ko2ko%答：2、归一化频率V与什么参量有关？其值与导模数的关系？答由式（2.2.21）,与自由空间波数、芯经、波长、折射率和相对折射率差有关。V2=（t）2（1.-JM=M=j423、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？答：单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。当阶跃光纤的归一化频率V<2.405时，实现单模传输。2.4 什么是光纤色散？光纤色散包括哪些？零色散点所处的波长在那儿？确定什么因素？a）光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。<b）材料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。（d）在131Onm处，确定因素是材料色散和波导色敬。全色散为两种色散的近似相加，即D=Dmat+DWps（nm.km）全色散为零的波长约在131m。2.5 1、什么叫光纤损耗？写出损耗的表达式。光纤损耗有哪几种？造成光纤损耗的缘由是什么？答：当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率渐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数表示。a(dB/一竽Ig光纤损耗有：汲取损耗、散射损耗和粗射损耗。损耗产生的主要缘由是光纤材料的汲取、散射作用和光纤在运用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。光纤的衰减机理主要有3种，即光能量的汲取损耗、散射损耗和辐射损耗。汲取损耗与光纤材料有关；散射损耗则与光纤材料与光纤中的结构缺陷有关：辐射损耗是由光纤几何形态的微观和宏观扰动引起的。2.72、光纤有那些类型？G.652、G.653、G.654、G.655光纤各衰示什么？答：G.652光纤(SSF):常规单模光纤，色散为零的波长约在1310nm,1550nm具有更低的损耗；G.653光纤(DSF):色散位:移光纤,将零色散波长从1.3m移到1.55mm,这种低损耗、低色散的光纤，无疑对长距离大容量光纤通信来说是特别有利的。G.654光纤(CSF)：截止波长位移光纤，设计的动身点进一步降低1550nm处的衰减,而零色散波长仍为1310nmoG655光纤（NZT）SF）:让等色散位移光纤,将零色散波长移至155Onm旁边，目地是应用DWDM,克服非线性产物四波混频（FWM）O1、依据成缆结构方式不同nJ"分为哪几种光缆?答：层绞式、骨架式、带状式、束管式2、光纤光缆制造的主要流程是什么？答：制棒拉丝涂敷成绩光纤预制棒制作方式：用气相沉积法（MCVD）制造一根具有所需折射率分布的侦制棒。典型的预制棒氏1m,自:径2cm,包含具有合适相对尺寸的纤芯和包层。答：发光二极管特点：以自发辐射为基础，发一般荧光，发散角大,是无阈值的器件，放射功率一般为微瓦级。半导体激光器特点：以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，放射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），放射功率一般为亳瓦级。1、光和物质的相互作用是什么？答：受激辐射、自发辐射、受激汲取1、半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些？答：半导体激光器产生激光输出的基本条件是：形成粒子数反转;供应光反馈；满意激光振荡的阈值条件。3.21、用于光纤通信的发光二极管有哪几类？特点是什么？答：1.ED的基本结构可分为两类：面发光1.ED和边发光1.ED。面发光1.ED：称为布鲁斯（BU门us）型1.ED,这种1.ED放射面积限制在一个小区域，小区域的横向尺寸与光纤纤芯直径接近。面发光管输出功率较大，一般注入电流100mA时可达几电瓦，但光发数角大，其水平发散角I1.七120°,垂直发散角0_1.%120°,光束呈朗伯分布，与光纤耦合效率很低。边发光1.ED：采纳条形半导体激光器的设计方案，其发散光束不同于面发光1.ED,它在垂直于结平面方向的发散角仅为30°,所以边发光1.ED的输出耦合效率比面发光1.ED高，调制带宽亦较大，可达约200MHzo2、制张弛振荡、减小电光殖迟时间的简洁方法是什么？答：把1.D预偏置在1.旁边时，是减小t“缩短截流子寿命,有利于提高调制速率的简洁方法。所以，无论是从减弱张弛振荡，还是从缩短电光延迟时间来提高调制性能，1.D都须要预偏置在阈值旁边.3.41.D的Ith随着工作温度的提高，P-I特性曲线向右移动，这时阈值电流增大，斜率减小。外量子效率（总效率）调制特性3.5光发送机作用：将输入的电信号加载到光源的放射光束上变成光信号，送入光纤。信息由1.ED或1.D发出的光波所携带，光波就是我波。把信息加载到光波上的过程就是调制。调制方式：将电信号转变为光信号的方式通常有两种：干脆调制和问接调制。干脆调制技术具有简洁、经济和简洁实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流改变转换为光频调制是一种线性调制。1、光;电路的基本结构是什么？特点是什么？答：光驱动电路由调制电路和限制电路组成，即供应恒定的偏置电流和调制信号，采纳伺服回路保持平均光功率恒定不变。分为1.ED、1.D光驱动电路两类。数字电路通常由差分对管组成差分电流开关电路，特点是速度快，电路易于调整，若用1.D管还需供应预偏电路。模拟电路由单管或多管构成，由于对线性要求较高，须要困难的补偿电路，2、ApC与ATC电路起何作用？答：为了克服温度与老化造成的输出功率的下降，在驱动电路中要实行稳定补偿措施，这就是自动功率限制(APe)和自动温度限制(ATC)ATC限制利用1.D组件内的半导体致冷器与热敏电阻进行反馈限制即可恒定1.D芯片的温度.APC可通过两条途径来实现，一是自动跟踪Ith的改变，使1.D偏置在最佳状态；二是限制调制脉冲电流幅度Im,自动跟踪d(外量子效率)的改变。由于一般aBfi温度的改变不是特别大，因此简洁的方法是通过检测直流光功率限制偏置电流，也能收到较好的效果.光源与光纤耦合效率的主要因素：光源的发散角发散角大，耦合效率低。光纤的数值孔径(NA)NA大，耦合效率高。光源发光面、光纤端面尺寸、形态与二者间间距也都干脆影响耦合效率。针对不同的因素，通常采纳两类方法来实现光源与光纤的耦合，即干脆耦合法：干脆耦合法：是将光纤端面T脆对准光源发光面，当发光面大于纤芯面积时，这是一种有效的方法。透镜耦合法：透镜耦合法：当光源发光面积小于纤芯面积时