光纖通信(第三版)教學(xué)教材

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第一章用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通信最早在哪一年由誰(shuí)提出？用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通信最早在1966年由英籍華人高錕提出光纖通信有哪些優(yōu)點(diǎn)？光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是：頻帶寬、傳輸容量大；損耗小、中繼距離長(zhǎng)；重量輕、體積小；抗電磁干擾性能好；泄漏小、保密性好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用光接入LANMSCPOTS視頻C^/業(yè)務(wù)和應(yīng)用層簡(jiǎn)述通信網(wǎng)絡(luò)的份層結(jié)構(gòu).光接入LANMSCPOTS視頻C^/業(yè)務(wù)和應(yīng)用層LlOADMOXCOXCOADM光傳送/網(wǎng)絡(luò)層OADM:LlOADMOXCOXCOADM光傳送/網(wǎng)絡(luò)層OADM:光分插復(fù)用OXC光交叉連接比較光在空氣和光纖中傳輸?shù)乃俣?，哪個(gè)傳輸?shù)每?？光在光纖中傳輸?shù)乃俣缺仍诳諝庵袀鬏數(shù)寐?，慢n倍，n是光纖纖芯折射率簡(jiǎn)述抗反射膜的工作原理電交換復(fù)接層V(SDH/ATM層)當(dāng)光入射到光電器件的表面時(shí)總會(huì)有一些光被反射回來，除增加耦合損耗外，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，為此需要在器件表面鍍一層電介質(zhì)材料，以便減少反射簡(jiǎn)述電介質(zhì)鏡的工作原理電介質(zhì)鏡由數(shù)層折射率交替變化的電介質(zhì)材料組成，從界面上反射的光相長(zhǎng)干涉，使反射光增強(qiáng)，如果層數(shù)足夠多，波長(zhǎng)為的反射系數(shù)接近1簡(jiǎn)述分光鏡的工作原理兩個(gè)三角棱鏡A和C被一層低折射率薄膜B分開，此時(shí)A中的一些光線穿過薄膜B進(jìn)入C,然后從立方棱鏡出去。由于A鏡斜面阻止全反射的作用，導(dǎo)致產(chǎn)生透射光束，因此入射光束被分成兩束。兩種光束能量分配的比例取決于薄膜層厚度和它的折射率。8說明為什么布拉格衍射的條件是dsin0二m?假定入射光束是平行波，因此裂縫變成相干光源。并假定每個(gè)裂縫的寬度a比把裂縫分開的距離d更小，從兩個(gè)相鄰裂縫以角度0發(fā)射的光波間的路經(jīng)差是dsin09說明半波片相位延遲的工作原理假如L是晶體片的厚度，尋常光（o）和非尋常光（引通過晶體經(jīng)歷的相位變申=聖（n-n）L化不同。于是出射光束和分量通過相位延遲片產(chǎn)生的相位差是?=兀是半波長(zhǎng)延遲10說明平面介質(zhì)波導(dǎo)傳輸單模光線的條件波導(dǎo)中有一個(gè)允許在其中傳輸?shù)淖畲竽?shù)。最大模數(shù)m必須滿足等式A:m＜（2V-?）說等式B：V=攀（2—n2）2V數(shù)也叫V參數(shù)，或歸一化頻率，在平面波導(dǎo)中也叫歸一化厚九12度。對(duì)于給定的自由空間波長(zhǎng)入，▼數(shù)取決于波導(dǎo)幾何尺寸（2a）和特性（n和佗）。當(dāng)m=0，0_冗「2時(shí)，知道?T冗，從式A得到V=（m冗+?）/2或兀/2。當(dāng)V＜加2時(shí)，只m

有一種模式傳輸，這就是最低階模式m=0，稱這種基模為單模。當(dāng)V二兀/2時(shí)，由式B求出的波長(zhǎng)稱為波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)，大于該波長(zhǎng)的波導(dǎo)只能傳輸一個(gè)基模。第二章用光線光學(xué)方法簡(jiǎn)述多模光纖導(dǎo)光原理。當(dāng)入射角9超過臨界角9（￡>%）時(shí)，沒有透射光，只有反射光，這就是多模光纖ic波導(dǎo)傳輸光的原理。作為信息傳輸波導(dǎo)，實(shí)用光纖有哪兩種基本類型？實(shí)用光纖有多模光纖和單模光纖。什么叫多模光纖？什么叫單模光纖？如果光纖只支持一個(gè)傳導(dǎo)模式，則稱該光纖為單模光纖。相反，支持多個(gè)傳導(dǎo)模式的光纖稱為多模光纖光纖傳輸電磁波的條件有哪2個(gè)？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(qiáng)條件。造成光纖傳輸損耗的主要因素有哪些？哪些是可以改善的？最小損耗在什么波長(zhǎng)范圍內(nèi)？引起光纖衰減的原因是光纖對(duì)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1.55pm波段內(nèi)。什么是光纖的色散？對(duì)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？色散是由于不同成分的光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)，因群速度不同產(chǎn)生不同的時(shí)間延遲引起的一種物理效應(yīng)。光信號(hào)分量包括發(fā)送信號(hào)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。多模光纖的色散由模式色散決定，單模光纖色散由色度色散決定。7.光纖數(shù)值孔徑的定義是什么？其物理意義是什么？用數(shù)值孔徑NA表示光線的最大入射角amaxsin7.光纖數(shù)值孔徑的定義是什么？其物理意義是什么？用數(shù)值孔徑NA表示光線的最大入射角amaxsinamaxNAsinamax二NA（no=1時(shí)）NA表示光纖接收和傳輸光的能力。NA（或a）越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源max到光纖的耦合效率越高，纖芯對(duì)光能量的束縛越強(qiáng)，光纖抗彎曲性能越好。但NA越大，經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的輸出信號(hào)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哪幾個(gè)參數(shù)表示？單模光纖的傳輸特性用衰減、色散和帶寬表示。多模光纖有哪兩種？單模光纖又有哪幾種？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(bǔ)償光纖。簡(jiǎn)述G.652光纖、G.653光纖、G.654光纖、G.655光纖和全波光纖的特征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(bǔ)償光纖是具有負(fù)的大色散光纖。用后向散射法測(cè)量光纖損耗的依據(jù)是什么？瑞利散射光功率與傳輸光功率成正比。后向散射法就是利用與傳輸光方向相反的瑞利散射光功率來確定光纖損耗系數(shù)的。從物理概念來看，色散、脈沖展寬和光纖帶寬三者之間的關(guān)系是什么？由于光纖色散，光脈沖經(jīng)光纖傳輸后使輸出脈沖展寬，從而影響到光纖的帶寬簡(jiǎn)述光時(shí)域反射計(jì)的用途光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）不僅可以測(cè)量光纖損耗系數(shù)和光纖長(zhǎng)度，而且還可以測(cè)量連接器和熔接頭的損耗，觀測(cè)光纖沿線的均勻性和確定光纖故障點(diǎn)的位置，在工程上獲得了廣泛地使用。13.G.652光纖在1.3um的損耗是多少？0.3-0.4db/km第三章連接器和跳線的作用是什么？接頭的作用又是什么？連接器是把兩個(gè)光纖端面結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸（活動(dòng)）連接的器件?！疤€”用于終端設(shè)備和光纜線路及各種光無源器件之間的互連，以構(gòu)成光纖傳輸系統(tǒng)。接頭是把兩個(gè)光纖端面結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性（固定）連接。耦合器的作用是什么？它有哪幾種？

耦合器的功能是把一個(gè)或多個(gè)光輸入分配給多個(gè)或一個(gè)光輸出。簡(jiǎn)述波導(dǎo)光柵解復(fù)用器的工作原理兩個(gè)相干單色光經(jīng)過不同的光程傳輸后的干涉理論。所以輸出端口與波長(zhǎng)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，也就是說，由不同波長(zhǎng)組成的入射光束經(jīng)陣列波導(dǎo)光柵（AWG）傳輸后，依波長(zhǎng)的不同就出現(xiàn)在不同的波導(dǎo)出口上。公式:4.簡(jiǎn)述介質(zhì)薄膜干涉濾波器解復(fù)用器的作用。在由四分之一波長(zhǎng)厚的多層介質(zhì)膜組成的電介質(zhì)鏡中，所有從前后相挨的兩個(gè)界面上反射的波都具有相長(zhǎng)干涉的特性（相位差為180度），經(jīng)過幾層這樣的反射后，透射光強(qiáng)度將很小，而反射系數(shù)將達(dá)到1。介質(zhì)薄膜光濾波器解復(fù)用器就是利用光的干涉效應(yīng)選擇波長(zhǎng)。連續(xù)反射光在前表面相長(zhǎng)干涉復(fù)合，在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生高能量的反射光束，在這一范圍之外，則反射很小。5.對(duì)光的調(diào)制有哪兩種？簡(jiǎn)述它們的區(qū)別。調(diào)制有直接調(diào)制和外調(diào)制兩種方式。前者是信號(hào)直接調(diào)制光源的輸出光強(qiáng);后者是信號(hào)通過外調(diào)制器對(duì)連續(xù)輸出光進(jìn)行調(diào)制。6.簡(jiǎn)述馬赫6.簡(jiǎn)述馬赫-曾德爾幅度調(diào)制器的工作原理使用對(duì)兩個(gè)波的頻率相同但相位不同進(jìn)行干涉的干涉儀，外加電壓引入相位的變化可以轉(zhuǎn)換為幅度的變化什么是差分正交相移鍵控（DQPSK）調(diào)制器？—項(xiàng)被廣泛視為40Gb/s，乃至串行100Gb/s的先進(jìn)的調(diào)制方式是差分正交相移鍵控（DQPSK）。這種調(diào)制技術(shù)同時(shí)調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度和相位，以盡可能減輕色散的影響。但DQPSK調(diào)制方式在實(shí)現(xiàn)的過程中需要一種QPSK光調(diào)制器。什么是偏振復(fù)用差分正交相移鍵控（PM-DQPSK）調(diào)制器？它同時(shí)調(diào)制信號(hào)的偏振和相位，在接收端使用相干檢測(cè)。什么是電光效應(yīng)？電光效應(yīng)，是將物質(zhì)置于電場(chǎng)中時(shí)，物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。簡(jiǎn)述電吸收波導(dǎo)調(diào)制器(EAM)的工作原理。電吸收調(diào)制器(EAM)是一種P-I-N半導(dǎo)體器件，其I層由多量子阱(MQW)波導(dǎo)構(gòu)成，I層對(duì)光的吸收損耗與外加的調(diào)制電壓有關(guān).當(dāng)調(diào)制電壓使p-i-n反向偏置時(shí)，入射光完全被i層吸收，相當(dāng)于輸出“0”碼；反之，當(dāng)偏置電壓為零時(shí)，勢(shì)壘消失，入射光不被i層吸收而讓其通過，相當(dāng)于輸出“1”碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的調(diào)制。光開關(guān)的作用是什么？主要分為哪兩類？光開關(guān)的作用是轉(zhuǎn)換光路，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的切換。光開關(guān)可以分為兩大類:一類是利用電磁鐵或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光纖或透鏡來實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的機(jī)械式光開關(guān)。近來出現(xiàn)的微機(jī)械光開關(guān)，采用機(jī)械光開關(guān)的原理，但又能象波導(dǎo)開關(guān)那樣，集成在單片硅基底上，所以很有發(fā)展前途。另一類光開關(guān)是利用固體物理效應(yīng)(如電光、磁光、熱光和聲光效應(yīng))的固體光開關(guān)。簡(jiǎn)述光隔離器的作用。光隔離器是一種只允許單方向傳輸光的器件，通常用于消除反射光的影響，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定。13.按其工作原理的不同磁光波導(dǎo)隔離器分哪幾類？并簡(jiǎn)述其工作原理。根據(jù)目前已報(bào)道的磁光波導(dǎo)隔離器，按其工作原理的不同可分為：模式(TE/TM)轉(zhuǎn)換型：非互易變換與各向異性介質(zhì)所產(chǎn)生的互易變換相互抵消，從而使得正向傳輸時(shí)，入射波能夠在不發(fā)生變換的情況下直接通過波導(dǎo)。而對(duì)于反向光，非互易變換與各向異性介質(zhì)所產(chǎn)生的互易變換是相加的，因而發(fā)生模式變換，TM模轉(zhuǎn)換為TE高階?；蜉椛淠６刂?，從而實(shí)現(xiàn)隔離反向光的功能。非互易損耗（SOA）型：適當(dāng)?shù)慕oSOA注入電流，對(duì)正向傳輸?shù)墓馔ㄟ^，而對(duì)反向傳輸?shù)墓馑p，起到光隔離的作用非互易相移（MZI）型：基于馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）原理簡(jiǎn)述光環(huán)形器的作用。光環(huán)行器除了也是一種單向傳輸器件，主要用于單纖雙向傳輸系統(tǒng)和光分插復(fù)用器中。簡(jiǎn)述波導(dǎo)光柵在可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）中的作用？用AWG構(gòu)成的NxN星形波長(zhǎng)分插復(fù)用（ADM）互聯(lián)系統(tǒng)第四章簡(jiǎn)述半導(dǎo)體發(fā)光原理。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）E的電子躍遷到低能帶（價(jià)帶）E上，就將其間的能量差（禁帶能E=E-Ev量）gcv以光的形式放出，其波長(zhǎng)由能帶差A(yù)E所決定。能帶差A(yù)E和AE二hv發(fā)出光的振蕩頻率v之間有的關(guān)系。O簡(jiǎn)述激光器和光探測(cè)器的本質(zhì)區(qū)別。光探測(cè)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(lì)躍遷到較高的能帶上，在半導(dǎo)體結(jié)上外加電場(chǎng)的作用下，在外電路上可以取出處于高能帶上的電子，使光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。而激光器的原理是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?。這就是說他們的本質(zhì)區(qū)別。自發(fā)輻射的光有什么特點(diǎn)？光波可以有不同的相位和不同的偏振方向，它們可以向各自方向傳播。受激發(fā)射的光有什么特點(diǎn)？受激發(fā)射生成的光子與原入射光子一摸一樣，是指它們的頻率、相位、偏振方向及傳播方向都相同，它和入射光子是相干的。如何才可能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)光放大？處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)（叫激活介質(zhì)）可實(shí)現(xiàn)光放大。說出產(chǎn)生激光的過程？激光的產(chǎn)生，必須有激光器，而激光器必須具備三個(gè)主要的組成部分。A.激活物質(zhì)即被激勵(lì)后能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，也稱做激光工作物質(zhì)。諸如氖、氬、C02、紅寶石及釹玻璃等。必須具備有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)性質(zhì)的物質(zhì)。B?激勵(lì)裝置能使激活介質(zhì)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的能源，既稱為激勵(lì)裝置。如各種激光器所具備的電源。C.光學(xué)諧振腔能使光子在其中重復(fù)振蕩并多次被放大的一種由硬質(zhì)玻璃制成的諧振腔。產(chǎn)生激光的過程可歸納為：激勵(lì)一激活介質(zhì)（即工作物質(zhì)）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；被激勵(lì)后的工作物質(zhì)中偶然發(fā)出的自發(fā)輻射一其它粒子的受激輻射一光子放大一光子振蕩及光子放大一激光產(chǎn)生。激光器起振的閾值條件是什么？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。激光器起振的相位條件是什么？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)生相干光學(xué)諧振腔存在哪些損耗？諧振腔存在著損耗，如鏡面的反射損耗、工作物質(zhì)的吸收損耗和散射損耗等。實(shí)際使用中為什么總是用熱電致冷器對(duì)激光器進(jìn)行冷卻和溫度控制？激光器的閾值電流和輸出功率對(duì)溫度很敏感，所以在實(shí)際使用中總是用熱電致冷器對(duì)激光器進(jìn)行冷卻和溫度控制。半導(dǎo)體激光器的基本特性是什么？半導(dǎo)體激光器的基本特性有閾值特性、溫度特性和波長(zhǎng)特性。簡(jiǎn)述DFB激光器的工作原理。DFB激光器的工作原理與F-P腔LD的工作原理不同。F-P腔的反射只發(fā)生在解理端面，在腔體的任一點(diǎn)，都是這些端面反射的左右行波的干涉；而DFB內(nèi)部具有一個(gè)對(duì)波長(zhǎng)有選擇性的衍射光柵，從而使只有滿足布拉格波長(zhǎng)條件的光波才能建立起振蕩。DFB激光器在腔內(nèi)的每一點(diǎn)都有反射，其腔體損耗與縱模有關(guān)。增益曲線首先和模式具有最小損耗的曲線接觸的模開始起振，并且變成主模。其它相鄰模式由于其損耗較大，不能達(dá)到閾值，因而也不會(huì)從自發(fā)輻射中建立起振蕩。這些邊模攜帶的功率通常占總發(fā)射功率的很小比例（＜1%）。簡(jiǎn)述耦合腔波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的工作原理。耦合腔半導(dǎo)體激光器可以實(shí)現(xiàn)單縱模工作，這是靠把光耦合到一個(gè)外腔實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)述陣列SOA集成光柵腔體波長(zhǎng)可調(diào)激光器的工作原理。其發(fā)射波長(zhǎng)可以精確設(shè)置在指定位置，借助激活該器件的不同SOA，不同波長(zhǎng)梳的任一波長(zhǎng)均可發(fā)射，其波長(zhǎng)間距可以精確地預(yù)先確定，除半絕緣電流阻擋外，僅使用標(biāo)準(zhǔn)的光刻掩埋技術(shù)和干、濕化學(xué)腐蝕技術(shù)。簡(jiǎn)述陣列波導(dǎo)光柵（AWG）PIC波長(zhǎng)可調(diào)激光器的工作原理?；隈R赫-曾德爾干涉儀的原理：多個(gè)相干單色光經(jīng)過不同的光程傳輸后的干涉理論。輸入光從第一個(gè)星型耦合腔輸入，該耦合器把光功率幾乎平均地分配到波導(dǎo)陣列輸入端中的每一個(gè)波導(dǎo)。簡(jiǎn)述VCSEL激光器的工作原理。腔體兩端的反射器是由電介質(zhì)鏡組成，即由厚度為九/4的高低折射率層交錯(cuò)組成。如果組成電介質(zhì)鏡的高低介質(zhì)層折射率n、n和d、d滿足nd+nd=+九121211222該電介質(zhì)鏡就對(duì)波長(zhǎng)產(chǎn)生很強(qiáng)的選擇性，從界面上反射的部分透射光相長(zhǎng)干涉，使反射光增強(qiáng)。經(jīng)過幾層這樣的反射后，透射光強(qiáng)度將很小，而反射系數(shù)將達(dá)到1。因?yàn)檫@樣的介質(zhì)鏡就像一個(gè)折射率周期變化的光柵，所以該電介質(zhì)鏡本質(zhì)上是一個(gè)分布布拉格反射臾器。LED和LD的主要區(qū)別是什么？LED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)體材料導(dǎo)帶和價(jià)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是閾值器件嗎？LED不是閾值器件，LD是閾值器件。第五章光探測(cè)器的作用是什么和原理是什么？光探測(cè)器的作用是利用光電效應(yīng)把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。受激吸收。簡(jiǎn)述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)因光照而引起物體電學(xué)特性的改變。什么是雪崩增益效應(yīng)？當(dāng)耗盡區(qū)中的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到足夠高時(shí)，入射光產(chǎn)生的電子或空穴將不斷被加速而獲得很高的能量，這些高能量的電子和空穴在運(yùn)動(dòng)過程中與晶格碰撞，使晶體中的原子電離，激發(fā)出新的電子空穴對(duì)。這些碰撞電離產(chǎn)生的電子和空穴在場(chǎng)中也被加速，也可以電離其它的原子，重復(fù)著這一過程。經(jīng)過多次后電離，載流子迅速增加，形成雪崩倍增效應(yīng)光接收機(jī)的作用是什么?光接收機(jī)的作用是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并放大、整形、再生成原輸入信號(hào)。光纖通信中最常用的光電檢測(cè)器是哪兩種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。光纖通信中最常用的光電檢測(cè)器是PIN和APD。1PINAPI)靈娥度低反向偏壓低高，需溫措施結(jié)構(gòu)尚單n復(fù)雜價(jià)格較貴暗電流1較小:r較大噪聲1較低I較咼PIN和APD探測(cè)器的主要區(qū)別是什么？PIN和APD探測(cè)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。單行載流子光電探測(cè)器（UTC-PD）為什么能夠在高速系統(tǒng)中使用？只有電子充當(dāng)載流子，空穴不參與導(dǎo)電，電子的遷移率遠(yuǎn)高于空穴，因而其載流子渡越時(shí)間比PIN的小。8?簡(jiǎn)述波導(dǎo)型探測(cè)器（WG-PD）和行波型探測(cè)器（TW-PD）的工作原理。WG-PD:光垂直于電流方向入射到探測(cè)器的光波導(dǎo)中，然后在波導(dǎo)中傳播，傳播過程中光不斷被吸收，光強(qiáng)逐漸減弱，同時(shí)激發(fā)價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子空穴對(duì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光信號(hào)的探測(cè)。TW-PD:行波探測(cè)器是在波導(dǎo)探測(cè)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的響應(yīng)不受與有源面積有關(guān)的RC常數(shù)的限制；響應(yīng)主要由光的吸收系數(shù)以及光的群速度和電的相速度不匹配決定。這種器件的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于吸收長(zhǎng)度，但它的帶寬基本與器件長(zhǎng)度無關(guān)，所以具有更大的響應(yīng)帶寬積。數(shù)字光接收機(jī)主要由哪幾部分組成？數(shù)字光接收機(jī)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(dòng)增益控制電路組成，數(shù)據(jù)恢復(fù)又由判決電路和時(shí)鐘恢復(fù)電路組成。說明前置放大器和主放大器的功能區(qū)別.前置放大器是低噪聲放大器，它的噪聲對(duì)光接收機(jī)的靈敏度影響很大。前放的噪聲取決于放大器的類型。主放大器一般是多級(jí)放大器，它的作用是提供足夠的增益，并通過它實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制（AGC），以使輸入光信號(hào)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電信號(hào)保持恒定。主放大器和AGC決定著光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。光接收機(jī)中存在哪些噪聲？各種噪聲可分為散彈噪聲和熱噪聲兩大類。散彈噪聲包括光檢測(cè)器的量子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲和APD的倍增噪聲；熱噪聲包括負(fù)載電阻上的熱噪聲和放大電路中產(chǎn)生的噪聲。方值形式類似于PIN噪聲特性中的各種表示。通常數(shù)字光接收機(jī)要求BER是多少？通常數(shù)字光接收機(jī)要求BER是10-9。接收機(jī)靈敏度的定義是什么？接收機(jī)靈敏度定義為保證比特誤碼率為10-9時(shí)要求的最小平均接收光功率（也。監(jiān)測(cè)光纖通信系統(tǒng)性能好壞通常采用什么最直觀簡(jiǎn)單的方法？在實(shí)驗(yàn)室里觀察碼間干擾是否存在的最直觀、最簡(jiǎn)單的方法是眼圖分析法。第六章DFA的工作原理是什么？有哪些應(yīng)用方式？光放大器通過受激發(fā)射放大入射光信號(hào)，其機(jī)理與激光器相同。光放大器只是一個(gè)沒有反饋的激光器，其核心是當(dāng)放大器被光或電泵浦時(shí)，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增益。A.在線放大器B.光放射機(jī)功率增強(qiáng)器C.接收機(jī)前置放大器D.在局域網(wǎng)中用于補(bǔ)償分配損耗EDFA有幾種泵浦方式？哪種方式轉(zhuǎn)換效率高？哪種噪聲系數(shù)??？可使用多種不同波長(zhǎng)的光來泵浦EDFA，但是0.98帆和1.48帆的半導(dǎo)體激光泵浦最有效。使用這兩種波長(zhǎng)的光泵浦EDFA時(shí)，只用幾毫瓦的泵浦功率就可獲得高達(dá)30~40dB的放大器增益。目前有幾種光放大器？哪幾種已商用化？請(qǐng)說出各自的優(yōu)缺點(diǎn)。摻鉺光纖放大器（EDFA）:利用摻鉺光纖

分布光纖拉曼放大器(DRA):系統(tǒng)傳輸光纖基于非線性光學(xué)效應(yīng)半導(dǎo)體光纖放大器(SOA):當(dāng)放大器被光或電泵浦時(shí)，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增4.5.什么是摻鉺光纖放大器(EDFA)?4.5.使用鈕離子作為增益介質(zhì)的光纖放大器，稱為摻鈕光纖放大器(EDFA)。畫出EDFA的結(jié)構(gòu)示意圖，并簡(jiǎn)述各部分的作用？曹■入信號(hào)泵満曹■入信號(hào)輸出信號(hào)?―?死墻離器(1)摻鉺光纖光纖放大器的關(guān)鍵部件是具有增益放大特性的摻鉺光纖，因而使摻鉺光纖的設(shè)計(jì)最佳化是主要的技術(shù)關(guān)鍵。EDFA的增益與許多參數(shù)有關(guān)，如鉺離子濃度、放大器長(zhǎng)度、芯徑以及泵浦光功率等。(2)泵浦源對(duì)泵浦源的基本要求是高功率和長(zhǎng)壽命。它是保證光纖放大器性能的基本因素。幾個(gè)波長(zhǎng)可有效激勵(lì)摻鉺光纖。最先使用1480nm的InGaAs多量子阱(MQW)激光器，其輸出功率可達(dá)100mW，泵浦增益系數(shù)較高。隨后采用980nm波長(zhǎng)泵浦，效率高,噪聲低，現(xiàn)已廣泛使用(3)波分復(fù)用器其作用是使泵浦光與信號(hào)光進(jìn)行復(fù)合。對(duì)它的要求是插入損耗低，因而適用的WDM器件主要有熔融拉錐形光纖耦合器和干涉濾波器（4）光隔離器在輸入、輸出端插入光隔離器是為了抑制光路中的反射，從而使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、降低噪聲。對(duì)隔離器的基本要求是插入損耗低、反向隔離度大。EDFA有幾種泵浦方式？0.98um和1.48um的半導(dǎo)體光泵浦最有效。簡(jiǎn)述EDFA的工作原理在摻鉺離子的能級(jí)圖中，E1是基態(tài)，E2是中間能級(jí)，E3代表激發(fā)態(tài)。若泵浦光的光子能量等于E3與E1之差，鉺離子吸收泵浦光后，從E1升至E3。但是激活態(tài)是不穩(wěn)定的，激發(fā)到E3的鉺離子很快返回到E2。若信號(hào)光的光子能量等于E2和E1之差，則當(dāng)處于E2的鉺離子返回E1時(shí)則產(chǎn)生信號(hào)光子，這就是受激發(fā)射，結(jié)果使信號(hào)光得到放大。&EDFA的主要特性指標(biāo)是什么？說明其含義。增益特性、輸出功率特性、噪聲的特性EDFA在光纖通訊系統(tǒng)中有哪幾種應(yīng)用方式？三種主要應(yīng)用方式：光功率放大、光中繼放大（在線放大）和光前置放大簡(jiǎn)述半導(dǎo)體光放大器的工作原理。半導(dǎo)體光放大器的機(jī)理與激光器的相同，即通過受激發(fā)射放大入射光信號(hào)。其核心是當(dāng)放大器被光或電泵浦時(shí)，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增益。如何使LD變SOA?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。什么是分布式拉曼放大器？有何應(yīng)用？并簡(jiǎn)述它與EDFA的不同。EDFA只能工作在1530~1564nm之間的C波段；光纖拉曼放大器可用于全波光纖工作窗口。因?yàn)榉植际嚼糯笃鞯脑鲆骖l譜只由泵浦波長(zhǎng)決定，而與摻雜物的能級(jí)電平無關(guān)，所以只要泵浦波長(zhǎng)適當(dāng)，就可以在任意波長(zhǎng)獲得信號(hào)光的增益光纖拉曼放大器已成功地應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)和無中繼海底光纜系統(tǒng)中。EDFA級(jí)聯(lián)需要考慮哪些問題？光放大器級(jí)聯(lián)可克服長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)（如海底光纜系統(tǒng)）的光纖損耗，從而可省去光信號(hào)的周期性光-電-光再生。設(shè)計(jì)一個(gè)級(jí)聯(lián)在線放大器光波系統(tǒng)，要求考慮許多因素。最重要的是放大器噪聲、光纖色散以及光纖非線性。全光傳輸中繼器和傳統(tǒng)的再生中繼器的主要區(qū)別是什么？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(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大。EDFA和光纖喇曼放大器哪個(gè)是集中式放大？哪個(gè)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。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(zhǎng)決定，而與摻雜物的能級(jí)電平無關(guān)，所以只要泵浦波長(zhǎng)適當(dāng)，就可以在任意波長(zhǎng)獲得信號(hào)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)就是傳輸光纖本身光放大器對(duì)不同傳輸速率的數(shù)字和模擬信號(hào)都能放大嗎？對(duì)PDH和SDH信號(hào)都能放大嗎？對(duì)調(diào)制方式有無選擇性？光放大器對(duì)不同傳輸速率的數(shù)字和模擬信號(hào)都能放大。對(duì)PDH和SDH信號(hào)都能放大。對(duì)調(diào)制方式?jīng)]有選擇性。光放大器噪聲指數(shù)的定義是什么？光放大器噪聲指數(shù)定義為光放大前的光電流信噪比°NRin與放大后的光電流信噪（SNR）比out之比。EDFA噪聲指數(shù)的理想值是多少？EDFA噪聲指數(shù)的理想值是3dB。光放大器可同時(shí)放大多個(gè)WDM信道嗎？有無限制？光放大器可同時(shí)放大多個(gè)WDM信道，只要WDM波長(zhǎng)在光放大器的增益帶寬內(nèi)。光放大器的主要用途是什么？光放大器有四種主要用途：（1）在長(zhǎng)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(jī)之后，來增強(qiáng)光發(fā)射機(jī)功率；（3）為了提高接收機(jī)的靈敏度，也可以在接收機(jī)之前，插入一個(gè)光放大器，對(duì)微弱光信號(hào)進(jìn)行預(yù)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(bǔ)償局域網(wǎng)（LAN）的分配損耗。鉺光纖的輸入光功率是300阿，輸出功率是60mW,EDFA的增益是多少？假如放大自發(fā)輻射噪聲功率是Pase=30|1W,EDFA的增益又是多少：G=PP=60x103300=200TOC\o"1-5"\h\z解：EDFA增益是out，in/，或GdB=101og（P/P）=23dBdBoutin。當(dāng)考慮放大自發(fā)輻射噪聲功率時(shí)，EDFA增益為G=10log[（Pt-P加P]=23dBdBoutASEin。請(qǐng)注意，以上結(jié)果是單個(gè)波長(zhǎng)光的增益，不是整個(gè)EDFA帶寬內(nèi)的增益。第七章什么是調(diào)制？什么是非相干調(diào)制？什么是相干調(diào)制？答:調(diào)制是用數(shù)字或模擬信號(hào)改變載波的幅度、頻率或相位的過程。改變載波幅度的調(diào)制叫非相干調(diào)制，而改變載波頻率或相位的調(diào)制叫相干調(diào)制。什么是直接調(diào)制？什么是外調(diào)制？答:直接調(diào)制是信息信號(hào)直接調(diào)制光源的輸出光強(qiáng)；外調(diào)制是信息信號(hào)通過外調(diào)制器對(duì)連續(xù)輸出光進(jìn)行調(diào)制。解釋IM/DD的含義？答：IM/DD方式是用電信號(hào)直接調(diào)制（IM）光載波的強(qiáng)度，在接收端，光信號(hào)被光電二極管直接探測(cè)（DD），從而恢復(fù)發(fā)射端的電信號(hào)。解釋SCM的含義？答:副載波調(diào)制（SCM）是首先用信息信號(hào)調(diào)制一個(gè)比基帶信號(hào)最高頻率高幾倍的載波，然后用該載波信號(hào)再去調(diào)制光波，因?yàn)樾盘?hào)是用光波傳輸?shù)?，載波對(duì)光波而言只扮演著副載波的作用，所以這種技術(shù)就稱為副載波調(diào)制（SCM）。編碼的目的是什么？答:編碼的目的是使輸出的二進(jìn)制碼不要產(chǎn)生長(zhǎng)連“1”或長(zhǎng)連“0”，而是使“1”碼和“0”碼盡量相間排列。這樣既有利于時(shí)鐘提取，也不會(huì)使判決產(chǎn)生誤碼。SDH干線采用什么碼型？答:SDH干線系統(tǒng)采用擾碼的NRZ碼。什么是信道復(fù)用？在電域內(nèi)，信號(hào)復(fù)用主要有哪兩種？在光域內(nèi),信號(hào)復(fù)用主要有哪三種？為了便于光纖傳輸，把多個(gè)低容量信道復(fù)用到一個(gè)大容量傳輸信道的過程叫信道復(fù)用。在電域內(nèi)，信號(hào)復(fù)用可分為時(shí)分復(fù)用(TDM)、頻分復(fù)用(FDM)和碼分復(fù)用；在光域內(nèi)，信號(hào)復(fù)用可分為光時(shí)分復(fù)用(OTDM)、光頻(波)分復(fù)用(OFDM,WDM)和光碼分復(fù)用。&簡(jiǎn)述TDM和WDM系統(tǒng)的不同。電時(shí)分復(fù)用(TDM,Time-DivisionMultiplexing)光纖通信系統(tǒng)是采用交錯(cuò)排列多路低速模擬或數(shù)字信道到一個(gè)高速電信道上傳輸?shù)募夹g(shù)。在光纖信道上只有一個(gè)波長(zhǎng)。在接收端采用電解復(fù)用器。WDM是在發(fā)射端，多個(gè)信道調(diào)制各自的光載波，波長(zhǎng)復(fù)用后在光纖線路上傳輸。在光纖信道上有多個(gè)波長(zhǎng)。在接收端使用光頻選擇器件對(duì)復(fù)用信道解復(fù)用。第八章光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有哪幾種？光纖通信系統(tǒng)除點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)外,另外四種基本結(jié)構(gòu)是樹形、總線形、環(huán)形和星形。試畫出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成如下［光機(jī)光放大0光放大中繼器收機(jī)［光機(jī)光放大0光放大中繼器收機(jī)光電光光電光光發(fā)0中繼器0中繼器0光接光發(fā)光接光發(fā)射機(jī)1射機(jī),收機(jī)1射機(jī),收機(jī)(a)光-電-光中繼系統(tǒng)(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)？當(dāng)系統(tǒng)的傳輸距離是由損耗所限制時(shí)，我們說該系統(tǒng)是損耗限制系統(tǒng)色散導(dǎo)致光脈沖展寬，從而構(gòu)成對(duì)系統(tǒng)BL乘積的限制。當(dāng)色散限制的傳輸距離小于損耗限制的傳輸距離時(shí)，該系統(tǒng)就是色散限制系統(tǒng)。如何進(jìn)行系統(tǒng)的功率預(yù)算？光纖通信系統(tǒng)功率預(yù)算的目的是，保證系統(tǒng)在整個(gè)工作壽命內(nèi)，接收機(jī)要具有足夠大的接收光功率，以滿足一定的誤碼率要求。如果接收機(jī)的接收靈敏度為P,發(fā)射機(jī)的平均rec輸出光功率為P，則應(yīng)該滿足outP=P+L+Poutrectotm式中L是通信信道的所有損耗，P為系統(tǒng)的功率余量，P和P的單位為totmoutrecdBm，l和P的單位用dB表示。totm信道的損耗L應(yīng)為光纖線路上所有損耗之和totL=aL+L+LtotconspLa表示光纖損耗系數(shù)(單位為dB/km),L為傳輸長(zhǎng)度，L為光纖連接損耗，L丫為conspL光纖熔接損耗。如何進(jìn)行系統(tǒng)的帶寬預(yù)算？光纖色散引起輸入脈沖展寬，脈沖展寬At又與上升時(shí)間T有關(guān)。所以帶寬設(shè)計(jì)實(shí)際r上就是進(jìn)行系統(tǒng)及其各組成部分的上升時(shí)間預(yù)算