光纖通信考試知識點

1、數值孔徑時間延遲15、單模傳輸條件£2.405截止波長為VPot 的比值，用分貝高的光電轉 ,能夠得到??；（3）響應速度要快，線性好及頻帶寬;（4） 可靠性好，壽命長.在光纖通信中，滿足上述要 求的光檢測器有兩種半導體光電二極管:PIN光電二極管和雪崩光電二極管（ADP）.6、什么是靈敏度？靈敏度是衡量光接收機性能的綜合指標.靈敏度Pr的定義是，在保證通信質量（限定誤碼率 或信噪比）的條件下，光接收機所需的最小平 均接收光功率P> min，并以dBm為單 位. 口r .P min（w）靈敏度表示光Pr J0lg3 （dBm）能限.這二知識點小結1、 光纖由那幾層構成，各層的主要

2、作用是什 么？光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成 的圓柱形細絲.纖芯的折射率比包層稍高，損 耗比包層更低，光能量主要在纖芯內傳輸.包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機械保護作用.2、光纖是怎樣分類的？按折射率一突變型多模光纖、漸變性多模光 纖、單模光纖；按材料一石英系光纖、石英芯 塑料包層光纖、多成分玻璃纖維、塑料光纖3、什么叫光纖損耗？造成光纖損耗的原因是 什么？硅光纖的光譜衰減曲線表明存在三個 低損耗窗口，這三個窗口分別是多少傳輸過程中光信號幅度的減小.原因：吸收、 散射、彎曲損耗，吸收損耗是由于SiO2材料引起的固有吸收和雜質引起的吸收產生的，散射損耗主要是由材料微觀度不均

3、勻引起的銳 利散射和光線結構缺陷引起散射產生的.0.85um、1.31um、1.55um附近時光纖傳輸 損耗較小或最小的波長“窗口"相應損耗為2 3dB/km,0.5dB/km,0,2dB/km.4、什么是色散？色散對光信號有什么影響？ 單模光纖中有哪幾種色散？多模光纖中有哪 幾種色散？單模光纖的零色散波長在什么位 置？色散位移光纖是采用什么原理制成的？ 色散：（模式、材料、波導色散）在光纖中傳 輸的光信號，由于不同成分的光的時間延遲不 同而產生的一種物理效應.影響：模擬調制中 限制帶寬，若是數字脈沖信號將使脈沖展寬，限制系統(tǒng)傳輸速率.單模：色度色散、偏振模色 散.多模：模內、模間色

4、散.1.31um.5、目前光纖通信為什么采用以下三個作波長： 入 0=0.85 戈 m, X 2=1.31 戈 m,入 3=1.55 戈 n?這是光纖的三個低損耗窗口6、光纖通信為什么向長波長、單模光纖方向 發(fā)展？長波長、單模光纖比短波、多模光纖具有更好 的傳輸特性.一：單模光纖沒有色散模式，不 同成分光經過單模光纖的傳播時間不同的程 度顯著限于經過多模光纖的傳輸時間；二：由 光纖損耗和波長的關系曲線可知， 隨著波長增 大，損耗呈下降趨勢，且在 1.55um處有最低 值，而且1.31um和1.55um處的色散很小，故 目前長距離光纖通信一般都工作在1.55um處.7、光能量在光纖中傳輸的必要條

5、件纖芯折射率大于包層折射率.&突變多模光纖數值孔徑的概念及計算.突變型多模光纖相對折射率差（纖芯和包層折射率分別為 n1和n2）定義：n=（n1-n2）/n1NA =sin £ = n,2 亠2 :-n, 2；'射角（e =e c）和最小入射角（e =0）的光線之間時間延遲差近似為9、弱導波光纖的概念.纖芯折射率為n1保持不變，到包層突然變?yōu)?n2.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方向傳播，特點是信號畸變大.帶寬只有1020 MHz km, 般 用于小容量（8 Mb/s以下）短距離（幾 km以 內）系統(tǒng).12、漸變型多模光纖自聚焦效

6、應的產生機理.自聚焦效應：不同入射角相應的光線 ,雖然經 歷的路程不同，但是最終都會聚在 P點上，這種 現(xiàn)象稱為自聚焦效應.14、突變光纖和平方律漸變光纖傳輸模數量的 計算.傳輸模數m畔嚴22.,圧亂耳 對于突變型光纖,g * ,M=V2/2 ;對于平方律 漸變型光纖,g=2,M=V 2/4拍長：兩正交偏振模的相位差達到2n的光纖長度Lb 2二/ J17、三種色散的定義.色散是在光纖中傳輸的光信號由于不同成分的光的時間延遲不同而產生的一種物理效應.色散的種類：1模式色散：是由于不同模式的 時間延遲不同而產生的，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.2材料色散：是由于光纖

7、的折射率隨波長 而改變，以及模式內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 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 .3波導色散：是由于 波導結構參數與波長有關而產生的，它取決于波導尺寸和纖芯與包層的相對折射率差18、光纖色散的表示，時域和頻域的表達式的 關系.頻域：色散限制了傳輸信號的帶寬；色散通常用3dB光帶寬. =>f3db時域：色散引起脈沖展寬.脈沖展寬A t表示 二者的關系通過推導可得：.”產441/ A t（MHZ式中：A t為信號通過光纖產生的脈沖展寬，單位為ns;用脈沖展寬表示時，光纖色散可以 寫成 A t =（ A t 2n

8、+ A t 2m+A t 2w）1/2. A t n模式色散；A t m材料色散；A t w波導色 散，所引起的脈沖展寬的 均方根值.19、光纖損耗產生的機理 .1）吸收損耗（a）本征吸收（固有吸收）： 電子躍遷吸收（紫外吸收）分子共振吸收（紅 外吸收）（b）雜質吸收（2）散射損耗：由于光纖中介質的不均勻性而使光向各個方向散射開而引起的損耗.（a）線性散射：瑞利散射，波導散射（b）非線性散射： 受激拉曼散射和受激布里淵散射（3）彎曲損耗：由光纖結構缺陷（如氣泡）引起的散射20、非零色散光纖.光纖在1.55卩m有微量色散21、光纜纜芯的結構類型 .纜芯通常包括被覆光纖（或稱芯線）和加強件 兩部分

9、.被覆光纖是光纜的核心，決定著光纜 的傳輸特性.加強件起著承受光纜拉力的作用 通常處在纜芯中心，有時配置在護套中.四種 基本類型：層絞式、骨架式、中心束管式、帶 狀式22、 光纖特性參數的測量方法.損耗測量：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.帶寬測量：時域法又稱脈沖法；頻域法又稱掃 頻法.光纖色散測量有相移法、 脈沖時延法和干涉法 等.相移法是測量單模光纖色散的基準方法.第三章知識點小結1、光與物質作用時有 受激吸收，自發(fā)輻射，受 激輻射三個物理過程.2、受激輻射光的頻率、相位、偏振態(tài)和傳播方向與入射光相同，這種光稱為相干光.自

10、發(fā)輻射光是由大量不同激發(fā)態(tài)的電子自發(fā)躍遷 產生的，其頻率和方向分布在一定范圍內，相 位和偏振態(tài)是混亂的，這種光稱為非相干光.2、半導體激光器的主要由哪三個部分組成？ 有源層；限制層；基片3、電子吸收或輻射光子所要滿足的波爾條件.E2-E1=h f 12 式中，h=6.628 X 10-34J s , 為普朗克常數，f12為吸收或輻射的光子頻率 .4、什么是粒子數反轉分布？設在單位物質中，處于低能級E1和處于高能級E2（E2>E1）的原子數分別為 N1和N2.受激吸 收和受激輻射的速率分別比例于N1和N2,且比例系數（吸收和輻射的概率）相等.N2>N1的 分布，和正常狀態(tài)（N1>

11、;N2）的分布相反，所以 稱為粒子（電子）數反轉分布.5、 理解半導體激光產生激光的機理和過程. 半導體激光器工作原理：半導體激光器是向半 導體PN結注入電流，實現(xiàn)粒子數反轉分布， 產生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實現(xiàn) 光放大而產生激光振蕩的激光振蕩的產生：粒子數反轉分布（必要條件） 激活物質置于光學諧振腔中，對光的頻率和方向進行選擇=連續(xù)的光放大和激光振蕩輸出 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，導帶的能態(tài)比有源層高，對注 入電子形成了勢壘，注入到有源層的電子不可能擴散到P層.同理，注入到有源層的空穴 也不可能擴散到 N層.

12、另一方面，有源層的折 射率比限制層高，產生的激光被限制在有源區(qū) 內6、靜態(tài)單縱模激光器.驅動電流變大，縱模模數變小，譜線寬度變窄，當驅動電流足夠大時，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8、半導體激光器的溫度特性.激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩方面（1） 激光器的閾值電流Ith 隨溫度升高而增大（2） 外微分量子效率n d隨溫度升高而減小.9、DFB激光器（分布反饋激光器）的優(yōu)點 .1、單縱模激光器2、光譜寬度窄，波長穩(wěn)定性 好3.動態(tài)譜特性好，高速調制時也能保持單模 特性4、線性好10、LD與LED的主要區(qū)別.半導體激光二極管 （LD）發(fā)光二極管（LED） LD發(fā)射的是受激輻

13、射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻 射光，LED的結構和LD相似，大多是采用雙異 質結（DH）芯片，把有源層夾在 P型和N型限制 層中間，不同的是 LED不需要光學諧振腔，沒 有閾值丄ED通常和多模光纖耦合，用于1.3卩m（或0.85卩m）波長的小容量短距離系統(tǒng)丄D通常和G.652或G.653規(guī)范的單模光纖耦合， 用于1.3 ” m或 1.55 ” m大容量長距離系統(tǒng).11、 常用光電檢測器的種類.PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD12、 光電二極管的工作原理.光電二極管（PD）把光信號轉換為電信號的功 能，是由半導體PN結的光電效應實現(xiàn)的.13、PIN和APD的主要特點.由于PN結耗盡層只有幾

14、微米，大部分入射光 被中性區(qū)吸收，因而光電轉換效率低，響應速 度慢.為改善器件的特性，在PN結中間設置一 層摻雜濃度很低的本征半導體（稱為I），這種 結構便是常用的 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.當反向偏壓增加到一定數值時，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就是根據這種特性設計的器件14、為什么APD管具有光生電流的內部放大作 用？15、耦合器的功能.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.16、 光耦合器的結構種類.類型：耦合器類型、T形耦合器、星形耦合器、 定向耦合器、波分復用器 /解復用器 基

15、本結構的分類：光纖型、微器件型、波導型17、什么是附加損耗？附加損耗Le由散射、吸收和器件缺陷產生的損耗，是全部輸入端的光功率總和Pit和全部輸出端的光功率總和 表示PtLe =40lg - J0lg Pot 18、光隔離器的結構和工,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.偏振器-法拉弟旋轉器-偏振器19、什么是耦合比？耦合比CR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Pot的比值N、Ponn#光檢測過程中都有哪些噪聲？答:光檢測器的噪聲主要包括有光生信號電流 和暗電流產生的散粒噪聲以及負載電阻產生 的熱噪聲.

16、熱噪聲來源于電阻內部載流子的不 規(guī)則運動.散粒噪聲源于光子的吸收或者光生 載流子的產生，具有隨機起伏的特性.光生信號電流產生的散粒噪聲，稱為量子噪聲，這種 噪聲的功率與信號電流成正比，因此不可能通過增加信號光功率提高信噪比.在沒有外界入 射光的作用下，光檢測器中仍然存在少量載流 子的隨機運動，從而形成很弱的散粒噪聲，成 為暗電流噪聲.所以在有信號光作用的時間 內，主要考慮量子噪聲和熱噪聲；而沒有信號 光的期間，主要考慮暗電流噪聲和熱噪聲.第四章知識點小結1、數字光發(fā)射機的方框圖2、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 ,其數量級一般為ns.

17、當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.3、激光器為什么要采用自動溫度控制？ 半導體光源的輸出特性受溫度影響很大，特別是長波長半導體激光器對溫度更加敏感.為保證輸出特性的穩(wěn)定，對激光器進行溫度控制是 十分必要的.4、數字光接收機的方框圖*«r u p«!« > in5、光接收機對光檢測器的要求對光檢測器的基本要求如下:（1）換效率，即對某一波長入射光信號 盡可能大的光電流；（2）附加噪聲盡可能10接收機調整到最佳狀態(tài)時，能夠接收微弱光信 號的能力.7、什么是

18、誤碼和誤碼率？ 由于噪聲的存在，放大器輸出的是一個隨機過 程，其取樣值是隨機變量，因此在判決時可能 發(fā)生誤判，把發(fā)射的“ 0”碼誤判為“ 1”碼， 或把“ 1”碼誤判為“ 0”碼.光接收機對碼元 誤判的概率稱為誤碼率&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P> min的比值，用dB表示.DR _10lg _ip 匸（dB）p、min 態(tài)范圍是光接收機性能的另一個重要指標， 表示光接收機接收強光的能力 9、數字光纖通信對線路碼型的要求.數字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的主要要求是 保證傳輸的透

19、明性，具體要求有：（1）制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分量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的靈敏度.2）能給光接收機提供足夠的定時信 息.因而應盡可能減少連“1”碼和連“ 0” 碼的數目，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)測和公務通信.但對高速光纖通信系統(tǒng)，應適當減少冗余碼，以免占 用過大的帶寬.10、數字光纖通信系統(tǒng)中常用的碼型種類.mBnB碼：mBnB碼是把輸入的二進制原始碼流 進行分組，每組有m個二進制碼，記為mB稱 為一個碼字，然后把一個碼字變換為 n個二進 制碼，記為nB,并

20、在同一個時隙內輸出我國3次群和4次群光纖通信系統(tǒng)最常用的線路碼型是5B6B碼第五章知識點小結1、SDH的優(yōu)點.（1） SDH采用世界上統(tǒng)一的標準傳輸速率等級 最低的等級也就是最基本的模塊稱為STM-1,傳輸速率為 155.520 Mb/s ；4個STM-1同步復接組成STM-4,傳輸速率為 622.080 Mb/s ； 16個STM-1組成STM-16,傳輸速率為 2488.320 Mb/s，以此類推.（2） SDH各網絡單 元的光接口有嚴格的標準規(guī)范.因此，光接口成為開放型接口，這有利于建立世界統(tǒng)一的通信網絡.標準的光接口綜合進各種不同的網 絡單元，簡化了硬件，降低了網絡成本.3）在 SDH

21、幀結構中，豐富的開銷比特用于網絡的運 行、維護和管理，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）采用數字同步復用技術，其最小的復用單位為字 節(jié)，不必進行碼速調整，簡化了復接分接的 實現(xiàn)設備，由低速信號復接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐級進行.（5）采用數字交叉連接設備 DXC可以對各種端口速 率進行可控的連接配置，對網絡資源進行自動 化的調度和管理，既提高了資源利用率，又增 強了網絡的抗毀性和可靠性 .SDH采用了 DXC 后，大大提高了網絡的靈活性及對各種業(yè)務量 變化的適應能力，使現(xiàn)代通信網絡提高到一個 嶄新的水平.2、SDH傳輸網的主要組成設備.SDH傳輸網

22、由SDH終端設備、分插復用設備 ADM數字交叉連接設備DXC等網絡單元以及連接它們的（光纖）物理鏈路構成SDH的幀結構（STM-1）.SDH幀結構是實現(xiàn)數字同步時分復用、保證網 絡可靠有效運行的關鍵.圖給出SDH幀一個 STMN幀有9行，每行由270 X N個字節(jié)組成. 這樣每幀共有9 X 270 XN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. 對于STM1而言，傳輸速率為 9 X 270X 8X 8000=155.520 Mb/s.字節(jié)發(fā)送順序為：由上往下逐行發(fā)送，每行先左后右念OH* 5-.V 41-27C 鼻4、SDH的主要復用步驟是和.6、我國STM- 1

23、復用結構允許哪些支路接口？如果所有的支路信息都來源于2Mbit/s,問STM1信息流中可傳輸多少2Mbit/s信號？相當于可傳輸多少個話路？7、已知SDH系統(tǒng)STM- 1模塊的幀結構為 9行 270列字節(jié)，每字節(jié)8bit,幀周期125卩s,計算 STM- 1模塊的比特傳輸速率.9*270*8*8000=155.520mb/s& VC 4是STM 1幀結構中的信息負荷區(qū)域 計算比特傳輸速率.第三章3.4比較半導體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）的異同？答：不同之處：工作原理不同，LD發(fā)光是受激 輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光丄ED不需要 光學諧振腔，而LD需要.和LD相比，LED輸

24、出 光功率小，光譜較寬，調制頻率較低.但發(fā)光二極管性能穩(wěn)定，壽命長，輸出功率線性范圍 寬，而且制造工藝簡單，價格低廉，所以LED的主要應用場合是小容量短距離通信系統(tǒng)，而LD主要用于長距離大容量通信系統(tǒng).相同之處：使用的半導體材料相同，結構相似，LED和LD大多使用雙異質結結構，把有源層夾在 P 型和N型限制層中間.3.19光與物之間的互作用過程有哪些？ 答：光與物質之間的三種相互作用包括受激吸 收、自發(fā)輻射和受激輻射.受激吸收：在正常狀態(tài)下，電子處于低能級 E1, 在入射光作用下，它會吸收光子的能量躍遷到 高能級E2,上，這種狀態(tài)稱為受激吸收.自發(fā)輻射：在高能級E2的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外

25、界的作用，也會自動的躍遷到低級能級E1上與空穴復合，釋放的能量裝換為光 子輻射出去，這種躍遷稱為自發(fā)輻射.受激輻射：在高能級E2的電子，收到入射光的作用，被迫躍遷到底能級 E1上與空穴復合， 釋放的能量產生光輻射，這種躍遷稱為受激輻 射.3.20什么是粒子數反轉？什么情況下能實現(xiàn)光放大？答：假設能級 E1和E2上的粒子數分別為 N1 和N2,在正常的熱平衡狀態(tài)下，低能級 E1上 的粒子數N1是大于高能級E2上的粒子數N2 的，入射的光信號總是被吸收.為了獲得光信 號的放大，必須將熱平衡下的能級E1和E2上的粒子數N1和N2的分布關系倒過來， 即高能 級上的粒子數反而多于低能級上的粒子數，這就是

26、粒子數反轉分布.3.21什么是激光器的閾值條件？ 答：對于給定的器件，產生激光輸出的條件就 是閾值條件.在閾值以上，器件已經不是放大 器，而是一個振蕩器或激光器.3.24什么是雪崩倍增效應？答：雪崩光電二極管工作是外加高反向偏壓， 在PN結內部形成一高電場區(qū)，入射功率產生 的電子空穴對經過高場區(qū)時不斷被加速而獲得很高的能量，這些高能量的電子或空穴在運 動過程中與價帶中的束縛電子碰撞，使晶格中的原子電離，產生新的電子空穴對.新的電子空穴對受到同樣加速運動，又與原子碰撞電 離，產生電子空穴對，稱為二次電子空穴對.如此重復，使載流子和反向光生電流迅速增 大，這個物理過程稱為雪崩倍增效應 3.26光檢

27、測過程中都有哪些噪聲？ 答：光檢測器的噪聲主要包括由光生信號電流 和暗電流產生的散粒噪聲以及負載電阻產生 的熱噪聲.熱噪聲來源于電阻內部載流子的不 規(guī)則運動.散粒噪聲源于光子的吸收或者光生 載流子的產生，具有隨機欺負的特性.光生信號電流產生的散粒噪聲稱為量子噪聲，這種噪聲的功率與信號電流成正比，因此不可能通過增加信號光功率提高信噪比.在沒有外界入射 光的作用下，光檢測器中仍然存在少量載流子 的隨機運動，從而形成很弱的散粒噪聲，成為 暗電流噪聲.所以在有信號光作用的時間內， 主要考慮量子噪聲和熱噪聲，而在沒有信號光的期間，主要考慮暗電流噪聲和熱噪聲第四章4.1激光器產生馳張震蕩和自脈動現(xiàn)象的機理

28、 是什么？它的危害是什么？應如何消除這兩 種現(xiàn)象的產生？答：當電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖出 現(xiàn)幅度逐漸衰減的震蕩，稱為馳張震蕩，它出 現(xiàn)的后果是限制調制速率，當最高調制頻率接近馳張震蕩頻率時，波形失真嚴重，會使光接 收機在抽樣判決時增加誤碼率， 因此實際中最 高調制頻率應低于馳張振蕩頻率.某些激光器在脈沖調制甚至直流驅動下， 當注入電流達到 某個范圍時，輸出光脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻 震蕩，這種現(xiàn)象稱為自脈動現(xiàn)象，自脈動頻率 可達2GHz嚴重影響LD的告訴調制特性. 4.2LD為什么能產生碼型效應？其危害及消除 辦法是什么？答：半導體激光器在高速脈沖調制下，輸出光 脈沖和輸入電流脈沖之間存

29、在一個初始延遲 時間，稱為光電延遲時間.當光電延遲時間與 數字調制的碼元持續(xù)時間T/2為相同數量級時，會使“ 0”碼過后的第一個“ 1 "碼的脈沖 寬度變窄，幅度減小.嚴重時可能使“ 1”碼丟 失，這種現(xiàn)象稱為碼型效應.碼型效應的特點 是在脈沖序列中，較長的連“0”碼后出現(xiàn)“1” 碼，其脈沖明顯變小而且連“0”碼數目較多，調制速率越高，這種效應越明顯，碼型效應的 消除方法是用適當的“過調制”補償方法.4.8在數字光接收機中為什么要設置AGC電路？答：自動增益控制使光接收機具有較寬的動態(tài) 范圍，以保證在入射光強度變化時輸出電流基 本恒定，由于使用條件不同，輸入光接收機的 光信號大小會發(fā)

30、生變化，為實現(xiàn)寬動態(tài)范圍， 采用AGC是十分必要的.AGC 一般采用接收信 號強度檢測及直流運算放大器構成的反饋控 制電路來實現(xiàn)，對于APD光接收機，AGC控制光檢測器的偏壓和放大器的增益，對于PIN光接收機，AGC只控制放大器的增益.4.9數字光接收機量子極限的含義是什么？ 答：光接收機可能達到的最高靈敏度，這個極 限值是由量子噪聲決定的，所以稱為量子極限4.10已測得某數字光接收機的靈敏度為10卩W求對應的 dBm值解：Pr=10 lg |-'> .-min mW20 dBm4.11在數字光纖通信系統(tǒng)中，選擇碼型時應 考慮那幾個因素？答：能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻

31、分量；能給光接收機提供足夠的定時信息； 能提供一定的冗余度，用于平衡碼流，誤碼 檢測和公務通信，但對高速光纖通信系統(tǒng)， 應適當減小冗余度，以免占用過大的帶寬 4.12光接收機有哪些噪聲？ 答：主要有兩種：一是光檢測噪聲，包括量子 噪聲，暗電流噪聲及由APD的雪崩效應產生的附加噪聲，這是一種散彈噪聲，由光子產 生光生電流過程的隨機性所引起，即使輸入 信號光功率恒定時也存在.二是熱噪聲及前 置放大器的噪聲，熱噪聲是在特定的溫度下 由電子的熱運動產生，任何工作于絕對零度 以上的器件都是存在的，在共接收機中主要 包括光檢測器負載電阻，前置放大器輸入電 阻的熱噪聲前置放大器的噪聲，嚴格來說也 是一種散粒

32、噪聲，但因這是由電域的載流子 的隨機運動引起的，可以通過噪聲系數或噪 聲等效溫度與熱噪聲一并進行計算，所以經 前置放大器的噪聲和電阻熱噪聲合稱為前置 放大器噪聲4.14光纖通信中常用的線路碼型有擾碼，mBnB碼和插入碼.4.15光發(fā)射機中外調制方式有哪些類型？內調制和外調制各有什么優(yōu)缺點？ 答：夕卜調制有電折射調制器，電吸收MQW調制器和M-Z干涉型調制器.內調制的優(yōu)點是簡 單，經濟，易實現(xiàn)，適用于半導體激光器LD和發(fā)光二極管LED缺點是帶來輸出光脈沖的 相位抖動，是光纖的色散增加，限制了容量 的提高.外調制的優(yōu)點是可以減少啁啾， 不但 可以實現(xiàn)OOK方案，也可以實現(xiàn) ASK FSK, PSK

33、等調制方案，缺點是成本高，不易實現(xiàn) . 第五章5.1為什么要引入SDH?答：目前光纖大容量數字傳輸都采用同步時分 復用（TDM技術，復用又分為若干等級，先 后有兩種傳輸體制：準同步數字系列（PDH和同步數字系列（SDH .PDH早在1976年就實 現(xiàn)了標準化，目前還大量使用.隨著光纖通信技術和網絡的發(fā)展，PDH遇到了許多困難.在技 術迅速發(fā)展的推動下，美國提出了同步光纖網（SONET.1988 年，ITU-T 參照 SONE啲概念， 提出了被稱為同步數字系列（SDH的規(guī)范建議.SDH解決了 PDH存在的問題，是一種比較完 善的傳輸體制，現(xiàn)在得到大量應用.這種傳輸體制不僅適用于光纖信道，也適用于

34、微波和衛(wèi) 星干線傳輸.5.8簡述PDH和 SDH的特點.答：PDH的特點：我國和歐洲、北美、日本各 自有不同的PDH數字速率等級體系，這些體系 互不兼容，使得國際互通很困難；PDH的高次群是異步復接，每次復接要進行一次碼速調 整，使得復用結構相當復雜，缺乏靈活性；沒 有統(tǒng)一的光接口；PDH預留的插入比特較少，無法適應新一代網絡的要求；PDH沒有考慮組網要求，缺少保證可靠性和抗毀性的措施.SDH的特點：SDH有一套標準的世界統(tǒng)一的 數字傳輸速率等級結構;SDH的幀結構是矩形 塊狀結構，低速率支路的分布規(guī)律性極強，使 得上下話路變得極為簡單；SDH幀結構中擁有豐富的開銷比特，用于不同層次的OAM預

35、留的備用字節(jié)可以進一步滿足網絡管理和智能 化網絡發(fā)展的需要；SDH具有統(tǒng)一的網絡點接 口，可以實現(xiàn)光路上的互通;SDH采用同步和靈 活的復用方式，便于網絡調度；SDH可以承載現(xiàn)有的TDM業(yè)務，也可以支持 ATM和IP等異 步業(yè)務.第七章7.1EDFA的工作原理是什么？有哪些應用方 式？答：摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作原理：在摻 鉺光纖（EDF）中，鉺離子（Er3+）有三個能級： 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，當泵浦（Pump,抽運）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 - 3）.但是

36、激發(fā)態(tài) 是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級 2.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 -1），產生受激輻射光，因而信號光得 到放大.由此可見，這種放大是由于泵浦光的 能量轉換為信號光的結果.為提高放大器增 益，應提高對泵浦光的吸收，使基態(tài)鉺離子 盡可能躍遷到激發(fā)態(tài).EDFA的應用方式：？中繼放大器：在光纖線路 上每隔一定的距離設置一個光纖放大器，以延長干線網的傳輸距離）？前置放大器：置于光接收機的前面，放大非常微弱的光信號，以改 善接收靈敏度.作為前置放大器，對噪聲要求 非?？量?？后置放大器：置于光接收機的后 面，以提高發(fā)射機功率.對

37、后置放大器噪聲要 求不高，而飽和輸出光功率是主要參數7.2對于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA 哪一種泵浦方式的功率轉換效率高？哪一種 泵浦的噪聲系數??？為什么？ 答: 980nm泵浦方式的功率轉換效率高，980nm泵浦的噪聲系數小，因為更容易達到激發(fā)態(tài).7.4、光交換有哪些方式？ 答：光交換主要有三種方式：空分光交換、時分光交換、波分光交換空分光交換的功能是：使光信號的傳輸通路在 空間上發(fā)生改變.空分光交換的核心器件是光 開關.光開關有電光型、 聲光型和磁光型等多 種類型，其中電光型光開關具有開關速度快、 串擾小和結構緊湊等優(yōu)點，有很好的應用前 景.時分光交換是以時分復用為基礎，用

38、時隙互換 原理實現(xiàn)交換功能的.時分復用是把時間劃分成幀，每幀劃分成 N個時隙，并分配給N路 信號，再把N路信號復接到一條光纖上.首先 使時分復用信號經過分接器，然后使這些信號分別經過不同的光延遲器件，最后用復接器把這些信號重新組合起來.波分光交換（或交叉連接）是以波分復用原理 為基礎，采用波長選擇或波長變換的方法實現(xiàn) 交換功能的.為了實現(xiàn)波分交換，N條輸入光纖 承載的波分復用光信號首先分別通過解復用 器分為W個不同波長的光信號，然后所有N*W個波長用空分光交換器進行交叉連接，最后復用器復接到N條輸出光纖上，在沒有波長變換 器的條件下，需對應每個波長配置一個空分交 換器，所以共需 W個.7.5光孤子通信的原理是什么？ 答：光孤子（Soliton） 是經光纖長距離傳輸后， 其幅度和寬度都不變的超短光脈沖（ps數量級）.光孤子的形成是光纖的群速度色散和非 線性效應相互平衡的結果.利用光孤子作為載 體的通信方式稱為光孤子通信.光孤子通信 的傳輸距離可達上萬公里，甚至幾萬公里，目 前還處于試驗階段.光孤子源產生一系列脈沖 寬度很窄的光脈沖，即光孤子流，作為信息的 載體進入光調制器，使信息對光孤子流進行調制.被調制的光孤子流