光纖通信課后答案

1、第一章基本理論1、階躍型折射率光纖的單模傳輸原理是什么？答：當(dāng)歸一化頻率V小于二階模LP11歸一化截止頻率，即0V2.40483時(shí)，此時(shí)管線中只有一種傳輸模式，即單模傳輸。2、管線的損耗和色散對光纖通信系統(tǒng)有哪些影響？答：在光纖通信系統(tǒng)中，光纖損耗是限制無中繼通信距離的重要因素之一，在很大程度上決定著傳輸系統(tǒng)的中繼距離；光纖的色散引起傳輸信號的畸變，使通信質(zhì)量下降，從而限制了通信容量和通信距離。3、光纖中有哪幾種色散？解釋其含義。答：（1）模式色散：在多模光纖中存在許多傳輸模式，不同模式沿光纖軸向的傳輸速度也不同，到達(dá)接收端所用的時(shí)間不同，而產(chǎn)生了模式色散。（2）材料色散：由于光纖材料的折射率

2、是波長的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長的變化而變化，由此引起的色散稱為材料色散。（3）波導(dǎo)色散：統(tǒng)一模式的相位常數(shù)隨波長而變化，即群速度隨波長而變化，由此引起的色散稱為波導(dǎo)色散。5、光纖非線性效應(yīng)對光纖通信系統(tǒng)有什么影響？答：光纖中的非線性效應(yīng)對于光纖通信系統(tǒng)有正反兩方面的作用，一方面可引起傳輸信號的附加損耗，波分復(fù)用系統(tǒng)中信道之間的串話以及信號載波的移動等，另一方面又可以被利用來開發(fā)如放大器、調(diào)制器等新型器件。 6、單模光纖有哪幾類？答：單模光纖分為四類：非色散位移單模光纖、色散位移單模光纖、截止波長位移單模光纖、非零色散位移單模光纖。 12、光纜由哪幾部分組成？答：加強(qiáng)件、纜芯、外護(hù)

3、層。*、光纖優(yōu)點(diǎn)：巨大帶寬（200THz）、傳輸損耗小、體積小重量輕、抗電磁干擾、節(jié)約金屬。 *、光纖損耗：光纖對光波產(chǎn)生的衰減作用。引起光纖損耗的因素：本征損耗、制造損耗、附加損耗。*、光纖色散：由于光纖所傳輸?shù)男盘柺怯刹煌l率成分和不同模式成分所攜帶的，不同頻率成分和不同模式成分的傳輸速度不同，導(dǎo)致信號的畸變。引起光纖色散的因素：光信號不是單色光、光纖對于光信號的色散作用。色散種類：模式色散（同波長不同模式）、材料色散（折射率）、波導(dǎo)色散（同模式，相位常數(shù)）。*、單模光纖：指在給定的工作波長上只傳輸單一基模的光纖。第二章光源和光發(fā)射機(jī)1、光與物質(zhì)間的作用有哪三種基本過程？它們各自的特點(diǎn)是什

4、么？答：（1）自發(fā)輻射：處于高能級電子的自發(fā)行為，與是否存在外界激勵作用無關(guān)；自發(fā)輻射可以發(fā)生在一系列的能級之間，用此材料的發(fā)射光譜范圍很寬；即使躍遷過程滿足相同能級差，它們也是獨(dú)立的、隨機(jī)的輻射，產(chǎn)生的光子能量相同而彼此無關(guān)，各列光波可以有不同的相位和偏振方向，而且向空間各個(gè)角度傳播，是一種非相干光。（2）受激輻射：感應(yīng)光子的能量等于向下躍遷的能級之差；受激輻射產(chǎn)生的光子與感應(yīng)光子全是全同光子，它們是相干的；受激輻射過程實(shí)質(zhì)上是對外來入射光的放大過程。（3）受激吸收：受激吸收時(shí)需要消耗外來光能；受激吸收過程對應(yīng)光子被吸收，生成電子空穴對的光電轉(zhuǎn)化過程。2、什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？答：處于高能態(tài)

5、的粒子數(shù)多于處于低能態(tài)的粒子數(shù)。3、怎樣實(shí)現(xiàn)光放大？答：使媒質(zhì)中高能級上的電子密度大于低能級上的電子密度，則受激輻射占主導(dǎo)地位，光波經(jīng)過媒質(zhì)時(shí)強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律增長，光波被放大，則實(shí)現(xiàn)光放大。 4、構(gòu)成激光器必須具備哪些功能部件？答：有源區(qū)，光反饋裝置，頻率選擇元件，光束的方向選擇元件，光波導(dǎo)。5、有哪些方法實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振腔？與之對應(yīng)的激光器類型是什么？答：（1）用晶體天然的解理面形成法布里-珀羅諧振腔（F-P腔），當(dāng)光在諧振腔中滿足一定的相位條件和諧振條件時(shí)，建立起穩(wěn)定的光振蕩；（2）利用有源區(qū)一側(cè)的周期性波紋結(jié)構(gòu)提供光耦合來形成光振蕩。 *、激射的一般條件：（1）有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布

6、；（2）存在光學(xué)諧振機(jī)制，并在有源區(qū)里建立起穩(wěn)定的激光振蕩第三章光接收機(jī)1、分析光電二極管和APD的工作原理。答：光電二極管：受激吸收，電子空穴對運(yùn)動；APD：電子空穴對多次碰撞產(chǎn)生雪崩光倍增。2、分析光電二極管和APD性能參數(shù)上的異同點(diǎn)。答：APD是有增益的光電二極管，在光接收機(jī)靈敏度要求較高的場合，用APD有利于延長系統(tǒng)的傳輸距離，在靈敏度要求不高的場合，一般用沒有增益的PIN光電檢測器。第四章光纖通信系統(tǒng)2、什么是SDH？簡述出主要特點(diǎn)答：（1）SDH技術(shù)是在信息結(jié)構(gòu)等級、開銷安排、同步復(fù)用映射結(jié)構(gòu)、指針定位調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口等方面標(biāo)準(zhǔn)化的、主要采用光纖傳輸媒質(zhì)（少量微波和電纜）的數(shù)字傳

7、送技術(shù)。（2）特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）：具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)光接口；開銷比特豐富；采用數(shù)字同步復(fù)用；數(shù)字分插復(fù)用直接上下2Mbit/s；數(shù)字交叉連接提高網(wǎng)絡(luò)靈活性；環(huán)形網(wǎng)具有“自愈”能力。 3、SDH的幀結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：SDH的幀結(jié)構(gòu)由三部分組成：（1）STM-N凈負(fù)荷：存放STM-N傳送的各種用戶信息碼塊；（2）段開銷SOH：保證信息凈負(fù)荷正常傳送所必須附加的運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）字節(jié)；（3）管理單元指針：指示信息凈負(fù)荷的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)備位置。4、目前使用的SDH信號的速率等級是如何規(guī)定的？答：SDH信號的速率等級是在傳輸線路的基礎(chǔ)上定義的，傳輸線路可以是光線，也

8、可以是微波和衛(wèi)星傳輸通道。7、光纖放大器有哪些類型？答：半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光放大器、拉曼放大器。 8、EDFA能放大哪個(gè)波段的光信號？簡述EDFA的結(jié)構(gòu)？工作原理？答：（1）EDFA能對1550nm波段的光進(jìn)行放大；（2）結(jié)構(gòu)：由摻鉺光纖、泵浦源、波分復(fù)用器、光隔離器、濾波器組成；（3）原理：鉺離子吸收泵浦光產(chǎn)生受激輻射光,使傳輸信號光得到放大。9、對于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA，哪種泵浦方式的功率轉(zhuǎn)換效率高？哪種泵浦方式的噪聲系數(shù)小？為什么？答：（1）980nm泵浦的EDFA功率轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)11dB/mW，而1480nm的只有6.5dB/mW；（2）前者的噪聲系數(shù)小，只

9、有3.2dB3.4dB，而后者最小約為4dB；（3）這是因?yàn)椴捎?480nm泵浦的方向泵浦時(shí)，具有高的量子轉(zhuǎn)換效率。 10、拉曼光纖放大器突出的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：（1）增益介質(zhì)為普通傳輸光纖，與光纖具有良好的兼容性；（2）增益波長由泵浦光波長決定，不受其他因素限制；（3）增益高，串?dāng)_小，噪聲系數(shù)低，頻譜范圍寬，溫度穩(wěn)定性好。12、舉例說明光纖放大器在光纖通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。答：（1）EDFA在密集波分復(fù)用大容量超長光纖傳輸方面發(fā)揮巨大作用，如在DWDM系統(tǒng)、HFC系統(tǒng)中的應(yīng)用；（2）RFA的應(yīng)用：獨(dú)立拉曼寬帶放大器、RFA+EDFA混合放大器、用RFA制成有源無損器件或動態(tài)均衡器件。第五章無源光器

10、件和WDM技術(shù)2、試分析光耦合器的功能有哪些？如何實(shí)現(xiàn)光耦合？如何改變耦合器的分光比？答：（1）功能：以光為媒介傳輸電信號，對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用；把多個(gè)光信號耦合到一起；將光信號分到多根光纖中；（2）實(shí)現(xiàn)：在光耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，此光照射到封裝在一起的壽光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，電受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)光耦合；（3）改變分光比：改變耦合區(qū)的長度，就能改變耦合臂分配到的光功率，從而改變分光比。4、光纖偏振控制器和光纖布拉格光柵的工作原理是什么？答：（1）光纖偏振控制器：將光纖纏繞在盤上，由應(yīng)力引起光纖感生雙折射，使輸入光在兩個(gè)偏振方上產(chǎn)生相移，起偏振控

11、制作用；（2）光纖布拉格光柵：FBG提供周期性的耦合點(diǎn)，使單模光纖中入社的基模根據(jù)光柵和不同傳輸常數(shù)決定的相位條件，可以耦合成前向或后向傳輸模式。7、解釋環(huán)形器的工作原理，給出例子。答：（1）原理：光環(huán)形器利用光的偏振現(xiàn)象，其端口的輸入輸出關(guān)系是確定的，且只能正向傳輸；（2）應(yīng)用于光分插復(fù)用器中，將光隔離器反射回來的光信號通過另外一個(gè)端口輸出，可與光纖光柵構(gòu)成WDM系統(tǒng)。13、密集波分復(fù)用系統(tǒng)中參考波長為多少？標(biāo)準(zhǔn)的信道間隔是多少？答：密集波分復(fù)用系統(tǒng)中參考波長為1552.52nm，標(biāo)準(zhǔn)的信道間隔為0.8nm（在1.55um波段對應(yīng)10GHz頻率間隔）的整數(shù)倍。14、DWDM開放式系統(tǒng)和集成式系統(tǒng)的區(qū)別？答：（1）開放式系統(tǒng)是在波分復(fù)用器前加有波長轉(zhuǎn)換器OUT，將SDH非規(guī)范的波長轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)波長；（2）集成式系統(tǒng)是把標(biāo)準(zhǔn)的光波長和滿足長距離傳輸?shù)墓庠醇稍赟DH中，整個(gè)系統(tǒng)比較簡單，沒有增加多于設(shè)備。15、WDM系統(tǒng)中監(jiān)控信道的作用是什么？對其有什么要求？答：（1）作用：減少系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率，減少故障修復(fù)時(shí)間，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的生存性和強(qiáng)壯性，降低運(yùn)行、維護(hù)和管理的成本；（2）條件：監(jiān)控通路不限制光放大器