光纖通信復(fù)習(xí)題要點

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載第一章光纖通信 ：俠義上說：利用光載波在光纖中傳播信息的過程廣義上說：是以光纖或由光纖組成的光傳輸網(wǎng)、光處理器件、光處理設(shè)備為基礎(chǔ)，并采用相關(guān)技術(shù)來對光波信息進行傳輸和處理的過程，是光通信的一個組成部分光通信發(fā)展受阻的原因： 1. 光向四面八方散射時，光強減弱2. 不能通過障礙物高錕指出，如果把材料中金屬離子含量的比重降低到10 6 以下，光纖損耗就可以減小到10 dB/km 。再通過改進制造工藝，提高材料的均勻性，可進一步把光纖的損耗減少到幾dB/km。光纖通信得以快速發(fā)展重要條件：1.低損耗光纖2.光源（半導(dǎo)體激光器）全波光纖 ：能夠在 1260 1675nm 整個范圍內(nèi)都

2、可用來進行DWDM 光纖通信的光纖就是全波光纖光纖通信發(fā)展的重要里程碑1.低損耗光纖的研制成功2.連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器的研制成功光纖是一種玻璃絲，其材料是石英（SiO2），是通信網(wǎng)絡(luò)中信息的優(yōu)良傳輸介質(zhì)光纖通信的發(fā)展趨勢1.光纖技術(shù)逐漸從骨干網(wǎng)向廣域網(wǎng)和城域絡(luò)發(fā)展2.從低速系統(tǒng)向高速系統(tǒng)發(fā)展3. 從陸地向海地發(fā)展4. 從光傳輸電交換向網(wǎng)絡(luò)的全光化發(fā)展5. 向光纖技術(shù)和以太技術(shù)結(jié)合的方向發(fā)展光纖通信的優(yōu)點：1.頻帶寬、傳輸容量大2.損耗小、中繼距離長3.重量輕、體積小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傳統(tǒng)上，以服務(wù)范圍把網(wǎng)絡(luò)分為三類 :(1)局域網(wǎng)，服務(wù)

3、范圍2 km ，如以太網(wǎng)，信令環(huán)和信令總線;(2)城域網(wǎng)，服務(wù)范圍100 km ，如電話本地交換網(wǎng)或者有線電視) 分配系統(tǒng) ;(3)廣域網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)范圍可達(dá)數(shù)千公里，如開放系統(tǒng)互連國際網(wǎng)絡(luò)等。三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較1.全電網(wǎng)絡(luò)，第一代網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點用電纜互連在一起，電纜是一種窄帶線路，它的容量有限；2.電光網(wǎng)絡(luò)，第二代網(wǎng)絡(luò)，用一段段光纖取代電纜后構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在正被廣泛使用，因節(jié)點內(nèi)仍是對電信號進行交換，所以稱為電光網(wǎng)絡(luò)3.全光網(wǎng)絡(luò)，第三代網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點被不間斷的光纜連接起來，節(jié)點內(nèi)只對光信號進行交換，這就是未來的第三代網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)：1.xDSL2.HFC 3.APON/EPON 4.AON光具有兩

4、種特性：1.波動性2.粒子性學(xué)習(xí)必備歡迎下載第二章全反射條件 ：當(dāng)入射角i超過臨界角c（ic）時，沒有透射光，只有反射光，這種現(xiàn)象叫全反射，這就是光纖波導(dǎo)傳輸原理。學(xué)習(xí)必備歡迎下載光纜：光纜由纜芯和護套兩部分組成；實用光纖 有多模光纖和單模光纖。如果光纖只支持一個傳導(dǎo)模式，則稱該光纖為單模光纖 。相反，支持多個傳導(dǎo)模式的光纖稱為多模光纖 。光纖傳輸電磁波的條件除滿足光線在纖芯和包層界面上的全反射條件外，還需滿足傳輸過程中的相干加強條件。引起光纖衰減的原因：是光纖對光能量的吸收損耗、散射損耗和輻射損耗。吸收損耗是可以改善的。最小損耗在 1.55 m 波段內(nèi)。色散：是由于不同成分的光信號在光纖中傳

5、輸時，因群速度不同產(chǎn)生不同的時間延遲引起的一種物理效應(yīng)。光信號分量包括發(fā)送信號調(diào)制和光源譜寬中的頻率分量，以及光纖中的不同模式分量。如果信號是模擬調(diào)制，色散限制了帶寬；如果信號是數(shù)字脈沖，色散使脈沖展寬，從而影響系統(tǒng)傳輸?shù)谋忍厮俾屎凸饫w帶寬。多模光纖的色散主要由模式色散決定，單模光纖色散由色度色散決定。光纖色散種類 ：1.模式色散 2. 色度色散3. 偏振模色散用數(shù)值孔徑 NA 表示光線的最大入射角maxsinmaxNANA（n01時）n0NA 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，纖芯對光能量的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好。但N

6、A 越大，經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的輸出信號展寬越大，因而限制了信息傳輸容量。單模光纖的傳輸特性用衰減、色散和帶寬表示。多模光纖 有階躍多模光纖和漸變多模光纖。單模光纖 有 G.652 光纖、 G.653 光纖、 G.654光纖、 G.655 光纖、全波光纖和色散補償光纖。G.652光纖是普通單模光纖，G.653 光纖是色散移位光纖，G.654 光纖是損耗最小光纖，G.655 光纖是非零色散移位光纖，全波光纖是無水峰光纖，色散補償光纖是具有負(fù)的大色散光纖。光時域反射計（OTDR）不僅可以測量光纖損耗系數(shù)和光纖長度，而且還可以測量連接器和熔接頭的損耗，觀測光纖沿線的均勻性和確定光纖故障點的位置，在工程上

7、獲得了廣泛地使用。學(xué)習(xí)必備歡迎下載第三章連接器 ：是把兩個光纖端面結(jié)合在一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸( 活動 ) 連接的器件連接損耗包括 ：1. 固有損耗 2. 外部損耗對連接器的要求：連接損耗 ( 插入損耗 ) ?。换夭〒p耗大；多次插撥重復(fù)性好；互換性好；環(huán)境溫度變化時，性能保持穩(wěn)定；并有足夠的機械強度；連接器的基本結(jié)構(gòu)包括接口零件、光纖插針和對中三部分。兩插頭與轉(zhuǎn)接器的連接有： FC 型、 SC 型和 ST 型接頭是把兩個光纖端面結(jié)合在一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性(固定)連接。接頭連接方法 ： 1. 熱熔連接 2. 機械連接 3. 毛細(xì)管粘結(jié)連接耦合器的功能 是把一個或多個光輸入

8、分配給多個或一個光輸出。學(xué)習(xí)必備歡迎下載波分復(fù)用器 (WDM)的功能 是把多個不同波長的發(fā)射機輸出的光信號復(fù)合在一起, 并注入到一根光纖。解復(fù)用器的功能與波分復(fù)用器正好相反。調(diào)制的方式 ：1.直接調(diào)制用電信號（調(diào)制信號）控制注入調(diào)制電流，實現(xiàn)直接調(diào)制光源的輸出光強2.外調(diào)制用電信號（調(diào)制信號）通過外腔調(diào)制器對光的強度（包絡(luò)）、相位或頻率進行調(diào)制根據(jù)調(diào)制原理的不同將其分為：強度調(diào)制器、相位調(diào)制器、馬赫 - 曾德爾幅度調(diào)制器、QPSK 光調(diào)制器、電吸收波導(dǎo)調(diào)制器光開關(guān)分類 ：學(xué)習(xí)必備歡迎下載第四章光發(fā)射機的關(guān)鍵器件是光源，最常用的光源是: LED 發(fā)光二極管、LD激光器光纖通信對光源的要求1.光源

9、發(fā)射的峰值波長，應(yīng)在光纖低損耗窗口之內(nèi);2.有足夠高的、穩(wěn)定的輸出光功率，以滿足系統(tǒng)對光中繼段距離的要求;3.電光轉(zhuǎn)換效率高，驅(qū)動功率低，壽命長，可靠性高;3.單色性和方向性好，以減少光纖的材料色散，提高光源和光纖的耦合效率；4.易于調(diào)制，響應(yīng)速度快，以利于高速率、大容量數(shù)字信號的傳輸;5.強度噪聲要小，以提高模擬調(diào)制系統(tǒng)的信噪比;6.光強對驅(qū)動電流的線性要好，以保證有足夠多的模擬調(diào)制信道。光發(fā)射機類型LD 工作原理:若注入激光器電流增加到一定值（閾值） 后，使受激發(fā)射占主導(dǎo)地位， 此時的 P-N 結(jié)區(qū)成為對光場有放大作用的區(qū)域 ( 稱為有源區(qū) )，光場迅速增強，從而形成激光發(fā)射，并在其內(nèi)部光

10、學(xué)諧振腔的作用下形成單色性和方向性好的激光束輸出。LD 發(fā)射激光的二個條件： 1.向激光器注入電流使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)2. 具有光學(xué)諧振腔并建立起穩(wěn)定的振蕩根據(jù)激光器的結(jié)構(gòu)不同分為：同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器量子限制激光器分布反饋激光器(DFB)垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)摻鉺光纖激光器波長可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器1. 半導(dǎo)體發(fā)光基理是，在構(gòu)成半導(dǎo)體晶體的原子內(nèi)部，存在著不同的能帶。如果占據(jù)高 能 帶 ( 導(dǎo) 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，其波長由能帶差E所決定。能帶

11、差E和發(fā)出光的振蕩頻率vo之間有Ehv 的關(guān)系。3. 光探測器的原理是，低能帶上的電子吸收入射光子的能量后被激勵躍遷到較高的能帶上， 在半導(dǎo)體結(jié)上外加電場的作用下， 在外電路上可以取出處于高能帶上的電子，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。使光?激光器起振的閾值條件是受激發(fā)射使腔內(nèi)獲得的光增益正好與腔內(nèi)損耗相抵消。4激光器起振的相位條件是諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生相干。5激光器的閾值電流和輸出功率對溫度很敏感，所以在實際使用中總是用熱電致冷器對激光器進行冷卻和溫度控制。6半導(dǎo)體激光器的基本特性有閾值特性、溫度特性和波長特性。7LED 和 LD 的主要區(qū)別是， LED 本質(zhì)上是非相干光源，它的發(fā)射光譜是半導(dǎo)體材學(xué)習(xí)

12、必備歡迎下載料導(dǎo)帶和價帶的自發(fā)輻射譜線，所以譜線較寬；而LD是相干光源，它的譜線很窄。LED不是閾值器件, LD是閾值器件。學(xué)習(xí)必備歡迎下載第五章光纖通信中最常用的光電檢測器是 :6. PIN光電二極管7.雪崩光電二極管 (APD)PIN 和 APD 探測器的主要區(qū)別是 APD 利用雪崩倍增效應(yīng)使光電流得到倍增，所以APD 能夠提供內(nèi)部增益，而 PIN 卻不能。APD 特點8. 靈敏度9. 能提供內(nèi)部增益10.能承受高的反向偏壓，從而在 PN 結(jié)內(nèi)部形成一個高電場區(qū)。11.工作速度高，已廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中12.本征相應(yīng)帶寬寬，可達(dá)20GHz光探測器的作用是利用光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

13、光接收機的作用是把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒎糯?、整形、再生成原輸入信號。?shù)字光接收機 由前置放大器、線性放大以及數(shù)據(jù)恢復(fù)三部分組成。 線性放大 由主放大器、均衡器和自動增益控制電路組成，數(shù)據(jù)恢復(fù)又由判決電路和時鐘恢復(fù)電路組成。通常數(shù)字光接收機要求BER 是109。接收機靈敏度定義為保證比特誤碼率為109時要求的最小平均接收光功率(Prec) 。在實驗室里觀察碼間干擾是否存在的最直觀、最簡單的方法是眼圖分析法。學(xué)習(xí)必備歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載第六章1.全光傳輸中繼器和傳統(tǒng)的再生中繼器的主要區(qū)別是：傳統(tǒng)的再生中繼器要完成光-電 -光轉(zhuǎn)換過程；而全光傳輸中繼器不需要光-電- 光變換，它直接對光信號進行

14、放大。2.EDFA 和光纖喇曼放大器哪個是集中式放大？哪個是分布式放大？工作波段是什么？EDFA 是集中式放大，光纖喇曼放大器是分布式放大。EDFA 工作在 C 波段，光纖喇曼放大器可以在光纖的全波段工作。3.EDFA 和光纖喇曼放大器的增益頻譜由什么決定？增益介質(zhì)有何不同？EDFA 的增益特性與泵浦方式及光纖摻雜劑有關(guān)。光纖喇曼放大器的增益頻譜只由泵浦波長決定，而與摻雜物的能級電平無關(guān)，所以只要泵浦波長適當(dāng)，就可以在任意波長獲得信號光的增益。EDFA 的增益介質(zhì)是摻鉺光纖，光纖喇曼放大器的增益介質(zhì)就是傳輸光纖本身。4光放大器對不同傳輸速率的數(shù)字和模擬信號都能放大。對PDH 和 SDH 信號都

15、能放大。對調(diào)制方式?jīng)]有選擇性。5光放大器噪聲指數(shù)定義為光放大前的光電流信噪比SNRin與放大后的光電流信噪比SNRout之比。6EDFA 噪聲指數(shù)的理想值是 3dB。7光放大器可同時放大多個WDM 信道嗎？有無限制？光放大器可同時放大多個WDM 信道，只要 WDM 波長在光放大器的增益帶寬內(nèi)。8要想把半導(dǎo)體激光器（LD）變?yōu)榘雽?dǎo)體光放大器（SOA ），必須把解理面的反射損耗減小到足夠小。光放大器有四種主要用途：1） 在長距離通信系統(tǒng)中，取代電中繼器做在線放大器；2） 把它插在光發(fā)射機之后，來增強光發(fā)射機功率；3） 為了提高接收機的靈敏度，也可以在接收機之前，插入一個光放大器，對微弱光信號進行預(yù)

16、放大，這樣的放大器稱為前置放大器；（ 4） 光放大器的另一種應(yīng)用是用來補償局域網(wǎng)（LAN ）的分配損耗。學(xué)習(xí)必備歡迎下載第七章學(xué)習(xí)必備歡迎下載第八章光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有哪幾種？點對點結(jié)構(gòu)、樹形、總線型、環(huán)形、星形等試畫出點對點光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成。L光電光光電光L中繼器L中繼器光發(fā)光接光發(fā)光接光發(fā)光接射機收機射機收機射機收機(a)光 -電 - 光中繼系統(tǒng)L光 放大L光 放大L中 繼器中 繼器光發(fā)光接射機收機( b )全光 中 繼 系 統(tǒng)什么是損耗限制系統(tǒng)？什么是色散限制系統(tǒng)？損耗限制系統(tǒng) :損耗是影響系統(tǒng)傳輸距離的主要因素的系統(tǒng)色散限制系統(tǒng) :色散是影響系統(tǒng)傳輸距離的主要因素的系統(tǒng)什么叫功率代價？功率代價因素有那些？發(fā)射機發(fā)射的光信號偏離理想狀態(tài)的情況下，將引起接收機最小接收平均光功率的增加，這個增加的功率稱為功率代價。產(chǎn)生功率代價的因素有：消光比、強度噪聲、定時抖動、光纖模式噪聲、LD 的模式分配噪聲、 LD 的頻率啁啾、反射噪聲等。5. 如何進行系統(tǒng)的功率預(yù)算？PoutPrecLtotPm(8.2.1)式中 Ltot是通信信道的所有損耗功率，Pm為系統(tǒng)的功率余量,Pout和Prec的單位為dBm ， Ltot和 Pm的單位用 dB 表示如何進行系統(tǒng)的帶寬預(yù)算？線性系統(tǒng)的上升時間怎樣定義？與系統(tǒng)的電帶寬關(guān)系怎樣？上升時間定義為系統(tǒng)在階躍脈沖作用下, 其輸出的幅值從10