光纖通信(朱宗玖)習(xí)題解答

1、第一章1. 簡(jiǎn)述光纖通信的特點(diǎn)。答：（1）頻帶寬、信息容量大 （2）損耗低、傳輸距離長(zhǎng)（3）體積小、重量輕、便于敷設(shè)（4）抗干擾性好、保密性強(qiáng)、使用安全（5）材料資源豐富2. 簡(jiǎn)述光纖通信系統(tǒng)中基本組成部分及其重要作用。答：基本組成部分：光纖通信系統(tǒng)是以光纖作為傳輸介質(zhì)、光波作為載波的通信系統(tǒng)。它主要由光發(fā)射機(jī)、光纖、光中繼器、光放大器、光接收機(jī)等組成，當(dāng)然，一般系統(tǒng)中還包括一些連接器、隔離器、波分復(fù)用器、耦合器等器件。重要作用：光發(fā)射機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并通過連接器將光信號(hào)注入光纖。光接收機(jī)的主要作用是將光纖傳輸過來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)射端的電信號(hào)。光纖的作用是將光信號(hào)以盡可能小的衰

2、減及畸變傳輸?shù)綄?duì)端。中繼器的作用是延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離，分為光/電/光中繼器和光中繼器(或稱光放大器)兩種。3. 查閱相關(guān)資料，簡(jiǎn)述當(dāng)前光纖研究的一些最新技術(shù)。答：高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點(diǎn)光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、光波技術(shù)。第二章全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質(zhì)量好，開放性，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，透明性，可靠性高，可維護(hù)性好1什么是單模光纖？什么是多模光纖？答：?jiǎn)文９饫w是指只能傳輸基模(HE11)，即只能傳輸一個(gè)最低模式的光纖，其它模式均被截止。多模光纖是指可以傳輸多種模式的光纖，即光纖傳輸?shù)氖且粋€(gè)模群。2光纖和光纜的區(qū)別

3、？答：光纖，即光導(dǎo)纖維，是一種傳輸光能波導(dǎo)全介質(zhì)，通常由纖芯和包層組成，利用光在玻璃及塑料中的全反射原理而被用于光傳導(dǎo)工具。光纜由光導(dǎo)纖維和塑料保護(hù)套管及塑料外皮構(gòu)成，光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線路，即由光纖經(jīng)過一定的工藝而形成的線纜。3光纖的導(dǎo)光原理是怎么樣的？答：光進(jìn)入光纖后由于外包層的折射率低于芯層的折射率，光在芯層中進(jìn)行傳播，且損耗小。其中空氣的折射率為n0(n01)，纖芯的折射率為n1,包層的折射率為n2，在空氣與纖芯端面形成的界面1上，入射角為0，折射角為。在纖芯和包層形成的界面2上，入射角為1，折射角為2。

4、根據(jù)光的傳輸原理，我們知道光波在光纖中傳輸會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)、全反射狀態(tài)和部分光進(jìn)入包層三種狀態(tài)?？傊?，利用纖芯與包層界面折射率(n1>n2)的關(guān)系，當(dāng)光線在空氣與纖芯界面上的入射角小于0時(shí)，就會(huì)纖芯與包層界面上出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，光被封閉在纖芯中以“之”字形曲線向前傳輸，這時(shí)的入射角稱為接收角。4什么是數(shù)值孔徑，其表達(dá)式是怎么樣的？答：接收角最大值0的正弦與n0的乘積，稱為光纖的數(shù)值孔徑，用NA表示。 5在損耗譜上有三個(gè)窗口指的是什么波長(zhǎng)？答：（1）0=0.85m短波長(zhǎng)波段（2）0=1.31m長(zhǎng)波長(zhǎng)波段（3）0=1.55m長(zhǎng)波長(zhǎng)波段6色散的定義是什么？用什么表示？其單位是什么？答：光脈沖在通過

5、光纖傳播期間，其波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象就稱為色散。色散用色散系數(shù)來(lái)表示，單位為ps/(nm·km)。7損耗的定義是什么？用什么表示？單位是什么？答：光能在光纖中傳播時(shí)，會(huì)有一部分光能被光纖內(nèi)部吸收，有一部分光可能輻射到光纖的外部，從而使光能減少，進(jìn)而產(chǎn)生損耗。損耗用光纖損耗系數(shù)表示，單位為db/km8色散和帶寬的關(guān)系。答：色散將導(dǎo)致光脈沖在光纖中傳輸時(shí)的脈沖展寬，從而限制了信號(hào)的頻帶寬度，通信距離變短。9光纖的制造有幾種方法？答：光纖的制造工藝主要有原材料的提取、預(yù)制棒的熔煉、預(yù)制棒的拉絲涂覆以及光纖成品的測(cè)試四道工序。其中，預(yù)制棒的熔煉方法很多，常見的方法有：外部汽相氧化

6、法棒外汽相沉積法(OVPO)、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)、氣相軸向沉積法(VPAD)、等離子體激活化學(xué)氣相沉積法(PCVD)。10光纜的敷設(shè)有幾種方法？分別要注意什么？答：一般光纜線路的敷設(shè)要點(diǎn)(1) 敷設(shè)前按路由進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)局部由于外界條件變化或其它原因影響光纜敷設(shè)的地方進(jìn)行適當(dāng)修正。(2) 施工方法：人工或機(jī)械。(3) 光纜布放時(shí)及安裝后，其曲率半徑：布放時(shí)，光纜的曲率半徑不小于光纜外徑的20倍；安裝后，光纜的曲率半徑不小于光纜外徑的10倍。(4) 光纜布放時(shí)及安裝后，其所受張力、側(cè)壓力不超過前述光纜機(jī)械性能要求指標(biāo)要求。(5) 光纜的接續(xù)：采用專用接頭盒: 光纜直埋或架空光纜接續(xù)時(shí)

7、，接頭盒安排在人孔內(nèi)。架空光纜與直埋光纜接續(xù)時(shí)，接頭盒安排吊線上。光纖接續(xù)采用熔接法，一個(gè)中繼段內(nèi)，同一根光纖的接頭損耗的平均值0.08dB/個(gè)。1.架空光纜的敷設(shè)(1) 架空光纜在平地敷設(shè)光纜時(shí)，使用掛鉤吊掛，山地或陡坡敷設(shè)光纜，使用綁扎方式敷設(shè)光纜。光纜接頭應(yīng)選擇易于維護(hù)的直線桿位置，預(yù)留光纜用預(yù)留支架固定在電桿上。(2) 架空桿路的光纜每隔3-5檔桿要求作U型伸縮彎，大約每1公里預(yù)留15米。(3) 引上架空(墻壁)光纜用鍍鋅鋼管保護(hù)，管口用防火泥堵塞。(4) 空吊線與電力線交叉處應(yīng)增加三叉保護(hù)管保護(hù)，每端伸長(zhǎng)不得小于1米。(6) 近公路邊的電桿拉線應(yīng)套包發(fā)光棒，長(zhǎng)度為2米。(7) 為防止

8、吊線感應(yīng)電流傷人，每處電桿拉線要求與吊線電氣連接，各拉線位應(yīng)安裝拉線式地線，要求吊線直接用襯環(huán)接續(xù)，在終端直接接地。2.管道光纜的敷設(shè)(1) 按設(shè)計(jì)核對(duì)光纜占用的管孔位置，并將所用管孔清刷干凈。(2) 施工前對(duì)光纜進(jìn)行單盤檢測(cè)。(3) 光纜布放時(shí)，采用一段牽引繩與光纜中間加強(qiáng)件相連，并用網(wǎng)套和膠帶與護(hù)套相固定。管道光纜、引繩與光纜中間加強(qiáng)件間用一個(gè)裝用牽引頭，不直接拉光纜外護(hù)套牽引。(4) 對(duì)于2km以上段長(zhǎng)的光纜的布放，不能一次性從頭至尾放完，把光纜盤放在地段的中間向兩頭牽引。(5) 施工時(shí)光纜彎曲半徑大于規(guī)定的彎曲半徑，光纜嚴(yán)禁嚴(yán)重彎曲導(dǎo)致打死扣。3.直埋光纜的敷設(shè)(2) 直埋光纜與其它建

9、筑物及地下管線的距離，滿足“電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定的要求。(3) 光纜敷設(shè)在坡度大于20度，坡長(zhǎng)大于30度的斜坡地段采用“S”形敷設(shè)。(4) 直埋光纜接頭按兩端進(jìn)出線方式安裝，接頭盒上方鋪水泥蓋板保護(hù)。4.水底光纜的敷設(shè)(1) 河床穩(wěn)定、流速較小但河面寬度大于150m的一般河流或季節(jié)性河流，采用短期抗張強(qiáng)度為20000N的鋼絲鎧裝光纜。(2) 河床不太穩(wěn)定，流速大于3m/s或主要通航河道等，采用短期抗張強(qiáng)度為40000N的鋼絲鎧裝光纜。(3) 河床不太穩(wěn)定、流速較小、河面不寬的河道(含通航)，預(yù)埋塑料子管采用直埋光纜過河。(4) 水底光纜避免在水中設(shè)置接頭。(5) 特大河

10、流設(shè)置備用水底光纜，主、備用水底光纜采用連接器箱或分支接頭盒進(jìn)行人工倒換。連接器箱應(yīng)安裝在水線終端房或?qū)Ｓ萌肟變?nèi)。11如何將兩根光纖熔接在一起？答：(1) 開剝光纜，并將光纜固定到接續(xù)盒內(nèi)。注意不要傷到束管,開剝長(zhǎng)度取0.8m左右，用衛(wèi)生紙將油膏擦拭干凈,將光纜穿入接續(xù)盒,固定鋼絲時(shí)一定要壓緊,不能有松動(dòng)。否則,有可能造成光纜打滾折斷纖芯。(2) 分纖將光纖穿過熱縮管。將不同束管，不同顏色的光纖分開，穿過熱縮管。剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w很脆弱，使用熱縮管，可以保護(hù)光纖熔接頭。(3) 打開熔接機(jī)電源，采用預(yù)置的模式進(jìn)行熔接，并在使用中和使用后及時(shí)去除熔接機(jī)中的灰塵，特別是夾具，各鏡面和V型槽內(nèi)的粉塵和光

11、纖碎末。CATV使用的光纖有常規(guī)型單模光纖和色散位移單模光纖，工作波長(zhǎng)也有1310nm和1550nm兩種。所以，熔接前要根據(jù)系統(tǒng)使用的光纖和工作波長(zhǎng)來(lái)選擇合適的熔接程序。如沒有特殊情況，一般都選用自動(dòng)熔接程序。(4) 制作光纖端面。光纖端面制作的好壞將直接影響接續(xù)質(zhì)量，所以在熔接前一定要做好合格的端面。用專用的剝線鉗剝?nèi)ネ扛矊?，再用沾酒精的清潔棉在裸纖上擦拭幾次，用力要適度，然后用精密光纖切割刀切割光纖，對(duì)0.25mm(外涂層)光纖，切割長(zhǎng)度為8mm-16mm，對(duì)0.9mm(外涂層)光纖，切割長(zhǎng)度只能是16mm。(5) 放置光纖。將光纖放在熔接機(jī)的V形槽中，小心壓上光纖壓板和光纖夾具，要根據(jù)光

12、纖切割長(zhǎng)度設(shè)置光纖在壓板中的位置，關(guān)上防風(fēng)罩，即可自動(dòng)完成熔接，只需11秒。(6) 移出光纖用加熱爐加熱熱縮管。打開防風(fēng)罩，把光纖從熔接機(jī)上取出，再將熱縮管放在裸纖中心，放到加熱爐中加熱。加熱器可使用20mm微型熱縮套管和40mm及60mm一般熱縮套管，20mm熱縮管需40秒，60mm熱縮管為85秒。(7) 盤纖固定。將接續(xù)好的光纖盤到光纖收容盤上，在盤纖時(shí)，盤圈的半徑越大，弧度越大，整個(gè)線路的損耗越小。所以一定要保持一定的半徑，使激光在纖芯里傳輸時(shí)，避免產(chǎn)生一些不必要的損耗。(8)密封和掛起。野外接續(xù)盒一定要密封好，防止進(jìn)水。熔接盒進(jìn)水后，由于光纖及光纖熔接點(diǎn)長(zhǎng)期浸泡在水中，可能會(huì)先出現(xiàn)部分

13、光纖衰減增加。套上不銹鋼掛鉤并掛在吊線上。至此，光纖熔接完成。第三章1. 光纖連接器的作用是什么？答：光纖連接器是光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸(活動(dòng))連接的器件，它是把光纖的兩個(gè)端面精密對(duì)接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小，這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能。2. 目前常用的光纖連接器有哪些類型？答：光纖連接器一般有兩類：即活動(dòng)型光纖連接器和固定型光纖連接器。3. 光耦合器的作用是什么？答：在光纖通信系統(tǒng)中，光的合束和分束是經(jīng)常要考慮的，光纖耦合器（OC）的出現(xiàn)使光信號(hào)的

14、合束和分束變得十分方便。4. 什么是波分復(fù)用技術(shù)？答：波分復(fù)用技術(shù)（WDM）是將一系列載有信息、但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)合成一束，沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號(hào)，每一路信號(hào)都由某種特定波長(zhǎng)的光來(lái)傳送，這就是一個(gè)波長(zhǎng)信道。 5. 簡(jiǎn)述波分復(fù)用器的工作原理。答：答：光纖波分復(fù)用器（WDM）的工作原理與OC的工作原理是一樣的，只是應(yīng)該注意到上述結(jié)構(gòu)作為WDM使用時(shí)，、兩端各輸入不同波長(zhǎng)(頻率)的光信號(hào)，原方程變?yōu)槲覀兛梢酝ㄟ^選擇合適的、使得、，從而使端口的輸出功率為， 、所對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)是、。從上式可以看出，波長(zhǎng)為、的光

15、信號(hào)各自從、兩端輸入時(shí)，在忽略插入損耗的情況下，無(wú)衰減的耦合到端口輸出；反之，波長(zhǎng)為、的光信號(hào)從端輸入時(shí)，在忽略插入損耗的情況下，波長(zhǎng)為的光信號(hào)將無(wú)衰減的耦合到端口、波長(zhǎng)為的光信號(hào)將無(wú)衰減的耦合到端口輸出。6. 光隔離器的功能是什么？答：在光纖通信中，為了使光信號(hào)單向傳輸，往往需要用到光隔離器；此外，某些不連續(xù)處的反射會(huì)影響光發(fā)射機(jī)中激光器工作的穩(wěn)定性，這時(shí)也需要光隔離器。因此，光隔離器的作用是使光可以單方向傳輸。7. 簡(jiǎn)述光隔離器的組成及各部分的作用。答：光隔離器，其由依次設(shè)置的入端光纖頭、隔離體、二個(gè)自聚焦透鏡及出端光纖頭構(gòu)成，隔離體由依次設(shè)置的位移型晶體、45°法拉第旋轉(zhuǎn)片、半

16、波片及位移型晶體固連構(gòu)成，二個(gè)位移型晶體的走離平面平行、走離量相同且走離方向相反。入端光纖頭與第一自聚焦透鏡的相向面平行，出端光纖頭與第二自聚焦透鏡的相向面平行，二個(gè)自聚焦透鏡的光軸平行、焦距相同且相鄰焦面重合，入端光纖頭的內(nèi)端面與出端光纖頭的內(nèi)端面處于物像共軛位置上。8. 光衰減器有什么作用？答：光衰減器是用于對(duì)光功率進(jìn)行衰減的器件，它主要用于以下幾個(gè)方面：防止接收機(jī)達(dá)到飽和(使輸入光功率在接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍)、在WDM系統(tǒng)中的多路復(fù)用前和摻鉺光纖放大器(EDFA)前的各波長(zhǎng)功率的平衡、光纖系統(tǒng)的指標(biāo)測(cè)量、短距離通信系統(tǒng)的信號(hào)衰減以及系統(tǒng)試驗(yàn)等場(chǎng)合。第四章1.計(jì)算一個(gè)波長(zhǎng)為的光子能量，分別對(duì)1

17、MHz和100MHz的無(wú)線電波做同樣的計(jì)算。答：由E(ev)1.2398(m)得：時(shí)，E=1.2398/1=1.2398ev由和E(ev)1.2398(m)得：E=1.2398f/Cf=1MHz時(shí)，E=1.2398×1×1063×108 =0.00413evf=100MHz時(shí)，E=1.2398×1×108 3×108 =0.41327ev2.粒子躍遷的方式有幾種？各有何特點(diǎn)？答：(1)受激吸收：在正常狀態(tài)下，電子處于低電能級(jí)E1，在入射光作用下，它會(huì)吸收光子的能量躍遷到高能級(jí)E2上，這種躍遷稱為受激吸收。電子躍遷后，在低能級(jí)E1留下相

18、同數(shù)目的空穴。(2)自發(fā)輻射：處于高能級(jí)E2上的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用，也會(huì)自發(fā)地躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量轉(zhuǎn)為光子輻射出去，這種躍遷稱為自發(fā)輻射。自發(fā)輻射的特點(diǎn)是：各個(gè)處于高能級(jí)的粒子都是自發(fā)的、獨(dú)立的進(jìn)行躍遷，其輻射光子的頻率不相同，所以自發(fā)輻射的頻率范圍是很寬的。即使有些粒子在相同的能級(jí)間躍遷，頻率相同，但它們發(fā)射的方向和相位也是不同的。如普通的光、燈光等就是這種光，它們由不同頻率、不同方向、不同相位和不同偏振方向的光子組成，叫做非相干光。(3)受激輻射：處于高能級(jí)E2的電子，受到入射光的作用，被迫躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量產(chǎn)生光輻射，產(chǎn)生兩個(gè)光子

19、，這兩個(gè)光子不僅頻率相同，而且相位、偏振方向、運(yùn)動(dòng)方向都相同，稱它們?yōu)槿庾?。這種躍遷稱為受激輻射。因受激輻射而產(chǎn)生的光子與激發(fā)光子相疊加，可以使入射的光得到放大。固體激光器、液體激光器、氣體激光器以及半導(dǎo)體激光器都是利用受激輻射過程來(lái)產(chǎn)生激光。受激輻射是受激吸收的逆過程。3.什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下可以實(shí)現(xiàn)光的放大？答：通常情況下，粒子具有正常能級(jí)分布，總是低能級(jí)上的粒子數(shù)比高能級(jí)的粒子數(shù)多。所以光的受激吸收比受激輻射強(qiáng)，因此，光總是受到衰減。要想獲得光的放大，必須使受激輻射強(qiáng)于受激吸收。也就是說(shuō)使N2>N1，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱為激活物質(zhì)。N2>

20、N1的分布，和正常狀態(tài)(N1>N2)的分布相反，所以稱為粒子(電子)數(shù)反轉(zhuǎn)分布。要想得到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，一般采用光激勵(lì)、放電激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等方法，給物質(zhì)能量，以求把低能級(jí)的粒子激發(fā)到高能級(jí)上去，這個(gè)過程叫泵浦(很多地方也稱抽運(yùn))。4.半導(dǎo)體激光器(LD)有哪些特性?答：（1）P-I特性：當(dāng)激光器注入電流增加時(shí)，受激發(fā)射量增加，一旦超過PN結(jié)中光的吸收損耗，激光器就開始振蕩，于是光輸出功率急劇增大，使激光器發(fā)生振蕩時(shí)的電流稱為閾值電流Ith，只有當(dāng)注入電流等于或大于閾值，激光器才發(fā)射激光。（2）微分量子效率：激光器輸出光子數(shù)的增量與注入電子數(shù)的增量之比，定義為微分子效率，即：（3）光譜特性

21、：光源譜線寬度是衡量器件發(fā)光單色性的一個(gè)物理量。激光器發(fā)射光譜的寬度取決于激發(fā)的縱模數(shù)目，對(duì)于存在若干個(gè)縱模的光譜特性可畫出包絡(luò)線。其譜線寬度定義為輸出光功率峰值下降3dB時(shí)的半功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寬度。對(duì)于高速率系統(tǒng)采用的單縱模激光器，則以光功率峰值下降20dB時(shí)的功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寬度評(píng)定。（4）溫度特性：半導(dǎo)體激光器閾值電流隨溫度增加而加大。尤其是工作于波長(zhǎng)波段的InGaAsP激光器，閾值電流對(duì)溫度更敏感。5.比較半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)的異同。答：區(qū)別：（1）LED是利用注入有源區(qū)的載流子自發(fā)輻射復(fù)合發(fā)光，LD是受激輻射復(fù)合發(fā)光結(jié)（2）LD有光學(xué)諧振腔，使產(chǎn)生的光子在腔內(nèi)振蕩放大，

22、LED沒有諧振腔。（3）LED沒有閾值特性 ,光譜密度比LD高幾個(gè)數(shù)量級(jí) , LED輸出光功率小,發(fā)散角大。 相同：LED的結(jié)構(gòu)和LD相似，大多是采用雙異質(zhì)結(jié)(DH)芯片，把有源層夾在P型和N型限制層中間。6.光源的調(diào)制方式有哪些？答：從光源和調(diào)制器的關(guān)系來(lái)看，可分為直接調(diào)制和間接調(diào)制兩種。直接調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制；間接調(diào)制分為電光效應(yīng)光調(diào)制、磁光效應(yīng)光調(diào)制和聲光效應(yīng)調(diào)制。7.為何激光二極管比發(fā)光二極管的發(fā)光功率大？答：發(fā)光二極管(LED)的工作原理與激光器(LD)有所不同，LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。LED的結(jié)構(gòu)和LD相似，大多是采用雙異質(zhì)結(jié)(DH)芯片，把有源層

23、夾在P型和N型限制層中間，不同的是LED不需要光學(xué)諧振腔，沒有閾值。發(fā)光二極管有兩種類型；一類是正面發(fā)光型LED，另一類是側(cè)面發(fā)光型LED，和正面發(fā)光型LED相比，側(cè)面發(fā)光型LED驅(qū)動(dòng)電流較大，輸出光功率較小，但由于光束輻射角較小，與光纖的耦合效率較高，因而入纖光功率比正面發(fā)光型LED大。8.激光二極管作為光源進(jìn)行調(diào)制的時(shí)候可能會(huì)發(fā)生哪些效應(yīng)？如何降低或者消除？答：（1）電光延遲和張弛振蕩現(xiàn)象：電光延遲要產(chǎn)生碼型效應(yīng)，用適當(dāng)?shù)摹斑^調(diào)制”補(bǔ)償方法，可以消除碼型效應(yīng)。當(dāng)最高調(diào)制頻率接近張弛振蕩頻率時(shí)，波形失真嚴(yán)重，會(huì)使光接收機(jī)在抽樣判決時(shí)增加誤碼率，因此實(shí)際使用的最高調(diào)制頻率應(yīng)低于張弛振蕩頻率。（

24、2）自脈動(dòng)現(xiàn)象：自脈動(dòng)現(xiàn)象是激光器內(nèi)部不均勻增益或不均勻吸收產(chǎn)生的，往往和LD的P-I曲線的非線性有關(guān)，自脈動(dòng)發(fā)生的區(qū)域和P-I曲線扭折區(qū)域相對(duì)應(yīng)，因此在選擇激光器時(shí)應(yīng)特別注意。9.光發(fā)射機(jī)主要由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：主要有光源和電路兩部分。光源是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在很大程度上決定著光發(fā)射機(jī)的性能。電路的設(shè)計(jì)應(yīng)以光源為依據(jù)，使輸出光信號(hào)準(zhǔn)確反映輸入電信號(hào)。直接光強(qiáng)調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機(jī)主要電路有調(diào)制電路、控制電路和線路編碼電路，采用激光器作光源時(shí)，還有偏置電路。線路編碼之所以必要，是因?yàn)殡姸藱C(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)是適合電纜傳輸?shù)碾p極性碼，而光源不能發(fā)射負(fù)脈沖，所以要變換為適合

25、于光纖傳輸?shù)膯螛O性碼。10.為了保證激光器的正常工作，需要增加什么電路？其工作原理是怎樣的？答：偏置電路，對(duì)激光器應(yīng)施加足夠的偏置電流，以便控制在較高速率調(diào)制下可能出現(xiàn)的張弛振蕩，保證正常工作。11.在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，選擇碼型時(shí)應(yīng)考慮哪幾個(gè)因素?答：數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對(duì)線路碼型的主要要求是保證傳輸?shù)耐该餍裕唧w要求有：(1) 能限制信號(hào)帶寬，減小功率譜中的高低頻分量，這樣就可以減小基線漂移，提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾，有利于提高光接收機(jī)的靈敏度。(2) 能給光接收機(jī)提供足夠的定時(shí)信息。因而應(yīng)盡可能減少連“1”碼和連“0”碼的數(shù)目，使“1”碼和“0”碼的分布均勻，保證定時(shí)信息豐富。(3

26、) 能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼監(jiān)測(cè)和公務(wù)通信。但對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)減少冗余碼，以免占用過大的帶寬。第五章1. 光檢測(cè)器有哪些類型？各有何特點(diǎn)？答：光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管(APD)2. 光檢測(cè)器有哪些噪聲？答：信號(hào)電流和暗電流產(chǎn)生的散粒噪聲和由負(fù)載電阻和后繼放大器輸入電阻產(chǎn)生的熱噪聲3. 一個(gè)GaAsPIN光電二極管平均每三個(gè)入射光子，產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)。假設(shè)所有的電子都被收集，那么(1) 計(jì)算該器件的量子效率；(2) 當(dāng)在0.8波段，接收功率是10-7W時(shí)，計(jì)算平均輸出光電流；(3) 計(jì)算這個(gè)光電二極管的長(zhǎng)波長(zhǎng)截止點(diǎn)(超過此波長(zhǎng)光電二極管將不工作)。答：(1

27、) 該器件的量子效率為1/3。(2) 由得到。(3) GaAsPIN的禁帶寬度Eg=1.424eV，則截止波長(zhǎng)為4. 為什么光接收機(jī)的前置放大器多采用跨阻型?答：改善帶寬特性和動(dòng)態(tài)范圍，并具有良好的噪聲特性。5. 在數(shù)字光接收機(jī)中，設(shè)置均衡濾波電路的目的是什么?答：對(duì)經(jīng)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變(失真)的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，使輸出信號(hào)的波形適合于判決(一般用具有升余弦譜的碼元脈沖波形)，以消除碼間干擾，減小誤碼率。6. 在數(shù)字光接收機(jī)中，為什么要設(shè)置AGC電路?答：使輸入光信號(hào)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電信號(hào)保持恒定，AGC和主放大器決定著光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。7. 光接收機(jī)的兩個(gè)主要的性

28、能指標(biāo)是什么？答：誤碼率和靈敏度。第六章1. 對(duì)于遠(yuǎn)距離光信號(hào)傳輸，有什么方法可以補(bǔ)償光功率的減少？答：在大容量、遠(yuǎn)距離光纖通信系統(tǒng)中，每隔一段距離設(shè)置一個(gè)中繼器，經(jīng)放大和定時(shí)再生恢復(fù)原來(lái)數(shù)字電信號(hào)，再對(duì)光源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生光信號(hào)送入光纖繼續(xù)傳輸。2. 光放大器包括哪些種類？各有何特點(diǎn)？答：（1）摻鉺光纖放大器：工作在1.55m窗口的損耗系數(shù)較1.31m窗口的低，僅0.2dB/km。噪聲低、增益曲線好、放大器帶寬大，與波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)兼容，泵浦效率高，工作性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，在現(xiàn)代長(zhǎng)途高速光通信系統(tǒng)中備受青睞。（2）摻鐠光纖放大器：工作在1.31m波段，已敷設(shè)的光纖90%都工作在這一窗口，

29、對(duì)現(xiàn)有通信線路的升級(jí)和擴(kuò)容有重要的意義。目前已經(jīng)研制出低噪聲、高增益的PDFA，但是，它的泵浦效率不高，工作性能不穩(wěn)定，增益對(duì)溫度敏感，離實(shí)用還有一段距離。（3）非線性O(shè)FA：利用光纖的非線性實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光放大的一種激光放大器。當(dāng)光纖中光功率密度達(dá)到一定閾值時(shí)，將產(chǎn)生受激拉曼散射(SRS)或受激布里淵散射(SBS)，形成對(duì)信號(hào)光的相干放大。（4）半導(dǎo)體激光放大器：結(jié)構(gòu)大體上與激光二極管相同。如果在法布里珀羅腔兩個(gè)端面鍍反射率合適的介質(zhì)膜就形成了F-P型LD光放大，又叫駐波型光放大；如果在兩端面根本不鍍介質(zhì)膜或者增透膜則形成行波型光放大。半導(dǎo)體激光器指的是前者，而半導(dǎo)體光放大器指的是后者。3. 光放大器級(jí)聯(lián)后，對(duì)光信號(hào)傳輸有何影響？如何解決？答：由于光放大器對(duì)脈沖信號(hào)沒