内容发布更新时间 : 2024/12/26 4:40:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
光纤通信 分题型复习 前言
水平有限,仅供参考。如有错误,敬请纠正。 (一)选择填空判断或名词解释 第一章
1、利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
2、属于光波范围之内的电磁波主要包括紫外线、可见光和红外线。目前光纤通信使用的工作波长0.85μm(损耗2dB/km),1.31μm(损耗0.5dB/km)和1.55μm(损耗0.2dB/km)(0.8~1.8μm),对应的频率是167~375THz。 3、光纤通信系统的形式:强度调制/直接检波(IM/DD),主要由光发射机,光纤,光接收机,及光中继器组成。(光发射机将电信号转化成光信号耦合进光纤,光接收机将光信号转换成电信号,中继器分为光-电-光和光层上直接进行放大的光放大器)。
4、光纤通信优越性:1、传输频带宽,通信容量大,2、传输损耗小,中继距离长。3、抗电磁干扰能力强。4、光纤细,重量轻,制作资源丰富。 第二章
1、外层的折射率比内层低。折射率高的叫纤芯,其折射率为n1,直径为2a,折射率低的叫包层,其折射率为n2,直径为2b。n1>n2。
2、光纤的分类:1、按光纤横截面折射率分布不同:阶跃型光纤(均匀光纤)和渐变型光纤(非均匀光纤)。2、按纤芯中的传输模式:单模光纤 (直径较小,为4~10μm,纤芯较小,适合于大容量,长距离),多模光纤(直径约为50μm,传输多种模式) 3、反射定律:θ1=θ1',反射角=入射角。折射定律:n1 sinθ1=n2 sinθ2 。 4、全反射的条件: n1>n2; θc<θ1<90o 。 n1-n25、弱波导光纤:?? 。
n16、数值孔径:光纤捕捉光射线能力的物理量,用
NA
表示。
NA?sin?max?n12?n22?n12?
7、全反射形成导波的条件:sin??n12?n22 ,?是入射角。 n2?r??n2?a?,
?r??8、渐变型光纤的本地数值孔径:NA 9、光纤的自聚焦:渐变型光纤中,不同射线具有相同的轴向速度的现象。
10、截止:光纤中出现了辐射模时,即认为导波截止。
11、0 V2V212、阶跃型光纤的传输模数量:M?。渐变型光纤的传输模数量:Mmax?。 2413、单模光纤的特性参数:衰减系数??10Pilog,单位dB/km。 LPo14、其他常用单模光纤:1、色散位移单模光纤:在1.55μm处损耗最小(最小为0.2dB/km)在1.31μm时色散系数趋于零。2、非零色散光纤:工作波长在1.54~1.565μm,此区域色散值最小 3、色散平坦光纤:在整个光纤通信的长波段都保持低色散。4、色散补偿光纤:利用一段光纤来消除由于色散使得光脉冲发生的展宽的畸变。 15、光纤的损耗特性:吸收损耗和散射损耗。1、吸收损耗又分为本征吸收和杂质吸收。2、本征吸收有两个吸收带:紫外吸收带和红外吸收带。3、散射损耗分为线性或非线性。4、线性散射损耗主要包括瑞利散射和材料不均匀散射,非线性散射主要包括:受激拉曼散射和受激布里渊散射。 16、受激光散射效应是由于光纤材料等的缺陷,有可能使得光纤通过介质时发生散射;或当输入光功率很强时,任何介质对光的响应都是非线性的。 第三章 1、半导体光源:半导体激光器,半导体发光二极管。 2、光量子(光子):E=hf;费米能级:电子占据各个能级的概率是不等的,占据低能级的电子多,占据高能级的电子少。(外层电子数多,能量少,内层电子数目少,能量高)。 3、激光器的工作原理:受激辐射必须大于受激吸收。粒子反转分布状态是使物质产生光放大的必要条件。激光振荡器包括以下三个部分:能够产生激光的工作物质,能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源,能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。 4、激光器的参量:平均衰减系数(放大的光能要足以抵消腔内的损耗)、增益系数、阈值条件。 5、光源的要求:1、光源的发光波长应符合光纤的低损耗窗口2、能长时间连续的工作3、与光纤的耦合效率高。4、光源的谱线宽度窄。5、寿命长,工作稳定。 6、P-N结外加正偏压后的能带分布:N区点子多,能量低,P区电子少,能量高。 7、半导体激光器的阈值特性,当I大于阈值电流才发出激光,I小于阈值电流发出的是荧光。温度特性,阈值电流随着温度的升高而加大。 8、I层:在P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料(掺了低浓度的+3价)加速作用。 9、光检测器的特性:响应时间:光电流随入射光信号变化的快慢。暗电流:在无光的情况下,光电检测器输出的电流。 10、光纤拉曼放大器通常采用反向泵浦方式,可以分为分立式RFA和分布式RFA。其工作原理是基于非线性光学效应。 11、光纤式定向耦合器参数:隔离度A:A1,4=-10lg(P4/P1)(dB),一般情况下要求A>20dB。插入损耗L=-10lg((P2+P3)/P1)。一般情况下要求L≤0.5dB。分光比T等于两个输出端口的光功率之比即为P3/P2。 12、光隔离器的基本原理是法拉第旋转效应。 13、波长转换器的功能:能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件。 14、波分复用器(WDM):在一根光纤中能同时传输多波长光信号的技术。 第四章 1、强度调制-直接检波IM-DD,在光通信系统中无法传输HDB3码。HDB3有三种状态。 2、对光发射机的要求:(1)光源的发光波长要合适,与0.85μm、1.31μm、1.55μm三个波长相适应。(2)合适的输出光功率(3)较好的消光比:EXT=全0码时的平均输出功率/全1码时的平均输出功率,一般要求EXT≤10%.(4)调制性好 3、光中继器 接收机+发射机 4、激光器的谱线特性:普通激光器工作在直流或低码速的情况下,具有良好的单纵模(单 频)谱线。 5、接收机噪声:散粒噪声和热噪声。 第五章 1、SDH网是由一些SDH的网络单元组成的,在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。 2、网络节点接口是表示网络节点的接口,同步数字体系的速率最为基础的模块信号STM-1其速率是155.520Mbit/s,更高等级的STM-N信号速率是STM-1的N倍,N=1,4,16,54,256等。 3、一般帧结构分为3个区域:段开销(SOH)区,信息净负荷区和管理单元指针(AU-PTR),段开销:为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节。信息净负荷区:用于通道监视,管理和控制的通道开销组成。管理单元指针:用来指示净负荷中信息起始字节的位置。9*270*8/125*10-6=155.520 4、SDH的特点:SDH网络由一系列的SDH网元(NE)组成的,有全世界统一的网络节点接口,有一套标准化的信息结构等级,有一种块状帧结构,有一套特殊的复用结构。 5、STM-N帧结构的过程都必须经过映射、定位和复用三大关键步骤。SDH复用结构由一系列复用单元组成,常用的有容器(C){主要完成PDH与VC之间的适配功能}、虚容器(VC){用来支持SDH通道层连接的信息结构}、支路单元(TU){为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能}、管理单元(AU){用来指示该高阶VC在STM-N中的位置} 6、SDH光传输系统结构分为点到点链状线路系统和环路系统。SDH网元有终端复用器,分叉复用器,DXC数字交叉连接器,再生中继器。 7、SDH传送网分层分为电路层网络,通道层网络,传输媒质层网络。 8、SDH网络的保护—自愈功能,它是指当网络出现故障时,能够在无需人为干预的条件下,在极短的时间内从失效状态自动恢复所携带的业务。有两种方式,(1)自动线路倒换:最为简单的自愈形式,其结构有两种,即1∶n与1+1两种。(2)环路保护。 9、SDH网同步方式有主从同步方式、相互同步方式和准同步方式,大都数国家采取主从同步方式。 10、时钟电路的工作模式可以分为正常工作状态、保持工作模式和自由运行状态3种状态模式。 11、当频率>10HZ时的随机变化被称为抖动,反之为漂移。 第六章 1、光监控信道的接口参数:监控波长:1510nm。 2、波分复用结构:利用波长分割原理,将不同的SDH信号赋予不同的中心波长,这样不同波导可以同时共用一根光纤进行信息的传输。 3、WDM网络的关键设备有 (1)光差分复用器OADM(2)光数字交叉连接器OXC(3)光终端复用器OTM。光传送网分为光通道(OCH)层、光复用段(OMS)层和光传输断(OTS)层 4、OADM的功能:波长上、下话路的功能、具有波长转换的功能、具有光中继放大的功率平衡的功能、提供复用段和通道保护倒换功能、具有多业务接入功能。 5、OXC的实现方式:光线交叉连接、波长交叉连接和波长转换连接。 6、影响波分复用系统性能的因素,除系统性能的因素外,有:制作技术和成本限制、串扰影响、稳频、阻塞特性。 7、目前出现的1.6Tbit/s WDM系统中采用波长间插技术,使用C+L波段160个波长,其相邻波长间隔为50GHz。 8、OTN(光传送网)3种保护方式:线性保护、子网连接保护(ODUk SNC)和共享保护环。 9、WDM对光源和光电检测器的要求:一:对光源的要求:(1)激光器的输出波长保持稳定(2)激光器应具有比较大的色散容纳值(3)采用调制技术。二:对光检测器的要求:应具有多波