第三章 2014光纤通信系统考点.doc

2014光纤通信系统考点 填空 光纤通信用光波作为传输信号，用光纤作为传输线路。 通信窗口：第一代：波长0.85μm，损耗3dB/km；第二代：1.31μm，0.4dB/km；第三代：1.55μm，0.2dB/km；第四代：WDM，OA，EDFA。 通信系统的信号：模拟信号，数字信号。 数模转换的方法：取样，量化，编码。 比特率：B=1/T。 PDH(准同步数字序列)的两种模式：（1）北美和日本：24路，速率为1.544Mb/s。（2）欧洲和中国：30路，速率为2.048Mb/s。 SDH（同步数字序列）：STM-1：155Mb/s，STM-4：622Mb/s，STM-16：2488Mb/s，STM-64：9953Mb/s。 光纤的基本结构：纤芯，包层，涂覆层。 导波条件： 脉冲展宽公式：（D为色散系数会给，L为长度，为谱宽） 光纤衰减机理：材料吸收，材料散射，材料辐射。 光缆结构：层绞式、骨架式、带状式、束管式。 P-I曲线：工作电流小于阈值电流时，自发辐射，光能量低；工作电流大于阈值电流，产生激光。 光谱特性： 温度特性：T增大，P-I曲线右移，阈值电流增大，斜率减小。 数字光接收机的组成：前端：光电检测器与前置放大器；线性通道：主放大器与均衡器；再生电路：判决器与时钟恢复。 灵敏度：接收机工作于的BER所要求的最小平均接收光功率。 光放大器的类型：半导体激光放大器和光纤型光放大器（FRA，FBA，EDFA，FPA）。 EDFA增益饱和特性：放大器增益随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢。 光放大器的应用：在线，功率放大，前置放大。 当比特率小于100Mb/s时，损耗限制为主，大于时，色散限制为主。 二、简答题 1、PDH和SDH各表示什么？ 答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步；SDH表示同步数字序列。 2、光纤通信的优点。 答：频带宽；损耗低；抗电磁干扰；无串音干扰，必威体育官网网址性好；光纤线径细、重量轻、柔软；光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料；光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。 3、光纤色散的定义和分类。 答：（1）定义：在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。 分类：材料色散、波导色散、模式色散、偏振色散。多模光纤中，有模式色散、波导色散和材料色散，以模式色散为主。单模光纤中，有材料色散和波导色散，一般情况下以材料色散为主。偏振模式色散是单模光纤一种特殊的模式色散。 4、LD和LED的比较。 答：LED以自发辐射为基础，发普通荧光，发散角大，是无阈值的器件，发射功率一般为微瓦级。 LD以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，发射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），发射功率一般为毫瓦级。 5、分别画出用发光二极管和激光器进行数字调制的原理图。 6、EDFA的工作原理和增益谱特性以及分类。 答：（1）掺铒光纤放大器（简称EDFA）采用掺铒离子单模光纤作为增益介质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。（2）对给定的放大器长度L，放大器增益先随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢了。（3）按泵浦光的注入方式可分为前向泵、后向泵和双向泵掺铒光纤放大器。 7、有哪几类无源器件？作用是什么？ 答：光纤连接器：实现光纤与光纤之间可拆卸的连接、光纤衰减器：对光功率进行衰减、光隔离器：限定光只能在一个方向传输、光纤耦合器：实现光信号分路/合路、自聚焦透镜（滤波器、分路器、复用器）：波长选择、光调制器及光开关等。 计算题 1、第二章 （1）有一SI型单模光纤，其截止波长为1.4 (m ，芯包折射率分别为nl=1.465，n2=1.46，计算它的纤芯半径及在波长分别为0.85及1.3 (m 的模式数。 解: 从式（2.2.21）得到此时纤芯半径为 （2）有一阶跃光纤，NA=0.2，当(=850 (m时可支持1000个左右的模式，计算： (a)纤芯直径； (b)在(=1310 nm波长时的传输模式数； (c)在(=1550 nm波长时的传输模式数。 解：将式(2.2.21)代入式(2.2.23) （3）已知一弱导波阶跃型光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1＝1.5，n2＝1.45，纤芯半径a＝4(m，(＝1.31(m，L＝1km。计算： 光纤的数值孔径； 光纤的归一化频率； 光纤中传输的模数量； 光纤的最大时延差。 解：（1）NA＝sin(max＝（n21－n22）1/2＝0.38 （2） （3）M＝V2/2＝7.372/2＝27 （4） 2、第三章 （1）有一个双异质结InGaAsP—LED，中心发光波长为1310nm，