光纤通信.doc

完整word版)光纤通信
1.要使光纤导光必须使( B.纤芯折射率大于包层折射率)
2.(D。光检测器）是把光信号变为电信号的器件
3.在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A.保证传输的透明度)
4。掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B.1550）nm波段。
5。发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B。自发辐射）。
6。下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是（A。光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率)
7。数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为(A. -10）dBm。
8。为增大光接收机的接收动态范围，应采用（B。 AGC）电路。

9.下面说法正确的是（C.光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信）
10。下列现象是光纤色散造成的,是(B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽)
11.衰减器（C.在一定的波长范围内均匀减小光强）
12。为了使雪崩光电二极管正常工作，在其P－N结上应加(D.高反向偏压)
13.不属于无源光器件的是（B.半导体激光器）
14。光纤通信指的是（B 。以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式）
15。下列哪一种吸收属于光纤的本征吸收 (A.SiO2的吸收）
16。光纤通信需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用时,需用（Ｂ.光耦合器）
17.光隔离器的作用是（B.保证光信号只能正向传输)
18.目前EDFA采用的泵浦波长是(C。 0.98μm和1.48μm ）
19. 决定光纤通信中继距离的主要因素是（B。光纤的损耗和传输带宽）
20。光纤单模传输条件，归一化频率V应满足(B。 V<2.405）
21.在激光器中，光的放大是通过（D。粒子数反转分布的激活物质来实现）
22.掺铒光纤的激光特性（A。主要由掺铒元素决定）
二、填空题
1。光纤通信系统是由光发送机、 光纤 和光接收机三部分组成.
2。光纤按折射率分类有突变性光纤和 渐变性光纤 两类。
3.光缆由缆芯、加强原件 和外护层组成。
4.激光振荡器必须包括工作物质、激励源和__光学谐振腔__。
5。在半导体激光器中P—I曲线中，当驱动电流I大于阈值电流It时，激光器发出的是 激光 。
6.LD属于受激发射发光,而LED属于_自发辐射__发光。
7。APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为 雪崩倍增噪声.
8。目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是1.31μm和 1。55 μm 。
9。利用光波作为载波的通信方式称为___光通信_____.
10.光纤根据所传输的模数可分为 单模光纤和 多模光纤。
11。在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是__电/光转换、入纤___。
12。随着激光器温度的上升，其输出光功率会_ 减少 _.
13。EDFA的泵浦结构方式有:a.同向泵浦结构；b。___反向泵浦________结构；c.双向泵浦结构。
14．光纤连接器的种类有 FC型连接器 、SC型连接器和ST型连接器。
15. 根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量，可将光电磁波传播形式分成三类:一为 TEM波 ，二为 TE 波 ，三为 TM波 。
16。在多模光纤中，纤芯的半径越大 ,可传输的导波模数量就越多。
17。激光振荡器必须包括增益介质、激励源和__光学谐振器___.
18.对LD的直接调制将导致_激光器动态谱线增宽_，限制光纤通信系统的传输速率和容量。
19。APD的雪崩放大效应具有随机性,由此产生的附加噪声称为__倍增噪声 _____。
20。限制光接收机灵敏度的主要因素是__噪声_ .
21。造成光纤中传输的光波信号出现畸变的重要原因是___光纤色散_ ___。
22。激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的__ 阈值条件 _____
23。由于___ 双折射 _的存在,将导致光波的偏振状态沿光纤长度变化。
24。EDFA在光纤通信系统中的作用包括作前置放大器、作功率放大器和__作继中器
25。对于单模光纤来说，主要是材料色散和 波导色散 ,而对于多模光纤来说，模式色散占主要地
26。 响应度 和 量子效率 都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
27.数字光接收机最主要的性能指标是 灵敏度 和 动态范围 。
28.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及 进行频率选择 。
29.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的现象称为 自聚焦现象 .
30。EDFA中光耦合器的主要作用是将 输入光信号 和 原泵浦光 混合起来。
31.耦合器的结构有许多类型，其中比较实用的有 光纤型 、 微器件型 和 波导型 .
32。光纤可分为单模光纤和多模光纤 ，其中多模光纤又可以分为 阶跃型光纤和 渐变性光纤 .
33。光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是 受激吸收、 受激辐射 和 自发辐射 。
34。通信网中交换节点时钟的同步方式主要采用 主从同步方式 和 相互同步方式 两种基本方式。
35.掺铒光纤放大器EDFA的应用方式有三种，即 前置放大器、 线路放大器 和 功率放大器 。
36.SDH传送网分为 电路层网络、 通道层网络 、 传输媒质层网络 。
37。光放大器有 掺铒光纤放大器 和 光纤喇曼放大器 两种类型。
1. 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用.
组成部分主要为四部分：光发射机、光纤、光放大器、光接收机。
光发射机的作用：将输入的电信号（数字信号或模拟信号)转换成光信号;将转换后的光信号用近可能高效率耦合进入光纤。光纤的作用：将光信号传递到接收端--光接收机。光放大器的作用:全光传输中继器，放大传输过程中损耗的光信号，减少失真.光接收机的作用：将光发射机送出来的光信号转换（还原）成为电信号。
2. 简述单模光纤和多模光纤结构和传输特性区别,并说明什么是单模传输条件
单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0。01以下，多模一般在0。01—0.02之间. 光纤单模传输的条件是光纤的归一化频率V要小于次低阶模的归一化截止频率Vc，即：Vc〈V
3.在数字光接收机中，为什么要设置AGC电路？
自动增益控制（AGC）使光接收机具有较宽的动态范围,以保证在入射光强度变化时输出电流基本恒定。由于使用条件不同，输入光接收机的光信号大小会发生变化,为实现宽动态范围,采用AGC是十分有必要的。AGC一般采用接收信号强度检测(一般设在放大器输出端）及直流运算放大器构成的反馈控制电路来实现。对于APD光接收机，AGC控制光检测器的偏压和放大器的增益；对于PIN光接收机，AGC只控制放大器的增益.
4。什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点?
答：直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流， 使光源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。 间接调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，电信号通过调制器实现对光载波的调制.间接调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。
5.光发射机中外调制方式有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？
外调制有电折射调制器、电吸收MQW调制器和M—Z干涉型调制器。
内调制的优点是简单、经济、易实现，适用于半导体激光器LD和发光二极管LED；缺点是带来了输出光脉冲的相位抖动（即啁啾效应），使光纤的色散增加，限制了容量的提高。 外调制的有点事可以减少啁啾,不但可以实现OOK方案，也可以实现ASK、FSK、PSK等调制方案；缺点是成本高，不易实现。
6。什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响?
由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成 分,在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。 光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。 从机理上说，光纤色散分为材料色散、波导色散和模式色散.前两种色散由于信号不是单一频率所引起,后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

四。画图说明双向泵浦式EDFA有几部分构成？分析每部分的作用是什么？
光隔离器：使光的传输具有单向性，防止光反射回原器件. 光滤波器：滤掉工作带宽之外光放大器中的噪声,以提高系统的信噪比。 波分复用器:将泵浦光和信号光合路后送入掺铒光纤，对它的要求是插入损耗小，而且对光的偏振不敏感。 泵浦源：为光信号放大提供足够的能量,是实现增益介质粒子数反转的必要条件。 掺铒光纤:在光纤内，光与物质相互作用而被放大、增强。

1.试计算单模光纤的通信容量及比特率，已知激光二极管的峰值波长为1300nm，光谱宽度为1nm,1300nm处的色散系数D（λ)为—2ps/（nm•km）,计算它的通信容量；如果系统受到的是PMD限制，PMD参数，如果传输距离100km，那么该单模光纤的比特率是多少?

2一根数值孔径为0。20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问： （1)其纤芯直径为多少? 
（2） 在1310nm波长上可以支持多少个模？ (3）在1550nm波长上可以支持多少个模?

3弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1。5，n2=1。45，试计算： （1)纤芯和包层的相对折射指数差Δ； (2)光纤的数值孔径NA

4有一个检测用InGaAs材料的光电二极管,在100ns的脉冲时段内共入射了波长为1300nm的光子6×106 个,平均产生了 4。2× 106 个电子－空隙对.
（1）、计算该器件的量子效率。
(2）、若入射光功率P0为1mW，则产生的光电流是多少？
解：（1）其量子效率可以等于n=光生电流的光子数/入射的总光子数=4。2×106/6×106=70%
（2） 因为光检测器的光电流(Ip）与入射光功率(Pin)之比称为响应度，有R=Ip/Pin（A/W）
并且对于给定的1300nm的波长，其响应度R为0。9A/W，所以可得到Ip=R×Pin=9×10—4A

5设140Mb/s的数字光纤通信系统,工作波长1300 nm，其他参数如下： 
发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38 dBm （BER=10-9），系统余量为4 dB，连接器损耗为0。5 dB /个,平均接头损耗为0.05 dB/km，光纤损耗为0。4 dB/km，试计算损耗限制传输距离.