光纖復習整理

1、光纖復習整理-郭1、 物質內(nèi)部三種躍遷過程，半導體激光器 發(fā)光原理。工作物質和泵浦源是實現(xiàn)光的自發(fā)發(fā)射、受激吸收和受激發(fā)射的最基本條件。自發(fā)發(fā)射：大量處于高能級的粒子，各自分別發(fā)射一列一列頻率為 =(E2 -E1) /h ) 的光波，但各列光波之間沒有固定的相位關系，可以有不同的偏振方向，沿所有可能的方向傳播。各光子 彼此無關。 LED受激發(fā)射：處于高能級 ：E2的粒子受到光子能量為 的光照射時，粒子會由于這種入射光的刺激而發(fā)射出與入射光 一模一樣 的光子，并躍遷到低能級 E1上。有相同的偏振方向和傳播方向。 LD受激吸收:低能級粒子吸收光子能量躍遷至高能級。2、 LD 采用雙異質結結構的好處

2、：（簡答題）雙異質結中存在的禁帶寬度的差加強了對載 流子的限制作用，存在的折射率差加強了對 光子的限制作用，對光子和載流子限制作用 的加強，提高了載流子的利用效率，減小了 光子的損失，因而激光器的閾值電流降低， 激光器的輸出功率提高。3、 常用的線路編碼碼型：擾碼 、字變換碼、插入型碼。mBnB碼的缺點是在信號傳輸速率不變的情況下提高了線路信號傳輸速率。4、 PIN與APD的工作原理PIN：讓中間吸收層盡量較厚，擴散區(qū)盡量變薄是降低擴散分量，提高響應速度的一種方法。 APD：利用雪崩倍增效應實現(xiàn)內(nèi)部電流增益的半導體光電轉換器件。（不改變量子效率）5、 接收機靈敏度基本概念光接收機靈敏度是表征光

3、接收機調(diào)整到最佳狀態(tài)時，接收微弱光信號的能力。6、 光隔離器用途： 放置于激光器及光放大器前面，防止系統(tǒng) 中的反射光對器件性能的影響甚至損傷，即只允 許光單向傳輸。 結構： 由起偏器、檢偏器和旋光器組成。（填空題）7、 SDH幀結構的組成部分及其作用 （簡答題）1）信息凈負荷，作用：STM-N幀中放置各種業(yè)務信息的地方。2）段開銷，作用：對STM-N整體信號流進行性能監(jiān)控。3）管理單元指針，作用：定位低速信號在STM-N幀的凈負荷中的位置，使低速信號在高速信號中的位置可預知。8、段開銷中的主要字節(jié)及其功能（1）定幀字節(jié)：A1、A2（2）網(wǎng)管數(shù)字通信通路(DCC)字節(jié)：D1D12（3）公務聯(lián)絡字

4、節(jié)：E1、E2（4）誤碼監(jiān)測B1字節(jié)、B2字節(jié)（5）同步狀態(tài)字節(jié)：S19、SDH網(wǎng)元設備類型: TM類型（端到端）、ADM類型（網(wǎng)絡中間）、REG類型（再生器或中繼器）。10、SDH的網(wǎng)同步： （偽同步和主從同步）是解決頻率同步的兩種方法。11、SDH的同步時鐘類型：基準主時鐘（G.811規(guī)定）、轉接局時鐘（G.812）、端局從時鐘（G.812）、SDH網(wǎng)絡單元時鐘（G.81S）。12、同步狀態(tài)字節(jié)S1能反映時鐘狀態(tài)13、SDH的網(wǎng)絡保護：通道1+1保護：（保護顆粒可以為AU4/TU3/TU12）、復用段1+1保護（保護顆粒為AU4）、復用段1:1保護（可以在保護通路上開通低優(yōu)先級的額外業(yè)務）

5、14、二纖通道保護環(huán)形網(wǎng)（對網(wǎng)絡速率沒有任何限制，網(wǎng)絡容量固定為STM-N、環(huán)上無節(jié)點數(shù)目限制，倒換時間短）。15、二纖復用段保護環(huán)形網(wǎng)（網(wǎng)絡容量為STM- N×K/2，其中STM-N為網(wǎng)絡速率，K為網(wǎng)元數(shù)目。環(huán)上最多存在16個ADM網(wǎng)元，倒換時間稍長）16、WDM的應用代碼：nWx-y-z，其中n 是最大波長數(shù)、W是傳輸區(qū)段（W=L，V或U代表長距離、很長距離和超長距離）、x代表所允許的最大區(qū)段數(shù)（x>1）、y是該波長信號的最大比特率（y=4或16分別代表STM-4或STM-16）、z代表光纖類型（z=2,3,5分別代表G.652、G.653、G.655）。17、EDFA（光

6、波分復用系統(tǒng)）的工作波長范圍（1530-1565nm）18、WDM系統(tǒng)的監(jiān)控技術：帶外監(jiān)控信道波長（1510+/-10nm）、帶內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)（1532+/-4.0nm）19、ITUT提出的三種模型：（1）假設參考連接（HRX）。（最長的HRX全長為27500km）（填空）（2）假設參考數(shù)字鏈路（HRDL）（3）假設參考數(shù)字段（HRDS）20、低速時的兩個性能指標（誤碼秒，嚴重誤碼秒），高速的性能指標（誤塊秒比，嚴重誤塊秒比，背景誤塊比）。（填空） 習題整理：2-1. 光纖產(chǎn)生衰減的原因是什么？衰減對通信有什么影響？在一個光纖通信系統(tǒng)中，光源波長為1550nm，光波經(jīng)過5Km長的光纖線路傳輸后，其

7、光功率下降了25%，求該光纖的衰減系數(shù)為多少？答：1、光纖產(chǎn)生衰減的原因是：光纖中存在損耗。損耗包括：吸收損耗；散射損耗；輻射損耗； 2、衰減限制了系統(tǒng)的傳輸距離。3、 （dB/Km）2-2. 光脈沖在光纖中傳輸時，為什么會產(chǎn)生瑞利散射？瑞利散射損耗的大小與什么有關？答：1、瑞利散射是由于光纖內(nèi)部的密度不均勻引起的，從而使折射率沿縱向產(chǎn)生不均勻，其不均勻點的尺寸比光波波長還要小。光在光纖中傳輸時，遇到這些比波長小，帶有隨機起伏的不均勻物質時，改變了傳輸方向，產(chǎn)生了散射。 2、瑞利散射損耗的大小為：。瑞利散射系數(shù)A，取決于纖芯和包層的相對折射率差。所以的大小與波長和相對折射率差有關。2-3.光纖

8、中產(chǎn)生色散的原因是什么？色散對通信有什么影響？答：1、光纖的色散是由于光纖中所傳輸?shù)墓庑盘柌煌念l率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的傳輸信號畸變的一種物理現(xiàn)象。2、色散會導致傳輸光脈沖的展寬，繼而引起碼間干擾，增加誤碼。對于高速率長距離光纖通信系統(tǒng)而言，色散是限制系統(tǒng)性能的主要因素之一。2-4.光纖中色散有幾種？單模傳輸光纖中主要是什么色散？多模傳輸光纖中主要是什么色散？答：1、從產(chǎn)生機理而言，光纖中的色散主要包括：材料色散、波導色散和模式間色散；2、單模光纖中主要是波導色散；3、多模光纖中主要是模式間色散。注：偏振模色散可以理解為特殊的模式色散，但在速率較低的系統(tǒng)中影響較小。2-7.何

9、謂模式截止？光纖單模傳輸?shù)臈l件是什么？單模光纖中傳輸?shù)氖鞘裁茨Ｊ?？其截止波長為多大？階躍折射率光纖中線性極化模LP11模對應的是什么矢量模？答：1、對每一個傳播模來說，在包層中它應該是衰減很大，不能傳輸。如果一個傳輸模，在包層中不衰減，也就是表明該模是傳過包層而變成了輻射模，則就認為該傳播模被截止了。所以一個傳播模在包層中 衰減常數(shù)W=0時，表示導模截止。2、光纖單模傳輸?shù)臈l件是：歸一化頻率V2.405。3、單模光纖中傳輸?shù)氖荓P01模，對應的矢量模是HE11模。4、其截止波長由下式計算：5、LP11模對應的矢量模是TE01,TM01,HE21。2-8. 由光源發(fā)出的的光，在，光纖折射率分布為

10、階躍型時，光纖中導模的數(shù)量為多少？若光纖折射率分布為的漸變型時，其導模的數(shù)量為多少？（傳播模式的歸一化頻率）解：光纖中導模的數(shù)量： 1、光纖折射率分布為階躍型時：， 所以，導模的數(shù)量為：2、的平方律漸變型光纖時：， 所以，此時導模的數(shù)量為：2-10. 某階躍折射率光纖的參數(shù)為n1=1.5，n2=1.485，現(xiàn)有一光波在光纖端面軸線處，以15°的入射角入射進光纖，試問該入射光線在光纖中是成為傳導模還是輻射模？為什么？解：根據(jù)： 即： 得：入射臨界角（最大入射角）而現(xiàn)入射角所以，入射光線不滿足全反射條件，不能傳輸，是輻射模。2-12. 已知光纖參數(shù)為：，估算光纖的模場直徑。解：模場直徑

11、光纖最大理論數(shù)值孔徑NAt為：2-13. 光譜線寬度為1.5nm光脈沖經(jīng)過長為20km，色散系數(shù)為3ps/nm·km的單模光纖傳輸后，光脈沖被展寬了多少？解：光脈沖被展寬了為： =1.5×3×20 =90ps2-14. 為什么G.653光纖不適合于波分復用系統(tǒng)使用？答：由于G.653光纖在1550nm工作波長處具有最低色散（零色散），多信道（波分復用）系統(tǒng)使用時易引起四波混頻效應，影響系統(tǒng)的性能，所以G.653光纖不適合于波分復用系統(tǒng)使用。3-1、比較半導體激光器和發(fā)光二極管的異同。半導體激光器（LD）有哪些特性？半導體發(fā)光二極管（LED）有那些特性？ LD和LE

12、D都可以用作通信光源。LD原理是受激輻射，而LED是自發(fā)輻射。LD是閾值器件，需要較完善的驅動和外圍電路，其發(fā)出的光譜線窄，適宜于高速率系統(tǒng)；LED沒有閾值，結構簡單，但其譜線較寬，適用于要求較低的場合。6-2.說明SDH復用結構中C、VC、TU、TUG、AU和AUG等各復用單元的功能。1） 容器C：容器是一種用來裝載各種速率的業(yè)務信號的信息結構，基本功能是完成PDH信號和VC之間的適配。2） 虛容器VC：虛容器是用來支持SDH的通道層連接的信息結構，是SDH通道的信息終端，其信息由容器的輸出和通道開銷（PDH）所組成。3） 支路單元（TU）和支路單元組（TUG）：支路單元是提供低階通道層和高

13、階通道層之間適配的信息結構，其信息TU-n由一個相應的低階VC-n和一個相應的支路單元指針TU-nPTR組成。4） 管理單元（AU）和管理單元組（AUG）：管理單元是提供高階通道層和復用層之間適配的信息結構，其信息AU-n由一個相應的高階VC-n和相應的管理單元指針AU-nPTR組成。6-3、6-4、6-8、說明SDH網(wǎng)同步的工作模式。SDH網(wǎng)同步工作模式有主從同步和偽同步兩種工作模式。8-例以140 Mb/s單模光纖通信系統(tǒng)為例計算中繼距離。設系統(tǒng)光源發(fā)送光功率范圍Pt=0-3 dBm,接收機接收靈敏度Pr=-42 dBm， 設備余量Me =3 dB，活動連接器損耗c =0.3dB/個（共2個）， 光纖損耗系數(shù)f =0.35 dB/km, 光纖余量m =0.1 dB/km，每km 光