光纖通信知識(shí)點(diǎn)詳解

名詞解釋光電檢測(cè)器的暗電流在理想條件下，當(dāng)沒(méi)有光照時(shí)，光電檢測(cè)器應(yīng)無(wú)光電流輸出。但是實(shí)際上熱激勵(lì)，宇宙射線或放射性物質(zhì)的激勵(lì)，在無(wú)光情況下光電檢測(cè)器仍有電流輸出，這種電流稱為暗電流，嚴(yán)格的說(shuō)暗電流還包括器件表面的漏電流。受激輻射處于高能級(jí)E2的電子，當(dāng)受到外來(lái)光子的激發(fā)而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)放出一個(gè)能量為hf的光子，由于這個(gè)過(guò)程是在外來(lái)光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫受激輻射波導(dǎo)色散是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長(zhǎng)相關(guān)而產(chǎn)生的，它取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與包層相對(duì)折射率差。光接收機(jī)靈敏度在保證通信質(zhì)量的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率。費(fèi)米能級(jí)Ef成為費(fèi)米能級(jí)，用來(lái)描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。散射損耗主要由材料微觀密度不均勻引起的瑞利散射和由光線結(jié)構(gòu)缺陷引起的散射產(chǎn)生的。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)假設(shè)能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)分別為N1和N2，在正常的熱平衡狀態(tài)下，低能級(jí)E1上的粒子數(shù)大于高能級(jí)E2上的粒子數(shù)N2的，入射的光信號(hào)總是被吸收。為了獲得光信號(hào)的放大，必須將熱平衡下的能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)N1和名詞解釋光電檢測(cè)器的暗電流在理想條件下，當(dāng)沒(méi)有光照時(shí)，光電檢測(cè)器應(yīng)無(wú)光電流輸出。但是實(shí)際上熱激勵(lì)，宇宙射線或放射性物質(zhì)的激勵(lì)，在無(wú)光情況下光電檢測(cè)器仍有電流輸出，這種電流稱為暗電流，嚴(yán)格的說(shuō)暗電流還包括器件表面的漏電流。受激輻射處于高能級(jí)E2的電子，當(dāng)受到外來(lái)光子的激發(fā)而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)放出一個(gè)能量為hf的光子，由于這個(gè)過(guò)程是在外來(lái)光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫受激輻射波導(dǎo)色散是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長(zhǎng)相關(guān)而產(chǎn)生的，它取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與包層相對(duì)折射率差。光接收機(jī)靈敏度在保證通信質(zhì)量的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率。費(fèi)米能級(jí)Ef成為費(fèi)米能級(jí)，用來(lái)描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。散射損耗主要由材料微觀密度不均勻引起的瑞利散射和由光線結(jié)構(gòu)缺陷引起的散射產(chǎn)生的。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)假設(shè)能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)分別為N1和N2，在正常的熱平衡狀態(tài)下，低能級(jí)E1上的粒子數(shù)大于高能級(jí)E2上的粒子數(shù)N2的，入射的光信號(hào)總是被吸收。為了獲得光信號(hào)的放大，必須將熱平衡下的能級(jí)E1和E2上的粒子數(shù)N1和N2的分布關(guān)系倒過(guò)來(lái)，即高能級(jí)上的粒子數(shù)反而對(duì)于低能級(jí)上的粒子數(shù)，這就是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。問(wèn)答1、半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光的機(jī)理答：（自己總結(jié)的）用泵浦源使工作物質(zhì)在泵浦元的作用下變成激活物質(zhì)即實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布（產(chǎn)生光放大的前提），進(jìn)而使光得到放大，在光學(xué)諧振腔內(nèi)再提供必要的反饋以及進(jìn)行頻率選擇，光產(chǎn)生振蕩，當(dāng)物質(zhì)中的受激輻射大于受激吸收時(shí)，就產(chǎn)生了激光。2、色散分類，色散對(duì)光纖通信系統(tǒng)的影響答：從形成色散的機(jī)理來(lái)看，光纖色散可以分為模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散三種。光纖色釤使光脈沖在傳輸過(guò)程中波形展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，從而限制通信容量和無(wú)中繼傳輸距離。3、什么是雪崩光電二極管的雪崩倍增效應(yīng)?答：是在二極管的P-N結(jié)上加高反向電壓（約為100~150V）在PN結(jié)內(nèi)部形成一個(gè)高電場(chǎng)區(qū)，入射光功率產(chǎn)生的電子空穴對(duì)經(jīng)過(guò)高場(chǎng)區(qū)時(shí)不斷被加速而獲得很高的能量，這些高能量的電子空穴對(duì)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與價(jià)帶中的束縛電子碰撞，使晶格中的原子電離，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。新的電子空穴對(duì)受到同樣的加速運(yùn)動(dòng)，又與原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，成為二次電子空穴對(duì)。如此重復(fù)，使載流子和反向光生電流迅速增大，這個(gè)物理過(guò)程成為雪崩倍增效應(yīng)。4、mBnB碼mBnB碼又稱分組碼，它是把輸入信碼流中每m個(gè)比特碼分為一組，然后在相同時(shí)隙內(nèi)變換為n個(gè)比特，有n>m.5、擾碼的作用：是有規(guī)律的破壞長(zhǎng)連“0”和長(zhǎng)連“1”的碼流，達(dá)到“0”“1”等概率的出現(xiàn)。6、常見無(wú)源光器件連接器、耦合器、波分復(fù)用器、外調(diào)制器、光開關(guān)、隔離器7、光接收機(jī)中噪聲的主要來(lái)源第一種是光檢測(cè)器的噪聲，包括量子噪聲、暗電流噪聲及由APD雪崩效應(yīng)產(chǎn)生的附加噪聲。第二種是熱噪聲和前置放大器的噪聲。8、模式截止?fàn)顟B(tài)：介于傳輸模式和輻射模式的臨界狀態(tài)9、對(duì)光電檢測(cè)的要求①波長(zhǎng)響應(yīng)要和光線低損耗窗口兼容；②響應(yīng)度要高，在一定的接受光功率下，能產(chǎn)生盡可能大的光電流；③噪聲要盡可能低，能接受微弱的光信號(hào)；④性能穩(wěn)定，可靠性高，壽命長(zhǎng)，功耗和體積小。10、光隔離器的工作原理光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。對(duì)于正向入射的信號(hào)光，通過(guò)起偏器后成為線偏振光，法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場(chǎng)一起使信號(hào)光的偏振方向右旋45度，并恰好使低損耗通過(guò)與起偏器成45度放置的檢偏器。對(duì)于反向光，出檢偏器的線偏振光經(jīng)過(guò)放置介質(zhì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45度，從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交，完全阻斷了反射光的傳輸。11、階躍型光纖和漸變型光纖的區(qū)別階躍型光纖：也成突變型光纖，纖芯折射率n1保持不變，到包層突然變成n2，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。漸變型光纖：在纖芯中心折射率最大為n1，沿徑向r向外圍逐漸變小，直到包層變?yōu)閚2，光線以正弦形狀沿纖芯軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變小。具有自聚焦效應(yīng)。12、SDH幀結(jié)構(gòu)中，信息凈負(fù)荷區(qū)域、段開銷、管理單元指針區(qū)域的主要作用信息凈負(fù)荷區(qū)域是SDH幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分，對(duì)于STM-1，Payload有150.336Mb/s的容量。在Payload中包含少量字節(jié)用于通道的運(yùn)行、維護(hù)和管理，這些字節(jié)成為通道開銷POH。聲。第二種是熱噪聲和前置放大器的噪聲。8、模式截止?fàn)顟B(tài)：介于傳輸模式和輻射模式的臨界狀態(tài)9、對(duì)光電檢測(cè)的要求①波長(zhǎng)響應(yīng)要和光線低損耗窗口兼容；②響應(yīng)度要高，在一定的接受光功率下，能產(chǎn)生盡可能大的光電流；③噪聲要盡可能低，能接受微弱的光信號(hào)；④性能穩(wěn)定，可靠性高，壽命長(zhǎng)，功耗和體積小。10、光隔離器的工作原理光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。對(duì)于正向入射的信號(hào)光，通過(guò)起偏器后成為線偏振光，法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場(chǎng)一起使信號(hào)光的偏振方向右旋45度，并恰好使低損耗通過(guò)與起偏器成45度放置的檢偏器。對(duì)于反向光，出檢偏器的線偏振光經(jīng)過(guò)放置介質(zhì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45度，從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交，完全阻斷了反射光的傳輸。11、階躍型光纖和漸變型光纖的區(qū)別階躍型光纖：也成突變型光纖，纖芯折射率n1保持不變，到包層突然變成n2，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。漸變型光纖：在纖芯中心折射率最大為n1，沿徑向r向外圍逐漸變小，直到包層變?yōu)閚2，光線以正弦形狀沿纖芯軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變小。具有自聚焦效應(yīng)。12、SDH幀結(jié)構(gòu)中，信息凈負(fù)荷區(qū)域、段開銷、管理單元指針區(qū)域的主要作用信息凈負(fù)荷區(qū)域是SDH幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分，對(duì)于STM-1，Payload有150.336Mb/s的容量。在Payload中包含少量字節(jié)用于通道的運(yùn)行、維護(hù)和管理，這些字節(jié)成為通道開銷POH。段開銷SOH實(shí)在SDH幀中為保證信息正常傳輸所必須的附加字節(jié)，主要用于運(yùn)行、維護(hù)和管理。SOH的容量為4.608Mb/s?？杉?xì)分為段再生開銷SOH（占前三行）和復(fù)接段開銷LOH（占第5~9行）。管理單元指針是一種指示符，主要用于指示Payload第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，對(duì)于STM-1而言，AU-PTR有0.576Mb/s的容量。前面知識(shí)點(diǎn)1.光纖通信的通信窗口波長(zhǎng)范圍0.7~1.7um。2.光纖通信是以光波為載波，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。3.光纖通信的最低損耗波長(zhǎng)為1.55um，零色散波長(zhǎng)為1.31um。4.目前光纖通信常用的窗口有085um、1.31um、1.55um。5.目前光纖通信常用的光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED、半導(dǎo)體激光二極管LD、以及動(dòng)態(tài)縱模分布反饋DFB激光器。6.光纖的主要優(yōu)點(diǎn)：①容許頻帶很寬、傳輸流量很大②損耗很小，中繼距離很長(zhǎng)且誤碼率很?、壑亓枯p、體積?、芸闺姶鸥蓴_性能好⑤泄露小，保密性好⑥節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。7.光纜的三個(gè)組成部分：纜芯、護(hù)套、鎧套。/加強(qiáng)元件、護(hù)層8.允許單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)是截止波長(zhǎng)。9.光纖基本組成及各組成的折射率以及作用纖芯，n1，能量主要在纖芯內(nèi)傳輸；包層，n2。，為光的傳輸提供反射面和光隔離，起一定的機(jī)械保護(hù)作用。10.單模傳輸?shù)幕E11（LP01）。11.限制光纖傳輸容量的因素：光纖色散和光纖損耗。12.雙折射現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：光纖形狀不完善或應(yīng)力不均勻造成折射率分布各向異性，使兩個(gè)偏振模具有不同的傳輸常數(shù)。13.色散是光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由于不同成分光的傳播時(shí)間不同讓她產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象。14.光纖的連接方式：活動(dòng)連接和固定連接。15.光調(diào)制器的調(diào)制方式：直接調(diào)制和外調(diào)制。應(yīng)用范圍：高速路系統(tǒng)、波分復(fù)用系統(tǒng)和相干光系統(tǒng)中。16.光接收機(jī)靈敏度影響因素：傳輸速率；光檢測(cè)器。前置放大器的特性；噪聲特性。光發(fā)射機(jī)基本要求：①有合適的輸出光功率，一般在0.01MV-5MV；②有較好的消光比Ext<=10%；③調(diào)制特性好。17.抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象，即數(shù)字信號(hào)在各有效瞬時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差。主要性能參數(shù)：抖動(dòng)幅度、抖動(dòng)頻率.18.光傳輸設(shè)備：光發(fā)射機(jī)、光纖線路、光接收機(jī)。19.光發(fā)送機(jī)由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其系統(tǒng)性能有工作波長(zhǎng)、光譜特性、輸出光功率、消光比、調(diào)制特性、濕度特性、工作壽命。20.摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn)：增益高、噪聲系數(shù)小、頻帶寬、輸出功率大。21.摻鉺光纖放大器主要結(jié)構(gòu)：摻鉺光纖、高功率泵浦光源、波分復(fù)用器、光隔離器。22.WDM傳輸系統(tǒng)的五個(gè)部分：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。23.WDM網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要功能：配置管理、故障管理、性能管理和安全管理。24.EDFA（摻鉺光纖放大器）工作波長(zhǎng)1.5~1.6um。25.光波分復(fù)用WDM的雙纖單向和單纖雙向單向WDM是指在所有波長(zhǎng)信道同時(shí)在一個(gè)光纖上同一方向傳輸。雙向WDM是指光通路在一根光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸。26.STM-1傳輸速率：155.520Mb/s。27.半導(dǎo)體激光器閾值電流：隨溫度呈指數(shù)變化，在一定溫度范圍內(nèi)可表示為It=Iexp（T/T。）包層，n2。，為光的傳輸提供反射面和光隔離，起一定的機(jī)械保護(hù)作用。10.單模傳輸?shù)幕E11（LP01）。11.限制光纖傳輸容量的因素：光纖色散和光纖損耗。12.雙折射現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：光纖形狀不完善或應(yīng)力不均勻造成折射率分布各向異性，使兩個(gè)偏振模具有不同的傳輸常數(shù)。13.色散是光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由于不同成分光的傳播時(shí)間不同讓她產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象。14.光纖的連接方式：活動(dòng)連接和固定連接。15.光調(diào)制器的調(diào)制方式：直接調(diào)制和外調(diào)制。應(yīng)用范圍：高速路系統(tǒng)、波分復(fù)用系統(tǒng)和相干光系統(tǒng)中。16.光接收機(jī)靈敏度影響因素：傳輸速率；光檢測(cè)器。前置放大器的特性；噪聲特性。光發(fā)射機(jī)基本要求：①有合適的輸出光功率，一般在0.01MV-5MV；②有較好的消光比Ext<=10%；③調(diào)制特性好。17.抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象，即數(shù)字信號(hào)在各有效瞬時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差。主要性能參數(shù)：抖動(dòng)幅度、抖動(dòng)頻率.18.光傳輸設(shè)備：光發(fā)射機(jī)、光纖線路、光接收機(jī)。19.光發(fā)送機(jī)由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其系統(tǒng)性能有工作波長(zhǎng)、光譜特性、輸出光功率、消光比、調(diào)制特性、濕度特性、工作壽命。20.摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn)：增益高、噪聲系數(shù)小、頻帶寬、輸出功率大。21.摻鉺光纖放大器主要結(jié)構(gòu)：摻鉺光纖、高功率泵浦光源、波分復(fù)用器、光隔離器。22.WDM傳輸系統(tǒng)的五個(gè)部分：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。23.WDM網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要功能：配置管理、故障管理、性能管理和安全管理。24.EDFA（摻鉺光纖放大器）工作波長(zhǎng)1.5~1.6um。25.光波分復(fù)用WDM的雙纖單向和單纖雙向單向WDM是指在所有波長(zhǎng)信道同時(shí)在一個(gè)光纖上同一方向傳輸。雙向WDM是指光通路在一根光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸。26.STM-1傳輸速率：155.520Mb/s。27.半導(dǎo)體激光器閾值電流：隨溫度呈指數(shù)變化，在一定溫度范圍內(nèi)可表示為It=Iexp（T/T。）<其中I為常數(shù)，T為結(jié)區(qū)的熱力學(xué)溫度，T。為激光器的特征溫度>28.光放大器的種類：半導(dǎo)體光放大器、光纖放大器。29.數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中傳輸特性的指標(biāo)：誤碼率BER、抖動(dòng)。30.分插復(fù)用器ADM的功能是對(duì)不同的數(shù)字通道進(jìn)行分下（drop）與插入（add）操作?？梢苑譃楣?電/光和全光兩種類型。31.SDH幀中字節(jié)傳輸順序：由上往下逐行發(fā)送，每行先左后右。32.SDH幀結(jié)構(gòu)P106一個(gè)SDH-N幀有9行，每行由270*N個(gè)字節(jié)組成。這樣每幀共有9*270*N個(gè)字節(jié)，每字節(jié)為8bit，幀周期為125us，即每秒