光纖通信簡答題

1、光纖通信簡答題1-2光纖通信有哪些優(yōu)點光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點，他們是：1.頻帶寬、傳輸容量大；2,損耗小、中繼距離長；3 .重量輕、體積??；4,抗電磁干擾性能好；5 .泄漏小、保密性好；6 .節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。2-6什么是光纖的色散？對通信有何影響？多模光纖的色散由什么色散決定？單模光纖色散又有什么色散決定答：色散是由于不同成分的光信號在光纖中傳輸時，因群速度不同產生不同的時間延遲而引起的一種物理效應。對于多模光纖，主要是模式色散。對于單模光纖，只有色度色散和偏振模色散。2-7光纖數(shù)值孔徑的定義是什么？其物理意義是什么答：數(shù)值孔徑（NumericalAperture,NA定

2、義為NA點n2n1V2-（2.2.3）NA表示光纖接收和傳輸光的能力，NA（或max）越大，光纖接收光的能力越強，從光源到光纖的耦合效率越高。對無損耗光纖，在m內的入射光都能在光纖中傳輸。NA越大，纖芯對光能量的束縛能力越強，光纖抗彎曲性能越好。但NA越大，經光纖傳輸后產生的輸出信號展寬越大，因而限制了信息傳輸容量，所以要根據(jù)使用場合，選擇適當?shù)腘A3-1連接器和跳線的作用是什么？接頭的作用又是什么答：1,、連接器是把兩個光纖端面結合在一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸活動連接的器件。2 、跳線用于終端設備和光纜線路及各種光無源器件之間的互連，以構成光纖傳輸系統(tǒng)。3 、接頭是把兩個光纖端面結合在

3、一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性固定連接。3-2耦合器的作用是什么？它有哪幾種耦合器的功能是把一個或多個光輸入分配給多個或一個光輸出。耦合器有T形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。3-6簡述馬赫-曾德爾幅度調制器的工作原理答：最常用的幅度調制器是在LiNb%晶體表面用鈦擴散波導構成的馬赫-曾德爾(M-Z)干涉型調制器，如圖3.5,5所示。使用兩個頻率相同但相位不同的偏振光波，進行干涉的干涉儀，外加電壓引入相位的變化可以轉換為幅度的變化。在圖3,5.5(a)表示的由兩個Y形波導構成的結構中，在理想的情況下，輸入光功率在C點平均分配到兩個分支傳輸，在輸出端D干涉，所以該結構扮演著一個干

4、涉儀的作用，其輸出幅度與兩個分支光通道的相位差有關。兩個理想的背對背相位調制器，在外電場的作用下，能夠改變兩個分支中待調制傳輸光的相位。由于加在兩個分支中的電場方向相反，如圖3.5.5(a)的右上方的截面圖所示，所以在兩個分支中的折射率和相位變化也相反，例如若在A分支中引入的相位變化，那么在B分支則引入相位的變化，因此A、B分支將引入相位的變化。假如輸入光功率在C點平均分配到兩個分支傳輸，其幅度為A,在輸出端D的光場為EoutputAcostAcost2Acoscost(3.5.5)輸出功率與E2utput成正比，所以由式(3.5.5)可知，當0時輸出功率最大，當好時，兩個分支中的光場相互抵消

5、干涉，使輸出功率最小，在理想的情況下為零。于是P°ucos2(3.5.6)Rut0由于外加電場控制著兩個分支中干涉波的相位差，所以外加電場也控制著輸出光的強度，雖然它們并不成線性關系。3-11光開關的作用是什么？主要分為哪兩類答：光開關的功能是轉換光路，以實現(xiàn)光信號的交換。光開關可以分為兩大類：一類是機械式光開關，也包括微機械光開關；另一類光開關是固體光開關。4-1簡述半導體發(fā)光基理答：在構成半導體晶體的原子內部，存在著不同的能帶。如果占據(jù)高能帶（導帶）Ec的電子躍遷到低能帶（價帶）Ev上，就將其間的能量差（禁帶能量）EgEcEv以光的形式放出，如圖4.2,1所示。這時發(fā)出的光，其波

6、長基本上由能帶差E所決定。能帶差E和發(fā)出光的振蕩頻率之間有Ehv的關系，h是普朗克常數(shù)，等于6.6251034Js。由c/v得出hcE式中，c為光速，1.2398EE取決于半導體材料的本征值，單位是電子伏特(4.2.1)(eV)4-11半導體激光器的基本特性是什么答：半導體激光器的基本特性有閾值電流、溫度特性、波長特性。半導體激光器屬于閾值性器件，即當注入電流大于閾值點時才有激光輸出，否則為熒光輸出。半導體激光器的閾值電流電和輸出功率是隨溫度而變化，另外，激光器的發(fā)射波長也隨溫度而變化。激光器的波長特性可以用中心波長、光譜寬度以及光譜模數(shù)三個參數(shù)來描述4-17LED和LD的主要區(qū)別是什么答：L

7、ED本質上是非相干光源，它的發(fā)射光譜就是半導體材料導帶和價帶的自發(fā)輻射譜線，所以譜線較寬。對于用GaAlAs材料制作的LED發(fā)射光譜寬度約為3050n3而對長波長InGaAsP材料制作的LED發(fā)射譜線為60120nm。因為LED的光譜很寬，所以光在光纖中傳輸時，材料色散和波導色散較嚴重，這對光纖通信非常不利。LD有多模激光器和單模激光器之分。多模激光器指的是多縱?；蚨囝l激光器，模間距為0.130.9nm。通常高速傳輸系統(tǒng)用的半導體激光器的頻譜寬度為5nm。單模激光器的頻譜寬度因為很窄，所以稱為線寬，它與有源區(qū)的設計密切相關。5-9數(shù)字光接收機主要由哪幾部分組成答：數(shù)字光接收機的原理由三部分組成

8、，即由光電探測和前置放大器部分、主放大（線性信道）部分以及數(shù)據(jù)恢復部分組成。6-2EDFA有幾種泵浦方式？哪種方式轉換效率高？哪種噪聲系數(shù)小答：使用0.98m和1.48m的半導體激光泵浦最有效。使用這兩種波長的光泵浦EDFA時，只用幾毫瓦的泵浦功率就可獲得高達3040dB的放大器增益。采用1480nm的InGaAs多量子阱（MQW激光泵浦源，其輸出功率可達100mW該波長的泵浦增益系數(shù)較高。980nm波長對EDFA泵浦，效率高，噪聲低。7-6有幾種光調制方法？各自的特點是什么答：在光通信系統(tǒng)中，有非相干調制和相干調制。非相干調制有直接調制和外調制兩種，前者是信息信號直接調制光源的輸出光強，后者

9、是信息信號通過外調制器對連續(xù)輸出光的幅度或相位或偏振進行調制（見3.5節(jié)）。近來，調制信號相位的正交相移鍵控（DQPSK和既利用信號偏振又調制信號相位的偏振復用差分正交相移鍵控（PM-DQPS破到人們的高度重視，進行了深入的研究，并在40Gb/s系統(tǒng)中得到了應用。7-9SDH采用何種復用技術答：同步數(shù)字制式（SDH光纖傳輸系統(tǒng)采用電時分復用（TDM技術。時分復用（Time-DivisionMultiplexing,TDM是采用交錯排列多路低速模擬或數(shù)字信道到一個高速信道上傳輸?shù)募夹g。時分復用系統(tǒng)的輸入可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。目前TDMS信方式的輸入信號為數(shù)字比特流。7-11SDH幀中

10、的傳送順序是什么答：SDH的幀結構是塊狀幀，如圖7.3.7所示，它由橫向270N列和縱向9行字節(jié)（1字節(jié)為8比特）組成，因而全幀由2430個字節(jié)，相當于19440個比特組成，幀重復周期仍為125so字節(jié)傳輸由左到右按行進行，首先由圖中左上角第1個字節(jié)開始，從左到右，由上而下按順序傳送，直至整個9270N字節(jié)都傳送完為止，然后再轉入下一幀，如此一幀一幀地傳送，每秒共8000幀。7-16相干光通信的工作原理是什么答：在原理上，激光外差檢測與無線電外差接收機的相似，是基于無線電波或激光光波的相干性和檢測器的平方律特性的檢測。相干光波系統(tǒng)是信號光在接收端入射到光電探測器之前，用另外一個稱為本地振蕩器產

11、生的窄線寬光波與它相干混頻，如圖7.5.1所示。接收到的光信號與本振光混合后經光探測器接收，光探測器的輸出為PtPSPlo2.PSPlocos|FtsLO（7.5.7）式中，Ps是信號光，PLo是本振光，IF0LO是信號光頻和本振光頻之差。當0LO時，要想恢復基帶信號，首先必須把接收光信號載波頻率轉變?yōu)橹蓄lIF（典型值為0.15GHz信號，然后再把該中頻信號轉變成基帶信號，這種相干檢測稱為外差檢測。當0LO時，可以把接收到的光信號直接變成基帶信號，這種方式稱為零差檢測。雖然零差檢測看起來簡單，但實現(xiàn)起來卻相當困難。因為式（7.5.7）中本振光Plo的出現(xiàn)，接收到的光信號被放大了，從而提局了SNR8-3什么是損耗限制系統(tǒng)？什么是色散限制系統(tǒng)答：光纖色散導致光脈沖展寬，從而構成對系統(tǒng)BL乘積的限制。當色散限制傳輸距離小于損耗限制的傳輸距離時，系統(tǒng)是色散限制系統(tǒng)。否則，就是損耗限制系統(tǒng)。在給定工作波長下，L隨著B的增加按對數(shù)關系減小。在短波長0.85m波段上，由于光纖損耗較大（典型值為2.5dB/km）,根據(jù)碼率的不同，中繼距離通常被限制在