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實(shí)用文檔填空與選擇光接收機(jī)的最重要的特性參數(shù)是靈敏度。固體激光器的發(fā)明大大提高了發(fā)射光功率,延長(zhǎng)了傳輸距離。光接收機(jī)中,PIN光電二極管引入的主要噪聲有暗電流噪聲和量子噪聲。光隔離器是一種只允許光沿一個(gè)方向通過而在相反方向阻擋光通過的光無源器件。光與物質(zhì)的粒子體系的相互作用主要有三個(gè)過程是:自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射;產(chǎn)生激光的最主要過程是:受激輻射。光源的作用是將電信號(hào)變換為光信號(hào)。光檢測(cè)器的作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光中繼器實(shí)現(xiàn)方式主要有光-電-光中繼器和對(duì)光信號(hào)直接放大的中繼器兩種。光纖傳輸衰減分為材料的吸收衰減、光纖的散射衰減和輻射衰減。光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中,誤碼性能和抖動(dòng)性能是系統(tǒng)傳輸性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。光纖中的傳輸信號(hào)由于受到光纖的色散和損耗的影響,使得信號(hào)的幅度受到衰減,波形出現(xiàn)失真。光與物質(zhì)作用時(shí)有輸出功率與效率、輸出光譜特性和響應(yīng)速率與帶寬三個(gè)物理過程。光纖的主要材料是二氧化硅,光纖的結(jié)構(gòu)從里到外依次為纖芯、包層,其中纖芯部分是用來傳導(dǎo)光信號(hào)的。光纖的傳輸特性是光纖的損耗特性、色散特性。光纖的色散分為材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。光纖的分類中按傳輸?shù)哪J絹矸挚煞譃閱文:投嗄9饫w,按纖芯的折射率分布的不同來分可分為階躍型和漸變型光纖。光纖通信中常用的三個(gè)低損耗窗口的中心波長(zhǎng):0.85um,1.31um,1.55um,最低損耗窗口的中心波長(zhǎng)是在1.55um。目前光纖通信所用光波的光波波長(zhǎng)范圍為0.8~1.8um,屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。EDFA稱為摻鉺光纖放大器,其實(shí)現(xiàn)放大的光波長(zhǎng)范圍是1.53~1.56um。光纖通信是以光纖為傳輸媒質(zhì)。以光波為載波的通信方式。光纖通信系統(tǒng)的長(zhǎng)期平均誤碼率定義為傳送錯(cuò)誤的碼元數(shù)占傳送的總碼元數(shù)的百分比,反映突發(fā)性誤碼,用嚴(yán)重誤碼秒(SES)、誤碼秒(ES)兩個(gè)性能指標(biāo)來評(píng)價(jià)。單模光纖是指在給定的工作波長(zhǎng)上,只傳輸單一基模的光纖。mBnB碼又稱為分組碼,它是把把輸入碼流中M比特分為一組,然后變換為N比特。PIN光電二極管,是在P型材料和N型材料之間加上一層輕摻雜質(zhì)的N型材料,I層。WDM技術(shù)從傳輸方向分:有雙向結(jié)構(gòu)和單向結(jié)構(gòu)兩種基本應(yīng)用形式。在熱平衡條件下,一個(gè)電子占據(jù)一個(gè)能量為E的能級(jí)的概率f(E)的計(jì)算式為f(E)=1/{1+e^[(E-E^f)/KT]}。在階躍型光纖中,LP01模是最低工作模式,LP11是第一高階模。在光纖通信系統(tǒng)中光接收機(jī)的基本功能是:把接收來的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼碾娦盘?hào)。在光接收機(jī)中,與光電檢測(cè)器相連的放大器稱為前置放大器,它是低噪聲、髙增益的放大器。漸變型光纖中,不同的射線具有相同軸向速度的現(xiàn)象稱為光纖的自聚焦現(xiàn)象。隨著半導(dǎo)體激光器溫度的上升,其輸出功率會(huì)降低。發(fā)光二極管依靠自發(fā)輻射發(fā)光,半導(dǎo)體激光器依靠受激輻射發(fā)光。通常用的光纖絕大多數(shù)用石英材料制成,折射率高的中心部分叫做纖芯,折射率稍低的外層稱為包層。階躍型光纖的單模傳輸條件是0<V<2.405。目前光纖通信的長(zhǎng)波波長(zhǎng)低損耗工作窗口是波長(zhǎng)1.31un附近和波長(zhǎng)1.55附近。工程上光接收機(jī)的靈敏度常用光功率的相對(duì)值表示,單位是dBm。表示光纖捕捉光射線能力的物理量被定義為數(shù)值孔徑,用NA表示。對(duì)于半導(dǎo)體激光器,當(dāng)外加正向電流達(dá)到某一值時(shí),輸出光功率將急劇增加,這時(shí)輸出的光為激光,這個(gè)電流稱為閾值電流。由于雙異質(zhì)結(jié)激光器在有源區(qū)兩側(cè),既限制了光波,又限制了載流子,故它的光強(qiáng)分布基本被約束在有源區(qū),而且閾值電流大大降低。根據(jù)ITU-T的建議,STM-1碼速率=155.520Mb/s。光纖單模傳輸條件,歸一化頻率V應(yīng)滿足V<2.405激光是通過什么產(chǎn)生的受激輻射EDFA的泵浦光源的典型工作波長(zhǎng)為1550nm光隔離器的工作原理是:基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性光隔離器的作用是保證光信號(hào)只能正向傳輸光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中不能傳輸HDB3碼的原因是光源不能產(chǎn)生負(fù)信號(hào)光在激光器中,光的放大是通過:粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)單模光纖中主要色散是波長(zhǎng)色散。多模光纖中主要色散是模式色散目前光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)制─檢測(cè)方式是強(qiáng)度調(diào)制—直接檢測(cè)光合波器是:將不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)合并在一起耦合到一根光纖中傳輸光纖是利用光的全反射現(xiàn)象傳送光信號(hào)的。光纖的纖芯折射率應(yīng)大于包層折射率,光纖才能導(dǎo)光通常,影響光接收機(jī)靈敏度的主要因素是:光接收機(jī)噪聲光纖相對(duì)折射指數(shù)差的定義為Δ=(n21-n22)/2n21階躍型光纖中,某種模式截止時(shí)的歸一化頻率為Vc,則這種模式形成導(dǎo)模的傳輸條件為V>Vc在光纖通信系統(tǒng)中,EDFA以何種應(yīng)用形式可以顯著提高光接收機(jī)的靈敏度作光中繼器使用光接收機(jī)中,雪崩光電二極管引入的噪聲為量子噪聲、光電檢測(cè)器的暗電流噪聲、雪崩管倍增噪聲光中繼器中均衡器的作用是均衡成有利于判決的波形通常,影響光接收機(jī)靈敏度的主要因素是光接收機(jī)噪聲EDFA中用于降低放大器噪聲的器件是光濾波器以下哪一樣不是無源光器件。LED隔離器的兩個(gè)主要參數(shù):插入損耗和隔離度關(guān)于PIN和APD的偏置電壓表述,正確的是均為反向偏置。處于高能級(jí)E2的電子,在未受外界激發(fā)的情況下,自發(fā)地躍遷到低能級(jí)E1,從而發(fā)射出一個(gè)能量為hf(=E2-E1)的光子的過程稱為自發(fā)輻射階躍光纖中,子午線在包層和纖芯分界面上形成全反射的條件為≥表示光纖色散程度的物理量是時(shí)延差STM-1每秒可傳的幀數(shù)是800PIN光電二極管,因無雪崩倍增作用,因此其雪崩倍增因子為G=1光纖通信系統(tǒng)中常用的光源主要有:半導(dǎo)體激光器LD、半導(dǎo)體發(fā)光二極管STM—1中信息凈負(fù)荷的字節(jié)數(shù)為2349光纖的連接分為固定連接和活動(dòng)連接從射線理論的觀點(diǎn)看,在階躍型光纖中,入射子午光線形成導(dǎo)波的條件是:光線在光纖端面上的入射角必須滿足的條件為0≤≤arcsinEDFA的最大輸出功率常用3dB飽和輸出功率來表示。光發(fā)射機(jī)的消光比,一般要求小于或等于10%EDFA中光濾波器的主要作用是降低光放大器輸出噪聲為了使雪崩光電二極管正常工作,在其P-N結(jié)上應(yīng)加高反向偏壓不屬于無源光器件的是半導(dǎo)體激光器階躍型光纖中數(shù)值孔徑的計(jì)算式為隨著激光器使用時(shí)間的增長(zhǎng),其閾值電流會(huì)逐漸增大以下指標(biāo)不是摻鉺光纖放大器特性指標(biāo)的是。倍增因子光耦的特性:耦合比、附加損耗、插入損耗、方向性DIR(隔離度)、一致性下述有關(guān)光接收機(jī)靈敏度的表述不正確的是光接收機(jī)靈敏度描述了光接收機(jī)的最高誤碼率名詞解釋數(shù)值孔徑:表示光纖捕捉光射線能力的物理量,用NA表示:,是光纖能捕捉的射線的最大入射角。mBnB碼:又稱分組碼,它是把輸入信碼流中每m比特碼分為一組,然后變換為n比特(n>m)輸出。瑞利散射損耗:光纖在加熱制造過程中,熱擾動(dòng)使原子產(chǎn)生壓縮性的不均勻,造成材料密度不均勻,進(jìn)一步造成折射率不均勻,這種不均勻性在冷卻過程中固定下來并引起光的散射,造成瑞利散射損耗。法拉第效應(yīng):不具有旋光性的材料在磁場(chǎng)作用下使通過該物質(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn),也稱磁致旋光效應(yīng)。插入碼:插入比特碼是將信碼流中每m比特劃為一組,然后在這一組的末尾一位之后插入一個(gè)比特碼輸出.四波混頻:由兩個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)的傳輸光混合而產(chǎn)生的有害的頻率分量粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布:在外界能量作用下,處于低能級(jí)的粒子將不斷地被激發(fā)到高能級(jí)上去,從而使高能級(jí)上的粒子數(shù)大于低能級(jí)上的粒子數(shù),這種分布狀態(tài)稱為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。光纖色散:光信號(hào)通過光纖傳播期間,波形在時(shí)間上發(fā)生展寬的現(xiàn)象稱為光纖色散。色度色散:理想單模光纖,沒有模式色散,只有材料色散和波導(dǎo)色散。光接收機(jī)的靈敏度:在保證一定誤碼率的條件下,光接收機(jī)所需接收的最小光功率。抖動(dòng):所謂抖動(dòng)一般指定時(shí)抖動(dòng),它是數(shù)字傳輸中的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象,即數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中,脈沖在時(shí)間間隔上不再是等間隔,二是對(duì)時(shí)間變化的一種現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就成為抖動(dòng)。吸收損耗:是由SiO2材料引起的固有吸收和雜質(zhì)引起的吸收產(chǎn)生的。散射損耗:散射損耗通常是由于光纖材料密度的微觀變化,以及所含SiO2、GeO2和P2O5等成分的濃度不均勻,使得光纖中出現(xiàn)一些折射率分布不均勻的局部區(qū)域,從而引起光的散射,將一部分光功率散射到光纖外部引起損耗。暗電流:是指在PIN規(guī)定的反向電壓或者APDDE90%擊穿電壓時(shí),在無入射光情況下器件內(nèi)部的反向電流。本征暗電流:載流子熱擴(kuò)散形成的子午射線:過纖芯的軸線的平面稱為子午面,在子午面的光線稱為子午射線。光纖的自聚焦現(xiàn)象:具有不同條件的子午射線,從同一地點(diǎn)出發(fā),達(dá)到相同的終端。這種現(xiàn)象稱為光纖的自聚焦現(xiàn)象。P-I曲線:P-I曲線指的是光源的總發(fā)射光功率與注入電流的關(guān)系曲線。(P-I特性)量子噪聲:光信息的傳播是由大量的光量子傳播來進(jìn)行的,這些大量的光量子其相位都是隨機(jī)的,因此光電檢測(cè)器在某個(gè)時(shí)刻實(shí)際接收到的光子數(shù),是在一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值附近浮動(dòng),因而產(chǎn)生了噪聲。雪崩倍增效應(yīng):是在二極管的P-N結(jié)上加高反向電壓形成的。此時(shí)在結(jié)區(qū)形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng),在高場(chǎng)區(qū)內(nèi)光生載流子被強(qiáng)電場(chǎng)加速,獲得高的動(dòng)能,與晶格的院子發(fā)生碰撞,使帶價(jià)的電子得到能量,越過禁帶到導(dǎo)帶,產(chǎn)生了新的電子-空穴對(duì),如此下去,像雪崩一樣的發(fā)展,從而使光電流在管子內(nèi)部即獲得了倍增。晶體的能帶:晶體的能譜在原子能級(jí)的基礎(chǔ)上按共有化運(yùn)動(dòng)的不同而分成若干組。每組中能級(jí)彼此靠的很近,組成有一定寬度的帶,成為能帶。費(fèi)米能級(jí):費(fèi)米能及不是一個(gè)可以被電子占據(jù)的實(shí)在能級(jí),他是反應(yīng)電子在各能級(jí)在建甌那個(gè)分布情況的參量,具有能級(jí)的量綱。電光延遲:就是在電信號(hào)到來時(shí),光信號(hào)相對(duì)于電信號(hào)的時(shí)間延遲。弛張振蕩:電流注入激光器后,輸出光脈沖出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩。碼型效應(yīng):當(dāng)電光延遲時(shí)間與數(shù)字調(diào)制的碼元持續(xù)時(shí)間同數(shù)量及時(shí),會(huì)使“0”碼后的第一個(gè)“1”碼的脈沖寬度變窄,幅度減小,嚴(yán)重的會(huì)使單個(gè)“1”碼丟失。自脈動(dòng):注入電流達(dá)到某個(gè)范圍時(shí),輸出脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻振蕩簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上,若光子能量足夠大,則半導(dǎo)體材料中價(jià)帶的電子吸收光子的能量,從價(jià)帶越過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶,在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子,在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴,即光電子-空穴對(duì),它們總起來稱作光生載流子。光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場(chǎng)的作用下,在外電路中出現(xiàn)光電流。從而在電阻R上有信號(hào)電壓輸出。這樣,就實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入光信號(hào)變化的光電轉(zhuǎn)換作用。簡(jiǎn)述光纖通信系統(tǒng)對(duì)光發(fā)射機(jī)的要求:作用:光發(fā)射機(jī)的作用是把電端機(jī)送來的電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)送入光纖中傳輸。1光源特性:包括發(fā)光波長(zhǎng)、譜線寬度、P-I特性和壽命等。2調(diào)制特性:可以采用直接調(diào)制和外調(diào)制。3輸出特性:包括光功率、穩(wěn)定性、消光比。簡(jiǎn)述構(gòu)成激光器的三個(gè)基本條件:(激光工作物質(zhì)、激勵(lì)、光學(xué)諧振腔)1需要有合適的工作物質(zhì),具有合適的能級(jí)分布,可以產(chǎn)生合適波長(zhǎng)的光輻射;2需要可以實(shí)現(xiàn)工作物質(zhì)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激勵(lì)能源——泵浦源;3需要可以進(jìn)行方向和頻率選擇的光學(xué)諧振腔。簡(jiǎn)述半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光的機(jī)理:在有源區(qū)中高摻雜的PN結(jié)上,由于外加電壓不斷注入電子形成粒子反轉(zhuǎn)分布,在有源區(qū)中產(chǎn)生受激輻射而發(fā)出激光。激光的產(chǎn)生需要滿足三個(gè)條件:可實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的增益介質(zhì),泵浦源到激發(fā)態(tài),光學(xué)諧振腔,通過有源區(qū)兩端的反射鏡實(shí)現(xiàn)正反饋。半導(dǎo)體激光器也由三個(gè)部分構(gòu)成,試分別加以說明。1產(chǎn)生激光的工作物質(zhì),能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì),也就是處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的工作物質(zhì),它是產(chǎn)生激光的必要條件;2能夠使工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的激勵(lì)源,使工作物質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的外界激勵(lì)源。物質(zhì)在泵浦源的作用下,使粒子數(shù)從低能級(jí)躍遷到高能級(jí),使得在這種情況下受激輻射大于受激吸收,從而有光的放大作用。這時(shí)的工作物質(zhì)已被激活,成為激活物質(zhì)或增益物質(zhì);3有能夠完成頻率選擇及反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)諧振腔。激活物質(zhì)只能使光放大,只有把激活物置于光學(xué)諧振腔中,以提供必要的反饋及對(duì)光的頻率和方向進(jìn)行選擇,才能獲得連續(xù)的光放大和激光振蕩輸出。簡(jiǎn)述形成光纖損耗的主要原因:(材料的吸收損耗、光纖的散射損耗、輻射損耗)1材料的吸收損耗,包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收等,是材料本身所固有的,是一種本征吸收損耗。2光纖的散射損耗,主要有瑞利散射損耗、波導(dǎo)散射損耗和散射損耗。3輻射損耗,當(dāng)理想的圓柱形光纖受到某種外力的作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲,導(dǎo)致能量泄漏到包層造成損耗。簡(jiǎn)述光纖通信的優(yōu)、缺點(diǎn):傳輸頻帶寬,通信容量大;中繼距離遠(yuǎn);抗電磁干擾能力強(qiáng),無串話;光纖細(xì),光纜輕;資源豐富,節(jié)約有色金屬和能源;均衡容易;經(jīng)濟(jì)效益好;抗腐蝕、不怕潮濕;缺點(diǎn):部分光器件價(jià)格昂貴,光纖的機(jī)械強(qiáng)度差,不能傳送電力,維修較為困難。光纖系統(tǒng)的基本組成及各部分的作用:光發(fā)射機(jī):把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度的注入到光纖線路。光纖線路:把來自光發(fā)射機(jī)的光信號(hào),以盡可能小的失真和衰減傳到光接收機(jī)。光接收機(jī):把從光纖輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再由電接收機(jī)放大、處理后恢復(fù)為基帶電信號(hào)。光網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn):光網(wǎng)具有可重構(gòu)性、可擴(kuò)展性、透明性、兼容性、完整性和生存性等優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)述產(chǎn)生抖動(dòng)的主要原因。由于噪聲引起的抖動(dòng);時(shí)鐘恢復(fù)電路產(chǎn)生的抖動(dòng);其他原因引起的抖動(dòng)。如數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)接、分接過程,光纜的老化等。簡(jiǎn)述光中繼器的功能和類型3R中繼器:均衡放大、識(shí)別再生、再定時(shí)的功能;2R中繼器:均衡放大、識(shí)別再生的功能;光中繼器實(shí)現(xiàn)方式主要有光-電-光中繼器和對(duì)光信號(hào)直接放大的中繼器兩種。簡(jiǎn)述線性偏振模LPmn的m、n的物理意義。它們表示相應(yīng)模式的光纖截面上的分布規(guī)律,m表示沿圓周方向光場(chǎng)出現(xiàn)最大值的對(duì)數(shù),而n表示沿半徑方向光場(chǎng)的最大值的個(gè)數(shù)。簡(jiǎn)述STM-N主要由幾部分構(gòu)成,并闡述各部分的功能。由STM-N(N=1、4、16、64等)即同步傳送模塊,N=1時(shí)是基本分標(biāo)準(zhǔn)模塊信號(hào),其速率為155.52Mb/s。簡(jiǎn)述雪崩光電二極管的雪崩倍增效應(yīng):在二極管的P-N結(jié)上加上高反向電壓形成的,此時(shí)在結(jié)區(qū)形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng),在高場(chǎng)區(qū)內(nèi)光生載流子被強(qiáng)電場(chǎng)加速,獲得高的動(dòng)能,與晶格的原子發(fā)生碰撞,使價(jià)帶的電子得到能量,越過禁帶到導(dǎo)帶,產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì),新產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)中又被加速,再次碰撞,又激發(fā)出新的電子-空穴對(duì)…如此下去,像雪崩一樣的發(fā)展,從而使光電流在管子內(nèi)部即獲得了倍增。簡(jiǎn)述光電檢測(cè)器的響應(yīng)度和量子效率描述的是什么?二者有什么聯(lián)系?響應(yīng)度和量子效率都是描述這種器件光電轉(zhuǎn)換能力的物理量。響應(yīng)度R0定義為:R0=IP·A/W·P0式中:IP:光電檢測(cè)器的平均輸出電流;P0:光電檢測(cè)器的平均輸入功率。量子效率n定義為:n=(光生電子-空穴對(duì)數(shù))/入射光字?jǐn)?shù)。二者關(guān)系:R0=en/hf。這即是說,光電二極管的響應(yīng)度和量子效率與入射光波頻率有關(guān)。什么是漸變型光纖的最佳折射指數(shù)分布?寫出平方律型折射指數(shù)分布光纖的折射指數(shù)表達(dá)式。從漸變型光纖的導(dǎo)光原理可知:只要n(r)取得合適,那么不同模式的光線就會(huì)具有相同的軸向速度。即具有不同條件的子午射線,從同一地點(diǎn)出發(fā),達(dá)到相同的終端。利用漸變型光纖n隨r變化的特點(diǎn),可以減小模式色散。這種現(xiàn)象稱為光纖的自聚焦現(xiàn)象,相應(yīng)的折射指數(shù)分布稱為最佳折射指數(shù)分布。折射指數(shù)選取平方律型分布形式:;式中:;n(0)——光纖軸線處(r=0)的折射率;a——纖芯半徑。普通單模光纖的零色散波長(zhǎng)大約為多少?色散位移光纖(DSF)是利用什么原理制成的?普通單模光纖的材料色散系數(shù)Dm、波導(dǎo)色散系數(shù)Dw和總色

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