光纖通信復(fù)習(xí)資料必看

1、復(fù)習(xí)提綱第一章知識點(diǎn)小結(jié)：3、光纖通信和電通信的區(qū)別。1. 什么是光纖通信？2. 基本光纖通信系統(tǒng)的組成和各部分作用。第二章知識點(diǎn)小結(jié)1、光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件（對光纖結(jié)構(gòu)的要求）3、弱導(dǎo)波光纖的概念。5、突變多模光纖的時間延遲。7、歸一化頻率的表達(dá)式。2、突變多模光纖數(shù)值孔徑的概念及計算。4、相對折射率指數(shù)差的定義及計算。6、漸變型多模光纖自聚焦效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理。8突變光纖和平方律漸變光纖傳輸模數(shù)量的計算。2、光電延遲和張馳振蕩。4、數(shù)字光接收機(jī)的方框圖。6、什么是靈敏度？8、什么是動態(tài)范圍？10、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中常用的碼型種類。第三章知識點(diǎn)小結(jié)I、纖通信中常用的半導(dǎo)體激光器的種類。3

2、、電子吸收或輻射光子所要滿足的波爾條件。5、理解半導(dǎo)體激光產(chǎn)生激光的機(jī)理和過程。7、半導(dǎo)體激光器的溫度特性。9、LD與LED的主要區(qū)別II、光電二極管的工作原理。13、耦合器的功能。15、什么是耦合比？17、光隔離器的結(jié)構(gòu)和工作原理。第四章知識點(diǎn)小結(jié)1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)的方框圖。3、激光器為什么要采用自動溫度控5、光接收機(jī)對光檢測器的要求。7、什么是誤碼和誤碼率？9、數(shù)字光纖通信讀線路碼型的要求。2、半導(dǎo)體激光器的主要由哪三個部分組成?4、什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？6、靜態(tài)單縱模激光器。8、DFB激光器的優(yōu)點(diǎn)。10、常用光電檢測器的種類。12、PIN和APD的主要特點(diǎn)。14、光耦合器的結(jié)構(gòu)種類。16、

3、什么是附加損耗？第五章知識點(diǎn)小結(jié)1、SDH的優(yōu)點(diǎn)。3、SDH 的幀結(jié)構(gòu)（STM-1 ）。5、三種誤碼率參數(shù)的概念。7、損耗對中繼距離限制的計算。2、SDH傳輸網(wǎng)的主要組成設(shè)備。4、SDH的復(fù)用原理。6、可靠性及其表示方法。8、色散對中繼距離限制的計算。第七章點(diǎn)知識小結(jié)1、光放大器的種類3、摻鉺光纖放大器的構(gòu)成方框圖5、光交換技術(shù)的方式7、光孤子的產(chǎn)生機(jī)理9、相干光通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)2、摻鉺光纖放大器的工作原理4、什么WDM ？6、什么是光孤子？8、相干光通信信號調(diào)制的方式光纖通信復(fù)習(xí)第一章1. 什么是光纖通信？光纖通信，是指利用光纖來傳輸光波信號的一種通信方式2. 光纖通信和電通信的區(qū)別。（1）電

4、通信的載波是電波，光纖通信的載波是光波。（2 ）電通信用電纜傳輸信號，光通信用光纖傳輸信號。光纜具有比電纜更小的高頻率傳輸 損耗3. 基本光纖通信系統(tǒng)的組成和各部分作用?；竟饫w傳輸系統(tǒng)由 光發(fā)射機(jī)、光纖線路和光接收機(jī)三個部分組成1. 光發(fā)射機(jī)功能：是把輸入電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)把光信號最大限度地注入光纖線路。核心：光源。要求光源輸出光功率足夠大，調(diào)制頻率足夠高，譜線寬度和光束發(fā)散角盡可能小，輸出功率和波長穩(wěn)定，器件壽命長。2. 光纖線路功能：把來自光發(fā)射機(jī)的光信號，以盡可能小的畸變（失真）和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光纖、光纖接頭和光纖連接器組成。光纖線路的性能主要由纜內(nèi)光纖的

5、傳輸特性決定。3. 光接收機(jī)功能：把從光纖線路輸出、 產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號。核心：光檢測器。對光檢測器的要求是響應(yīng)度高、噪聲低和響應(yīng)速度快。光接收機(jī)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程，是通過光檢測器的檢測實現(xiàn)的。檢測方式有直接 檢測和外差檢測兩種。第二章1、光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件。設(shè)折射率，纖芯為 n1;包層為n2,則光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是n 1>n2。2、突變多模光纖數(shù)值孔徑的概念及計算。1. 突變型多模光纖（全反射導(dǎo)光）（1）相對折射率指數(shù)差（纖芯和包層折射率分別為n1和n2）定義:2 2 n-i一 n2弱導(dǎo)波光纖中ni和

6、n2相差很少，則(ni5)( n-門2)2nn1+n2 =2 nia 吒 (n _ n c的正弦為數(shù)值孔徑(Numerical Apertu?e,2 n22 n.2 ：定義有界角0NA 二 sin v設(shè)厶=0.01 , n1=1.5，'得至?xí)?NA=0.21 或 0 c=12.2 °。NA表示光纖接收和傳輸光的能力。根據(jù)定義和斯奈爾定律1) NA越大，纖芯對光能量的束縛越強(qiáng)，光纖抗彎曲性能越好。2) NA越大經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號畸變越大 3、弱導(dǎo)波光纖的概念。纖芯折射率為n1保持不變，到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑 2a=5080卩m光 線以折線形狀沿纖芯中心軸線

7、方向傳播，特點(diǎn)是信號畸變大。帶寬只有1020 MHz- km, 一般用于小容量(8 Mb/s以下)短距離(幾 km以內(nèi))系統(tǒng)。4、相對折射率指數(shù)差的定義及計算。參考25、突變多模光纖的時間延遲?，F(xiàn)在我們來觀察光線在光纖中的傳播時間。根據(jù)圖2.4，入射角為0的光線在長度為L(ox)門丄 t mL “12secg肚(1 +) c c“式中c為真空中的光速。mic 2由式(2.4)得到最大入射角(0 =0 C)和最小入射角(0 =0)的光線之間的光纖中傳輸，所經(jīng)歷的路程為l(oy),在0不大的條件下，其傳播時間即時間延遲為時間延遲差近似為. L 2 L 八，"、2 n1 L .c(NA)：

8、2nQ2n 1cc6、漸變型多模光纖自聚焦效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理。漸變型多模光纖的光線軌跡是傳輸距離z的正弦函數(shù)，對于確定的光纖，其幅度的大小取決于入射角0 0,其周期A =2n /A=2 n a/ ”莎，取決于光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)(a,),而與入射角0 0無關(guān)。這說明不同入射角相應(yīng)的光線，雖然經(jīng)歷的路程不同，但是最終都會聚在P點(diǎn)漸變型多模光纖具有自聚焦效應(yīng)，不僅不同入射角相應(yīng)的光線會聚在同一點(diǎn)上，而且這些光線的時間延遲也近似相等。這是因為(1) 光線傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速)，入射角大的光線經(jīng)歷的路程較長，但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線，n(r)較小，傳播速度較快，補(bǔ)償了較長的路程。(2) 入射

9、角小的光線情況正相反，其路程較短，但速度較慢。所以這些光線的時間延遲近似 相等。7、突變光纖和平方律漸變光纖傳輸模數(shù)量的計算。)a2k2n；. ：-()-g+2g+2 2對于突變型光纖，gis, M=Vl2 ;對于平方律漸變型光纖，g=2, M=V/4 。8、歸一化頻率的表達(dá)式。V= 2a 兀 r2 nin2 乞 2.405見書22應(yīng)該沒有小于等于 2.405的9、單模條件和截止波長。(單模傳輸條件為 V= t J n2 - n 2 < 2.405Jn2 n； =2.405可以看到，對于給定的光纖 (n1、n2和a確定)，存在一個臨界波長 入c,當(dāng)入 < 入c時，是多 模傳輸，當(dāng)入

10、>入c時，是單模傳輸，這個臨界波長入c稱為截止波長。由此得到入VkV =2.405-C或 c2.40510、三種色散的定義。模式色散 是由于不同模式的時間延遲不同而產(chǎn)生的，它取決于光纖的折射率分布，并和光纖材料折射率的波長特性有關(guān)。材料色散是由于光纖的折射率隨波長而改變，以及模式內(nèi)部不同波長成分的光(實際光源不是純單色光)，其時間延遲不同而產(chǎn)生的。這種色散取決于光纖材料折射率的波長特性和光 源的譜線寬度。波導(dǎo)色散 是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長有關(guān)而產(chǎn)生的，它取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與包層的相對折射率差。11、3dB帶寬的表達(dá)式及相關(guān)計算。(1) 用脈沖展寬表示時，光纖色散可以寫成 t =( A

11、t 2n + t 2m+A t 2w)1/2式中At n、A t m A t w分別為模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散所引起的脈沖展寬的均方 根值。將歸一化頻率響應(yīng)|H(f)/H(0)|下降一半或減小 3dB的頻率定義為光纖 3dB光帶寬f3 dB(MH z)課本是441 (分子)x _ 440f3 dB=A T12、光纖損耗產(chǎn)生的機(jī)理。光纖的損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。各種機(jī)理產(chǎn)生的損耗與波長的關(guān)系，這些機(jī)理包括吸收損耗和散射損耗兩部分。 (1 )吸收損耗1) SiO2引起的固有吸收(本征損耗)由電子躍遷引起的紫外吸收；由分子振動引起的紅外吸收2）雜質(zhì)引起的吸收。過渡金屬（例如Fe2+

12、、Co2+、Cu2+）、氫氧根（0H-）離子（2 ）散射損耗1）瑞利（Rayleigh）散射（本征損耗）主要由材料微觀密度不均勻引起，與波長入四次方成反比。2）由光纖結(jié)構(gòu)缺陷（如氣泡）引起的散射13、非零色散光纖。是一種改進(jìn)的色散移位光纖。在密集波分復(fù)用（WDM系統(tǒng)中，當(dāng)使用波長1.55卩m色散為零 的色散移位光纖時，由于復(fù)用信道多，信道間隔小，出現(xiàn)了一種稱為四波混頻的非線性效應(yīng)。 這種效應(yīng)是由兩個或三個波長的傳輸光混合而產(chǎn)生的有害的頻率分量，它使信道間相互干 擾。如果色散為零，四波混頻的干擾十分嚴(yán)重，如果有微量色散，四波混頻反而減小。這種光纖在密集波分復(fù)用和孤子傳輸系統(tǒng)中使用，實現(xiàn)了超大容量

13、超長距離的通信14、光纜纜芯的結(jié)構(gòu)類型。保護(hù)光纖固有機(jī)械強(qiáng)度的方法，通常是采用塑料被覆和應(yīng)力篩選。光纜一般由纜芯和護(hù)套兩部分組成，光纜的傳輸特性取決于被覆光纖。1. 纜芯通常包括：被覆光纖（或稱芯線）加強(qiáng)件通常用楊氏模量大的鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維（Kevlar）做成。2. 護(hù)套護(hù)套起著對纜芯的機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用，要求具有良好的抗側(cè)壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力纜芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，光纜可分為四種基本形式。（1）層絞式 把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成，采用松套光纖的纜芯可以增強(qiáng) 抗拉強(qiáng)度，改善溫度特性（2）骨架式把緊套光纖或一次被覆光纖放入中心加強(qiáng)件周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成

14、。這種結(jié)構(gòu)的纜芯抗側(cè)壓力性能好，有利于對光纖的保護(hù)。（3）中心束管式 把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件同時起著護(hù)套的部分作用，有利于減輕光纜的重量。（4） 帶狀式 把帶狀光纖單元放入大套管內(nèi)，形成中心束管式結(jié)構(gòu)， 也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi)，形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。帶狀式纜芯有利于制造容納幾百根光纖的高密度光纜，這種光纜已廣泛應(yīng)用于接入網(wǎng)。15、 光纖特性參數(shù)的測量方法。（光纖的特性參數(shù)很多，基本上可分為幾何特性、光學(xué)特性 和傳輸特性三類。）每個特性參數(shù)有多種不同的測量方法基準(zhǔn)法：嚴(yán)格按照定義進(jìn)行測量的方法。替代法：在某種意義上

15、與定義相一致的測量方法。當(dāng)兩者有爭議時，應(yīng)以基準(zhǔn)法為準(zhǔn)。光纖損耗測量有兩種基本方法：一種是測量通過光纖的傳輸光功率，稱剪斷法和插入法；另一種是測量光纖的后向散射光功率，稱后向散射法。（看書） 第三章1、光纖通信中常用的半導(dǎo)體激光器的種類。半導(dǎo)體激光二極管(LD) 發(fā)光二極管(LED DFB2、半導(dǎo)體激光器的主要由哪三個部分組成？激勵源、激光物質(zhì)和諧振腔3、 電子吸收或輻射光子所要滿足的波爾條件。電子在低能級E的基態(tài)和高能級E2的激發(fā)態(tài)之間的躍遷有三種基本方式：受激吸收 自發(fā)輻射 受激輻射電子在E1和E2兩個能級之間躍遷，吸收的光子能量或輻射的光子能量都要滿足波爾條件，E2-E 仁hf12 (3

16、.1)式中，h=6.628 X 10-34J s,為普朗克常數(shù)， “為吸收或輻射的光子頻率。4、什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？設(shè)在單位物質(zhì)中，處于低能級E1和處于高能級E2(E2>E1)的原子數(shù)分別為 N1和N2。當(dāng)系統(tǒng) 處于熱平衡狀態(tài)時，存在下面的分布：N1二 exp(式中，k=1.381 X 10-23J/K為波爾茲曼常數(shù),T為熱力學(xué)溫度。由于(E2-E1)>0 , T>0,所以在這種狀態(tài)下，總是 N1>N2吸收物質(zhì)：如果N1>N2即受激吸收大于受激輻射。當(dāng)光通過這種物質(zhì)時，光強(qiáng)按指數(shù)衰減。激活物質(zhì)：如果N2>N1,即受激輻射大于受激吸收，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時，

17、會產(chǎn)生放大作用。N2>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。5、理解半導(dǎo)體激光產(chǎn)生激光的機(jī)理和過程。過程：由于限制層的帶隙比有源層寬，施加正向偏壓后，P層的空穴和N層的電子注入有源層。P層帶隙寬，對注入電子形成了勢壘， 注入到有源層的電子不可能擴(kuò)散到 P層。同 理，注入到有源層的空穴也不可能擴(kuò)散到 N層。有源層的折射率比限制層高， 產(chǎn)生的激光被 限制在有源區(qū)內(nèi)。52頁機(jī)理：半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩。6、靜態(tài)單縱模激光器。隨著驅(qū)動電流的增加，縱模模數(shù)逐

18、漸減少，譜線寬度變窄。這種變化是由于諧振腔對光波頻率和方向的選擇， 使邊模消失、主模增益增加而產(chǎn)生的。當(dāng)驅(qū)動電流足夠大時，多縱模變?yōu)閱慰v模，這種激光器稱為靜態(tài)單縱模激光器。7、半導(dǎo)體激光器的溫度特性。注：激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個原因：一是激光器的閾值電流 Ith隨溫度升高而增大，二是外微分量子效率 n d隨溫度升高而減小。 溫度升高時，Ith增大，n d減小，輸 出光功率明顯下降， 達(dá)到一定溫度時，激光器就不激射了。當(dāng)以直流電流驅(qū)動激光器時，閾 值電流隨溫度的變化更加嚴(yán)重。當(dāng)對激光器進(jìn)行脈沖調(diào)制時，閾值電流隨溫度呈指數(shù)變化。8、DFB激光器的優(yōu)點(diǎn)。 單縱模激光器。 譜線窄，波長穩(wěn)定性

19、好。 動態(tài)譜線好。 線性好。廣泛用于模擬調(diào)制的有線電視光纖傳輸系統(tǒng)中。住戸汀電就fil1； 157）9、LD與LED的主要區(qū)別（課件只是兩點(diǎn)，可看課后小結(jié)）（1） LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。（2） LED不需要光學(xué)諧振腔，沒有閾值。10、常用光電檢測器的種類。PIN光電二極管雪崩光電二極管（APD11、光電二極管的工作原理。光電二極管（PD）把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的功能，是由半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)實現(xiàn)的。（課本61）12、PIN和APD的主要特點(diǎn)。由于PN結(jié)耗盡層只有幾微米， 大部分入射光被中性區(qū)吸收， 因而光電轉(zhuǎn)換效率低， 響應(yīng)速 度慢。為改善器件的特性，在 PN結(jié)中間

20、設(shè)置一層摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體 （稱為I），這 種結(jié)構(gòu)便是常用的 PIN光電二極管。隨著反向偏壓的增加，開始光電流基本保持不變。當(dāng)反向偏壓增加到一定數(shù)值時，光電流急劇增加，最后器件被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓UB APD就是根據(jù)這種特性設(shè)計的器件參考課本66有性能的比較，上面只是概念13、耦合器的功能。功能：把一個輸入的光信號分配給多個輸出，或把多個輸入的光信號組合成一個輸出。 對光纖線路的影響：插入損耗，反射和串?dāng)_噪聲14、光耦合器的結(jié)構(gòu)種類。1） T形耦合器 功能是把一根光纖輸入的光信號按一定比例分配給兩根光纖，或把兩根光纖 輸入的光信號組合在一起，輸入一根光纖。主要用作不同分路比的功率

21、分配器或功率組合器2） 星形耦合器功能是把n根光纖輸入的光功率組合在一起，均勻地分配給m根光纖，m和n不一定相等。這種耦合器通常用作多端功率分配器。3） 定向耦合器 其功能是分別取出光纖中向不同方向傳輸?shù)墓庑盘?。定向耦合器可用作?路器，不能用作合路器。4） 波分復(fù)用器/解復(fù)用器 這是一種與波長有關(guān)的耦合器，波分復(fù)用器的功能是把多個不同 波長的發(fā)射機(jī)輸出的光信號組合在一起， 輸入到一根光纖；解復(fù)用器是把一根光纖輸出的多 個不同波長的光信號， 分配給不同的接收機(jī)。15、什么是耦合比？是一個指定輸出端的光功率Poc和全部輸出端的光功率總和的比值，用pOCP ocCR FN-Pot、 Ponn 41

22、6、什么是附加損耗？由散射、吸收和器件缺陷產(chǎn)生的損耗， 率總和Pot的比值，用分貝表示是全部輸入端的光功率總和Pit%表示o和全部輸出端的光功NP< Z Pin、LehOlg吃=10爐晉 >Pot* Pin “17、光隔離器的結(jié)構(gòu)和工作原理。(必考)隔離器就是一種非互易器件，其主要作用是只允許光波往一個方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到該器件致使器件性能變壞。插入損耗和隔離度是隔離器的兩個主要參數(shù)，對正向入射光的插入損耗其值越小越好，對反向反射光的隔離度其值越大越好入射光P 偏振器法拉弟 旋轉(zhuǎn)器0偏振器反射光0課本72

23、 第四章1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)的方框圖。(必考)功能：把電端機(jī)輸出的數(shù)字基帶電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)有效注入光纖線路。數(shù)字光發(fā)射機(jī)的方框圖如圖 4.2所示，主要有光源和電路兩部分。光源是實現(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)計應(yīng)以光源為依據(jù)，使輸出光信 號準(zhǔn)確反映輸入電信號。課本792、光電延遲和張馳振蕩。輸出光脈沖和注入電流脈沖之間存在一個初始延遲時間，稱為電光延遲時間td，其數(shù)量級一般為ns。當(dāng)電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖會出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩，稱為張弛振蕩，其振蕩頻率 fr(= 3 r/2 n ) 一般為 0.52 GHz。張弛振蕩和電光延遲通

24、信系統(tǒng)的影響(限制調(diào)制速率)：(1) 當(dāng)最高調(diào)制頻率接近張弛振蕩頻率時，波形失真嚴(yán)重，會使光接收機(jī)在抽樣判決時 增加誤碼率，因此實際使用的最高調(diào)制頻率應(yīng)低于張弛振蕩頻率。(2) 電光延遲要產(chǎn)生碼型效應(yīng)。當(dāng)電光延遲時間td與數(shù)字調(diào)制的碼元持續(xù)時間 T/2為相同數(shù)量級時，會使“ 0”碼過后的第一個“ 1碼的脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴(yán)重時可能 使單個“1”碼丟失，這種現(xiàn)象稱為“碼型效應(yīng)”3、激光器為什么要采用自動溫度控制？1）溫度升高，閾值電流增加，外微分量子效率減小，輸出光脈沖幅度下降。2）由于激光器結(jié)區(qū)溫度的變化使得輸出光脈沖的形狀發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為“結(jié)發(fā)熱效 應(yīng)”，“結(jié)發(fā)熱效應(yīng)”將引起調(diào)制

25、失真4、數(shù)字光接收機(jī)的方框圖。（必考）直接強(qiáng)度調(diào)制、直接檢測方式的數(shù)字光接收機(jī)方框圖示于圖4.14，主要包括光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制（AGC）電路。2） 主放大器和AGC決定著光接收機(jī)的動態(tài)范圍3） 均衡器：目的是對放大器出來的已產(chǎn)生畸變（失真）的電信號進(jìn)行補(bǔ)償，使輸出信號的波 形適合于判決，以消除碼間干擾，減小誤碼率。4）再生電路：包括判決電路和時鐘提取電路，它的功能是從放大器輸出的信號與噪聲混合的波形中提取碼元時鐘，并逐個地對碼元波形進(jìn)行取樣判決，以得到原發(fā)送的碼流。時鐘提取的目的是為了實現(xiàn)收發(fā)同步。5、光接收機(jī)對光檢測器的要求。光檢

26、測器是光接收機(jī)實現(xiàn)光 /電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，其性能特別是響應(yīng)度和噪聲直接影響光接 收機(jī)的靈敏度。對光檢測器的要求如下：（1）波長響應(yīng)要和光纖低損耗窗口（0.85卩m 1.31卩m和1.55卩m）兼容；（2）響應(yīng)度要高，在一定的接收光功率下，能產(chǎn)生最大的光電流；（3）噪聲要盡可能低，能接收極微弱的光信號；（4）性能穩(wěn)定，可靠性高，壽命長，功耗和體積小。目前，適合于光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用的光檢測器有 PIN光電二極管和雪崩光電二極管 （APD）。6、什么是靈敏度?靈敏度Pr:在保證通信質(zhì)量（限定誤碼率或信噪比）的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率P> min，并以dBm為單位。Pr=10lg

27、：P m3n（w）（dBm）靈敏度表示光接收機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài)時,由定義得到能夠接收微弱光信號的能力。提咼靈敏度意味著能夠接收更微弱的光信號7、什么是誤碼和誤碼率？誤碼：把發(fā)射的“ 0”碼誤判為“ 1”碼，或把“ 1”碼誤判為“ 0”碼。誤碼率：光接收機(jī)對 碼元誤判的概率稱為誤碼率 （在二元制的情況下，等于誤比特率，BER）,用較長時間間隔內(nèi)， 在傳輸?shù)拇a流中，誤判的碼元數(shù)和接收的總碼元數(shù)的比值來表示8、什么是動態(tài)范圍？動態(tài)范圍(DR)的定義是：在限定的誤碼率條件下，光接收機(jī)所能承受的最大平均接收光功率Pmax和所需最小平均接收光功率 Pmin的比值，用dB表示。根據(jù)定義DR=10lg ： P

28、max (dB)£ P Amin動態(tài)范圍是光接收機(jī)性能的另一個重要指標(biāo)，它表示光接收機(jī)接收強(qiáng)光的能力，數(shù)字光接收機(jī)的動態(tài)范圍一般應(yīng)大于15 dB。.生變化，為實現(xiàn)寬動態(tài)范圍，采用AGC是十分有必要的。AGC-般采用直流運(yùn)算放大器構(gòu)成的反饋控制電路來實現(xiàn)。對于APD光接收機(jī)，AGC控制光檢測器的偏壓和放大器的輸出；對于PIN光接收機(jī)，AGC只控制放大器的輸出。9、數(shù)字光纖通信讀線路碼型的要求。在光纖通信系統(tǒng)中，從電端機(jī)輸出的是適合于電纜傳輸?shù)碾p極性碼。光源不可能發(fā)射負(fù)光脈沖，因此必須進(jìn)行碼型變換，以適合于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸?shù)囊蟆?數(shù)字光纖通信系統(tǒng)普 遍采用二進(jìn)制二電平碼，即“有光脈

29、沖”表示“1”碼，“無光脈沖”表示“ 0”碼。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的具體要求有：(1) 能限制信號帶寬，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，保證定時信息豐富。(3) 能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼監(jiān)測和公務(wù)通信。但對高速光纖通信系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)減少冗余碼，以免占用過大的帶寬。10、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中常用的碼型種類。擾碼、mBnE碼(特點(diǎn)可以查看94)插入碼 第五章1、SDH的優(yōu)點(diǎn)。與PD

30、H相比，SDH具有下列特點(diǎn)：(1) SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級。 最低的等級也就是最基本的模塊稱為 STM-1, 傳輸速率為 155.520Mb/s ; 4 個 STM1同步復(fù)接組成 STM-4，傳輸速率為 4 X 155.52 Mb/s=622.080 Mb/s。(2) SDH各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，光接口成為開放型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線路上可以互連，不同廠家的產(chǎn)品可以互通，(3) 在SDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理，便于實現(xiàn)性能監(jiān)測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能。(4) 采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)，不必進(jìn)行碼

31、速調(diào)整，簡化了復(fù)接分接的實現(xiàn)設(shè)備，由低速信號復(fù)接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐級進(jìn)行。(5) SDH采用了 DXC后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對各種業(yè)務(wù)量變化的適應(yīng)能力。2、SDH傳輸網(wǎng)的主要組成設(shè)備。SDH終端復(fù)用器TM分插復(fù)用設(shè)備ADM數(shù)字交叉連接設(shè)備 DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的 (光纖)物理鏈路構(gòu)成。3、SDH的幀結(jié)構(gòu)(STM-1)。SDH幀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)數(shù)字同步時分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠有效運(yùn)行的關(guān)鍵。圖5.5給出SDH幀一個STMN幀有9行，每行由270X N個字節(jié)組成。這樣每幀共有9 X 270 X N個字節(jié)，每字節(jié) 為8 bit。幀周期為125卩s，即每秒傳輸8000幀

32、。對于STM1而言，傳輸速率為 9X 270 X 8 X 8000=155.520 Mb/s。字節(jié)發(fā)送順序為：由上往下逐行發(fā)送，每行先左后右。2SO HSTM- N載荷AU -P TR5（含 POH）SO H9發(fā)送順序=9 X N| y26 1 XN27 0XN圖5.5SDH幀的一般結(jié)4、SDH的復(fù)用原理。 看書作總結(jié)1075、三種誤碼率參數(shù)的概念。誤碼率是衡量數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量優(yōu)劣的非常重要的指標(biāo)，它反映了在數(shù)字傳輸過程中信息受到損害的程度。BER是在一個較長時間內(nèi)的傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼的概率，它對話音影響的程度取決于編碼方法。(1) 劣化分(DM):誤碼率為1X 10-6時，感覺不到干

33、擾的影響，選為BERth。選擇取樣時間T0為1 min。選擇TL為1個月。定義誤碼率劣于1 X 10-6的分鐘數(shù)為劣化分(DM)。HRX指標(biāo)要求劣化分占可用分(可用時間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的分鐘數(shù))的百分?jǐn)?shù)小于10%(2) 嚴(yán)重誤碼秒(SES):由于某些系統(tǒng)會出現(xiàn)短時間內(nèi)大誤碼率的情況，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，因此引入嚴(yán)重誤碼秒這個參數(shù)。選擇監(jiān)測時間TL為1個月，取樣時間T0為1s。定義誤碼率劣于1 X 10-3的秒鐘數(shù)為嚴(yán)重誤碼秒(SES)。HRX旨標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒的百 分?jǐn)?shù)小于0.2%。(3) 誤碼秒(ES):選擇監(jiān)測時間TL為1個月，取樣時間T0為1s ,誤碼率門限值 BERth=0。

34、定義凡是出現(xiàn)誤碼(即使只有1bit)的秒數(shù)稱為誤碼秒(ES) °HRX旨標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的 百分?jǐn)?shù)小于 8%相應(yīng)地，不出現(xiàn)任何誤碼的秒數(shù)稱為無誤碼秒(EFS),指標(biāo)要求無誤碼秒 占可用秒的百分?jǐn)?shù)大于 92%6、可靠性及其表示方法。對光纖通信系統(tǒng)而言，可靠性包括光端機(jī)、中繼器、光纜線路、輔助設(shè)備和備用系統(tǒng)的可靠性。確定可靠性一般采用故障統(tǒng)計分析法，即根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計足夠長時間內(nèi)的故障次數(shù)，確定每兩次故障的時間間隔和每次故障的修復(fù)時間?？煽啃裕菏侵冈谝?guī)定的條件和時間內(nèi)系統(tǒng)無故障工作的概率，它反映系統(tǒng)完成規(guī)定功 能的能力。1. 可靠性表示方法(1) 可靠性R和故障率$。故障率

35、0：是系統(tǒng)工作到時間t，在單位時間內(nèi)發(fā)生故障(功能失效)的概率。$的單位為10-9/h,稱為菲特(fit), 1fit 等于在109 h內(nèi)發(fā)生一次故障的 概率。(2) 故障率$和平均故障間隔時間 MTBF(3) 可用率A和失效率PF。可用率A是在規(guī)定時間內(nèi)，系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)的概率 (課件)7、損耗對中繼距離限制的計算。如果系統(tǒng)傳輸速率較低，光纖損耗系數(shù)較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制。在這種情況下，要求S和R兩點(diǎn)之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即L(a f+ a S+ a m)< Pt-Pr-2 a C-Me或者LWR _ Pr _ 2ac _ M caf +as

36、 +am式中，Pt為平均發(fā)射光功率(dBm), Pr為接收靈敏度(dBm), a c為連接器損耗(dB) , Me為 系統(tǒng)余量(dB) , a f為光纖損耗系數(shù)(dB/km), a s為每km光纖平均接頭損耗(dB/km), a m 為每km光纖線路損耗余量(dB/km), L 為中繼距離(km)。8、色散對中繼距離限制的計算。如果系統(tǒng)的傳輸速率較高，光纖線路色散較大，中繼距離主要受色散(帶寬)的限制。為使光接收機(jī)靈敏度不受損傷，保證系統(tǒng)正常工作，必須對光纖線路總色散(總帶寬)進(jìn)行規(guī)范。我們要討論的問題是，對于一個傳輸速率已知的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)，允許的線路總色散是多少，并據(jù)此計算中繼距離。對于

37、數(shù)字光纖線路系統(tǒng)而言，色散增大，意味著數(shù)字脈沖展寬增加，因而在接收端要發(fā)生 碼間干擾，使接收靈敏度降低，或誤碼率增大。對于實際的單模光纖通信系統(tǒng)，受色散限制的中繼距離L可以表示為L 汀 106一 fjc。叫式中，F(xiàn)b是線路碼速率(Mb/s)，與系統(tǒng)比特速率不同，它要隨線路碼型的不同而有所變化。C0是光纖的色散系數(shù) (ps/(nm km)，它取決于工作波長附近的光纖色散特性。入為光源譜線寬度(nm),對多縱模激光器(MLMLD),為rms寬度，對單縱模激光器(SLMLD),為峰值 下降20 dB的寬度。&是與功率代價和光源特性有關(guān)的參數(shù)， 對于MLMLD, £ =0.115,對

38、于 SLMLD £ =0.306。例子：以140 Mb/s單模光纖通信系統(tǒng)為例計算中繼距離。設(shè)系統(tǒng)平均發(fā)射功率Pt=-3 dBm,接收靈敏度 Pr=-42 dBm，設(shè)備余量 Me=3 dB,連接器損耗a c=0.3dB/對，光纖損耗系數(shù) a f=0.35 dB/km, 光纖余量a m=0.1 dB/km，每km光纖平均接頭損耗 a s=0.03 dB/km。把這 些數(shù)據(jù)代入式(5.8)，得到中繼距離一3一(一42)一3-2 0.30.35 0.03 0.1:74( km)又設(shè)線路碼型為 5B6B,線路碼速率F b=140X (6/5)=168Mb/s, |C0|=3.0 ps/(nm

39、 km),入=2.5 nm。把這些數(shù)據(jù)代入式(5.16)，得到中繼距離60.115 10168 3.0 2.1:97(km)在工程設(shè)計中，中繼距離應(yīng)取74 km。在本例中中繼距離主要受損耗限制。但是，如果假設(shè)|C0|=3.5 ps/(nm km), 入=3 nm,而上述其他參數(shù)不變，根據(jù)式(5.16)計算得到的中繼距離 L- 65 km,則此時中繼距離主要受色散限制，中繼距離應(yīng)確定為 65 kmo注：對于波長為0.85卩m的多模光纖，由于損耗大，中繼距離一般在20 km以內(nèi)。單模光纖在長波長工作，損耗大幅度降低，中繼距離可達(dá)100200 km。在1.31卩m零色散波長附近，當(dāng)速率超過1 Gb/

40、s時，中繼距離才受色散限制。在1.55卩m波長上，由于色散大，通常要用單縱模激光器，理想系統(tǒng)速率可達(dá)5 Gb/s ,但實際系統(tǒng)由于光源調(diào)制產(chǎn)生頻率啁啾，導(dǎo)致譜線展寬，速率一般限制為2 Gb/s。采用色散移位光纖和外調(diào)制技術(shù)，可以使速率達(dá)到20 Gb/s以上。第七章1、光放大器的種類(1) 半導(dǎo)體光放大器(SOA半導(dǎo)體光放大器的優(yōu)點(diǎn)是小型化，容易與其他半導(dǎo)體器件集成; 缺點(diǎn)是性能與光偏振方向有關(guān)，器件與光纖的耦合損耗大。(2) 光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA分布光纖拉曼放大器(DRA 非線性光纖放大器2、摻鉺光纖放大器的工作原理如圖，在摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個能級：其中能級1代表基態(tài)， 能量最低；能級2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級；能級3代表激發(fā)態(tài)，能量最高。1)當(dāng)泵浦(Pump,抽運(yùn))光的光子能量等于能級 3和能級1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光 從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(1 t 3)。(2) 但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級2 (無輻射躍遷)。(3) 如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級 2的Er3+將 躍遷到基態(tài)(2 t 1)，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號光得到放大。|_unZZZZZZZB 0.80330.9821.53ITpun|_uri4I| 32 _ 一-臂丑2號注：從摻鉺光纖放大