光纤通信复习材料(汇总

光纤通信复习材料(2015年12月11日)

一、填空题(仅供参考，个人乱感觉，)

1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础

2、光纤传输是以激光光波作为信号载体，以光纤作为传输媒质的传输方式。

3、光纤通常由纤芯、包层和涂敷层三部分组成的。

4、光纤色散主要包括材料色散、模式色散、波导色散和偏振模色散。

5、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散

6、采用渐变型光纤可以减小光纤中的模式色散。

7、光纤通信的最低损耗波长是1.55um ，零色散波长是1.31um

8、光纤通信中常用的低损耗窗口为0.85um、1.31um、1.55um 。

9、HE11模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。

10、色散的常用单位是 ps/(km.nm) ， G.652光纤的中文名称是标准单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。（G.651多模渐变型、G.653色散移位光纤、G.654 1.55um损耗最小的单模光纤、G.655非色散移位光纤）

11、光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声和放大器噪声等。

12、光与物质作用时有受激吸收、受激辐射和自发辐射三个物理过程

13、光纤通信系统中最常用的光检测器有：PIN光电二极管和雪崩光电二极管

14、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。

15、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。

16、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约

17、LD是一种阈值器件，它通过受激发射发光，而LED通过自发发射发光。

二、简答题(个人感觉觉得7、11、12、13比较重要，)

1、光纤通信的优点

①容许频带很宽，传输容量很大

②损耗很小，中继距离很长且误码率很小

③重量轻，体积小

④抗电磁干扰能力好

⑤泄露小，保密性能好

2、数字光纤通信的优点

①抗干扰能力强，传输质量好

②可以用再生中继，延长传输距离

③适用各种业务传输，灵活性大

④容易实现高强度的保密通信

⑤数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化，微型化，

增强设备可靠性

3、DFB激光器与F-P激光器相比，具有以下优点(课本57页)

①单纵模激光器

②光谱宽度窄，波长稳定性好

③动态谱特性好

④线性好

4、发光二极管具有的工作特性(课本58页)

①光谱特性

②光束的空间分布

③输出光功率特性

④频率特性

5、光隔离器的工作原理(课本72页)

隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好，目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范围为40～50 dB。

工作原理图如下

6、光发射机的基本

组成

①光源②调制电路和控制电路③线路编码电路

7

(1) 在码流中，出现“１”码和“0”码的个数是随机变化的，因而直流分量也会发生随机波动(基线漂移)，给光接收机的判决带来困难。

(2) 在随机码流中，容易出现长串连“１”码或长串连“0”码，这样可能造成位同步

(3) 不能实现在线(不中断业务)的误码检测，不利于长途通信系统的维护。

采用要进行线路编码的原因(2点)以及数字光纤通信线路编码要求(3点)

数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有：

(1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。

(2) 能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“１”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0

(3) 能提供一定的冗余度，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应尽量减小冗余度，以免占用过大的带宽。

8、SDH帧结构和功能(课本106页，问字节数)

SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。图5.5 给出SDH 帧的一般结构。一个STM-N帧有9行，每行由270×N个字节组成。这样每帧共有9×270×N个字节，每字节为8 bit。帧周期为125 μs，即每秒传输8000帧。对于STM-1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行

先左后右。

9、EDFA掺铒光纤放大器的优点(工作原理和应用习题7-1有)

EDFA

(1)(1500～1600 nm)；其主体是一段光纤(EDF)，与传输光纤的耦合损耗很小，只有0.1 dB

(2) 增益高，约为30～40 dB; 饱和输出光功率大，约为10～15 dBm; 增益特性与光偏振状态无关。

(3) 噪声系数小，一般为4～7 dB; 用于多波长信道传输时，隔离度大，串扰小，适用于波分复用系统。

10、WDM光波分复用技术的概念

其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。

11、WDM的主要特点

①充分利用光纤的巨大带宽资源

②同时传输多种不同类型的信号

③节省线路投资

④降低器件的超高速要求

⑤高度的组网灵活性、经济性、和可靠性

12、相干光系统的优点和关键技术

(1) 灵敏度提高了10～20 dB，线路功率损耗可以增加到50 dB。

(2) 由于相干光系统出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，

可以实现大容量传输，非常适合于CATV分配网使用。

(1) 必须使用频率稳定度和频谱纯度都很高的激光器作为发射光源和接收机本振光源。

(2) 匹配技术。相干光系统要求信号光和本振光混频时满足严格的匹配条件，才能获得

13、要实现OTDM，需要解决的关键技术有:

①超短光脉冲光源

②超短光脉冲的长距离传输和色散抑制技术

③帧同步及路序确定技术

④光时钟提取技术

⑤全光解复用技术

1-1光纤通信的优缺点各是什么？

与传统的金属电缆通信、磁波无线电通信相比，光纤通信具有如下有点：

（1）通信容量大。首先，光载波的中心频率很高，约为2×1014Hz，最大可用带宽一般取载波频率的10%，则容许的最大信号带宽为20000 GHz（20 THz）；如果微波的载波频率选择为20 GHz，相应的最大可用带宽为2GHz。两者相差10000倍。其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十GHz*km；采用波分复用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍。目前，单波长的典型传输速率是10 Gb／s，一个采用128个波长的波分复用系统的传输速率就是1.28 Tb／s。

（2）中继距离长。中继距离受光纤损耗限制和色散限制，单模光纤的传输损耗可小于0.2 dB／km，色散接近于零。

（3）抗电磁干扰。光纤由电绝缘的石英材料制成，因而光纤通信线路不受普通电磁场的干扰，包括闪电、火花、电力线、无线电波的干扰。同时光纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰。这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。

（4）传输误码率极低。光信号在光纤中传输的损耗和波形的畸变均很小，而且稳定，噪声主要来源于量子噪声及光检测器后面的电阻热噪声和前置放大器的噪声。只要设计适当，在中继距离内传输的误码率可达10-9甚至更低。

此外，光纤通信系统还具有适应能力强、保密性好以及使用寿命长等特点。

当然光纤通信系统也存在一些不足：

(1)有些光器件(如激光器、光纤放大器)比较昂贵。

(2)光纤的机械强度差。为了提高强度，实际使用时要构成包含多条光纤的光缆，

在光缆中要有加强件和保护套。

(3)不能传送电力。有时需要为远处的接口或再生的设备提供电能，光纤显然不

能胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线。

(4)光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。

1-2 光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分作用。

光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成(参看图1．4)。发射机又分为电发射机和光发射机。相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。电发射机的作用是将信(息)源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等：光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数(如光的强度)。光纤线路把来自于光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。光接收机把从光纤线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号。光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机相反的变换，包括码型反变换和多路分接等。

1-4 简述未来光网络的发展趋势及关键技术。

未来光网络发展趋于智能化、全光化。其关键技术包括：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、WDM复用技术和全光网络技术。

1-5 光网络的优点是什么?

答光网络具有如下的主要优点：

(1) 可以极大地提高光纤的传输容量和结点的吞吐量，以适应未来宽带(高速)通信网的要求。

(2) 光交叉连接器(oXC)和光分插复用器(OADM)对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种业务和多种通信模式的、透明的光传送平台。

(3) 以波分复用和波长选路为基础，可以实现网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高度灵活性和生存性的光传送网。

光网状网具有可重构性、可扩展性、透明性、兼容性、完整性和生存性等优点，是目前光纤通信领域的研究热点和前沿。

3-20 什么是粒子数反转?什么情况下能实现光放大？

答假设能级E1和E2上的粒子数分别为N1和N2，在正常的热平衡状态下，低能级E1上的粒子数N1是大于高能级E2上的粒子数N2的，入射的光信号总是被吸收。为了获得光信号的放大，必须将热平衡下的能级E。和E：上的粒子数N1和N：的分布关系倒过来，即高能级上的粒子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子数反转分布。

当光通过粒子数反转分布激活物质时，将产生光放大。

3-21 什么是激光器的阈值条件?

答对于给定的器件，产生激光输出的条件就是阈值条件。在阈值以上，器件已经不是放大器，而是一个振荡器或激光器。

3-24什么是雪崩倍增效应?

答雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压(约100~150 V)，在PN结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重复，使载流子和反向光生电流迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。

4-1 激光器(LD)产生弛张振荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消除这两种现象的产生?

答当电流脉冲注人激光器后，输出光脉冲出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡。弛张振荡的后果是限制调制速率。当最高调制频率接近弛张振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最高调制频率应低于驰张振荡频率。

某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象。自脉动频率可达2 GHz，严重影响LD的高速调制特性。

4-2 LD为什么能够产生码型效应?其危害及消除办法是什么？

答半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲和输入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为光电延迟时间。当光电延迟时间与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小。严重时可能使“1”码丢失，这种现象称为码型效应。码型效应的特点是在脉冲序列中，较长的连“0”码后出现“1”码，其脉冲明显变小而且连“0”码数目越多，调制速率越高，这种效应越明显。码型

效应的消除方法是用适当的“过调制”补偿方法。

4-9 数字光接收机量子极限的含义是什么？

光接收机可能达到的最高灵敏度，这个极限值是由量子噪声决定的，所以称为量子极限。

4-10 已测得某数字光接收机的灵敏度为10 pw，求对应的dBm值。

解 P w=10 lg[

min(mW)]=-20 dBm

4-12 光接收机中有哪些噪声？

答光接收机中主要有两种噪声：

第一种光检测器的噪声，包括量子噪声、暗电流噪声及由APD的雪崩效应产生的附加噪声。这是一种散弹（粒）噪声，由光子产生光生电流过程的随机性所引起，即使输入信号光功率恒定时也存在。

第二种热噪声及前置放大器的噪声，热噪声是在特定温度下由电子的热运动产生，任何工作于绝对零度以上的器件都是存在的，在光接收机中主要包括光检测器负载电阻、前置放大器输入电阻的热噪声。前置放大器的噪声，严格说来，也是一种散粒噪声，但因这是由电域的载流子的随机运动引起的，可以通过噪声系数或噪声等效温度与热噪声一并进行计算，所以在本书中就将前置放大器的噪声和电阻热噪声合称为前置放大器的噪声。

4-15 光发射机中外调制方式有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？

答外调制有电折射调制器、电吸收MQW调制器和M—Z干涉型调制器。

内调制的优点是简单、经济、易实现，适用于半导体激光器LD和发光二极管LED；缺点是带来了输出光脉冲的相位抖动(即啁啾效应)，使光纤的色散增加，限制了容量的提高。

外调制的优点是可以减少啁啾，不但可以实现OOK方案，也可以实现ASK、FSK、PSK 等调制方案；缺点是成本高，不易实现。

5-2 SDH的特点有哪些？SDH帧中AUPTR表示什么？它有何作用？

答与PDH相比，SDH具有下列特点：

(1)SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520 Mb/s；4个STM-1同步复接组成STM-4，传输速率为4×155.52 Mb/s = 622.080 Mb/s；16个STM-1组成STM-16，传输速率为2488.320 Mb／s，以此类推。一般为STM-N，N=1，4，16，64。由于速率等级采用统一标准，SDH就具有了统一的网络结点接口，并可以承载现有的PDH（E1、E3等）和各种新的数字信号单元，如ATM信元、以太链路帧、IP分组等，有利于不同通信系统的互联。

(2)SDH传送网络单元的光接El有严格的标准规范。因此，光接El成为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互联，不同厂家的产品可以互通，这有利于建立世界统一的通信网络。另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了硬件，降低了网络成本。

(3)在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能检测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。

(4)采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。

(5)采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，这既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。SDH 采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。

SDH帧中的AU PTR指的是管理单元指针，它是一种指示符。主要用于指示载荷包络的第一个字节在帧内的准确位置（相对于指针位置的偏移量）。采用指针技术是SDH的创新，

结合虚容器的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。

7-1 EDFA工作原理是什么?有哪些应用方式?

掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理：在掺铒光纤(EDF)中，铒离子有三个能级：其中能级1代表基态，能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发态，能量最高。当泵浦光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态（1->3）。但是激发态是不稳定的，铒离子很快返回到能级2。如果输入的信号光的能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的铒离子将跃迁到基态(2->1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光能量的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。

EDFA的应用，归纳起来可以分为三种形式：(1)中继放大器。在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长传输距离。(2)前置放大器。此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收灵敏度。作为前置放大器，要求噪声系数尽量小。(3)后置放大器。此放大器置于光发射机后面，以提高发射光功率。对后置放大器的噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数。

7-2对于980 nm泵浦和1480 nm泵浦的EDFA，哪一种泵浦方式的功率转换效率高?哪一种泵浦的噪声系数小?为什么?

980 nm泵浦方式的功率转换效率高，980 nm泵浦的噪声系数小，因为更容易达到激发态。7-4光交换有哪些方式?

答光交换主要有三种方式：空分光交换、时分光交换和波分光交换。空分光交换的功能是使光信号的传输通路在空间上发生改变。空分光交换的核心器件是光开关。光开关有电光型、声光型和磁光型等多种类型，其中电光型光开关具有开关速度快、串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的。时分复用是把时间划分成帧，每帧划分成N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一条光纤上。为了实现时隙互换，首先使时分复用信号通过分接器分离出各路信号，然后使这些信号通过不同的光迟延元件，最后用复接器把这些信号重新组合起来波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的。为了实现波分交换，N条输入光纤承载的波分复用光信号首先分别通过解复用器(分波器)分为W个不同波长的光信号，然后所有N×W个波长用空分光交换器进行交叉连接，最后由复用器(合波器)复接到N条输出光纤上。在没有波长变换器的条件下，需对应每个波长配置一个空分交换器，所以共需W个。

7-5光弧子通信的原理是什么?

光弧子是经光纤长距离传输后，其宽度保持不变的超短(ps数量级)光脉冲。光弧子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光弧子作为载体的通信方式称为光弧子通信。光弧子通信的传输距离可达上万千米，甚至几万千米，目前还处于试验阶段。光弧子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲，即光弧子流，作为信息的载体进入光调制器，使信息对光弧子流进行调制。被调制的光弧子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后，进入光纤进行传输。为克服光纤损耗引起的光弧子减弱，在光纤线路上周期地插入EDFA，向光弧子注入能量，以补偿因光纤传输而引起的能量消耗，确保光弧子稳定传输。在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光弧子所承载的信息。

光波分复用的原理

光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，

并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术

光波分复用WDM技术的主要特点

1充分利用光纤的巨大带宽资源2同时传输多种不同类型的信号3降低器件的超高速要求4节省线路投资

5高度的组网灵活性、经济性和可靠性

相干光系统主要优点和关键技术

(1) 灵敏度提高了10～20 dB，线路功率损耗可以增加到50 dB。如果使用损耗为0.2 dB/km 光纤，无中继传输距离可达250 km (2) 由于相干光系统出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以实现大容量传输，非常适合于CATV分配网使用 (1) 必须使用频率稳定度和频谱纯度都很高的激光器作为信号光源和本振光源。 (2) 匹配技术。相干光系统要求信号光和本振光混频时满足严格的匹配条件，才能获得高混频效率，这种匹配包括空间匹配、波前匹配和偏振方向匹配。

光时分复用原理和关键技术

OTDM是在光域上进行时间分割复用，一般有两种复用方式：比特间插(Bit-interleaved)和信元间插(Cell-interleaved), 比特间插是目前广泛被使用的方式，信元间插也称为光分组(Optical Packet)复用。

(1) 超短光脉冲光源 (2) 超短光脉冲的长距离传输和色散抑制技术 (3) 帧同步及路序确定技术

(4) 光时钟提取技术 (5) 全光解复用技术

光纤通信实验材料

实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法 二、实验内容 1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线 2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率 三、实验仪器 1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台 2、FC接口光功率计1台 3、FC-FC单模光跳线 1根 4、万用表1台 5、连接导线 20根 四、实验原理 光源是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。 光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面：首先，光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内，要求材料色散较小。其次，光源输出功率必须足够大，入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三，光源应具有高度可靠性，工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四，光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五，光源应便于调制，调制速率应能适应系统的要求。第六，电—光转换效率不应太低，否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七，光源应该省电，光源的体积、重量不应太大。 作为光源，可以采用半导体激光二极管（LD,又称半导体激光器）、半导体发光二极管（LED）、固体激光器和气体激光器等。但是对于光纤通信工程来说，除了少数测试设备与工程仪表之外，几乎无例外地采用半导体激光器和半导体发光二极管。 本实验简要地介绍半导体激光器，若需详细了解发光原理，请参看各教材。 半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 半导体激光器的特性，主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间t r、t f等。除上述特性参数之外，有时也把半导体激光器的工作电压、工作温度等列入特性参数。

《光纤通信技术》模拟试题

《光纤通信技术》模拟试题 一、填空（共10题，每题3分） 1、均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力。 2、单模光纤的色散包括材料色散和波导色散。 3、线极化波是指波的电场矢量空间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波 ，以 LP 表示。 4、在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的和分布是一种近似的TEM 波。 5、在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐射、受激吸收、受激辐射。 6、谐振腔的谐振条件是2 11ln 21r r L G +==内αα。 7、光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声、啁啾声。 8、发送机的消光比是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比. 9、判决器和时钟恢复电路和起来构成码形成电路。 10、STM-N 帧结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。 11、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于4 2 V 。 12、当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。 13、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。 14、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。 15、在SDH 帧结构中，段开销是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 三、画图题（共1题，每题10分） 1、画出采用直接调制的数字光纤通信光发射端机的方框图。 见教材P 100 四、问答题：（共1题，每题15分） 1、什么是模分配噪声？它是如何产生的 五、计算题：（共3题。共35分） 1、.已知阶跃光纤的n 1=1.62，n 2=1.52, 试计算：相对折射率Δ （2）数值孔径 (1）22 221222162 .1252.162.12?-=-=?n n n (2)56.006.0262.121=??=?=n NA 2、计算STM-1帧结构中段开销SOH 的容量(速率)。

光纤通信期末考试复习资料

1·在激光器中，光放大是通过（A）粒子数反转分布….谐振腔来实现的。 2·下列哪些不是要求光接收机有动态接收范围原因（C）系统可能传输多种业务在不同的系统中3·光在通信中要从光纤的…试用中，需要（C）光隔离器 4·使用连接器进行光纤链接时，若接头不连续会造成（D） 光功率一部分散射损耗以反射形式返回发送端。 5·在系统发射机的调制器前加一个扰码器的作用是（A）保证传输的透明度出现。 6·将光限制在有包层的光纤中的作用原理是（Ｂ）在包层折射边界上的全内反射。 7·下列现象时光色散造成的（B）随距离的…扩展 8·光纤相对折射指数差的定义为（C）Δ=(n1^2-n2^2)/(2*n1^2) 9 ·不宜在光中传输的的波形为（Ｂ）HDB3码 10·单模光纤在信号波长处…20ps/(nm·km)-5ps(nm·km)则光线的总色散为（5ps(nm·km)）11·激光是通过什么产生的（C）受激辐射 12·在光纤通信系统的光中继器中，均衡器的作用是（）均衡成有利于判决的波形。 13·随着输入光功率的逐步增加，EDFA输出光功率的变化趋势为（A）先逐步增大，后保持不变。14·通常根据传播方向上有无电场分量…..分成三类即（D）IE波，TM波，EH波 15·在弱导波阶跃光纤中，导波传输的条件为（B）Ｖ＞Ｖｃ 16·表征光纤色散程度的物理量是（B）时延差 17·利用光放大器是（B）为了补偿光纤损耗 18·EDFA在做光中继器使用时，其主要作用（A）光信号放大再生 名词解释 1. 多模光纤：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 m左右），适用于中容量、 中距离通信。光纤的单模工作条件为0＜V≤2.4048多模工作条件为V＞2.4048 2. 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适用于大容 量、长距离通信。 3. 子午光线：若入射光线与光纤轴心线相交，则称为子午光线。 4. 斜射光线：若入射光线与光纤轴心线无论在光纤的入射端面上还是在光纤内部都不相交， 则称为斜射光线。 5. 数值孔径: 入射到光纤端面的光线并不能全部被光纤所传输，只是在光纤端面临界入射角 范围内的入射光可以在光纤内传输，取这个角度的正弦值称为数值孔径。 6.mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB， 称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内 输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码 7.4B1H码：将输入的二进制码每4比特分为一组，在每组时间宽度内，按照一定的要求分 别插入补码C、帧码F、公务码Sc、监控码M、数据码D和区间通信码S等（这些码统称 为H码）构成4B1H码。 8. 受激吸收：在外来入射光的作用下，处在低能级上的电子可以吸收入射光子的能量而跃 迁到高能级上。 9. 波分复用：为了使若干独立信号能在一条公共光通路上传输，而将其分别配置在分立的 波长上的复用 10. 阶跃光纤：其纤芯和包层的折射率分别为不同的常数，在纤芯和包层的交界面上折射率 有一个台阶型突变。 11. 渐变光纤：纤芯折射率随纤芯半径变化的关系呈渐变分布的曲线形状。

光纤通信复习题要点

第一章 光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程 广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相矢技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分 光通信发展受阻的原因：1 ?光向四面八方散射时，光强减弱2.不能通过障碍物 高银指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10上以下，光纤损耗就可以减小到10 dB/km 再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km o 光纤通信得以快速发展重要条件：1 ?低损耗光纤2.光源(半导体激光器) 全波光纤：能够在1260?1675nm整个范围内都可用来逬行DWD光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑 1 ?低损耗光纤的研制成功2.连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一?种玻璃丝，其材料是石英(SiO2),是通信网络中信息的优良传输介质 光纤通信的发展趋势1 ?光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展 2. 从^?速系统向高速系统发展 3. 从陆地向海地发展 4. 从光传输电交换向网络的全光化发展 5. 向光纤技术和以太技术结合的方向发展 光纤通信的优点： 1. 频带宽、传输容量大 2. 损耗小、中继距离长 3. 重量轻、体积小 4. 抗电磁干扰性能好 5. 泄漏小、保密性好 6. 节约金属材料，有利于资源合理使用 传统上，以服务范围把网络分为三类: (1)局域网，服务范围2 km，如以太网，信令环和信令总线； ⑵ 城域网，服务范围100 km，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统； (3)广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。 三代网络技术比较 1 ?全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限； 2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络 3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号逬行交换，这就是未来的第三代网络。 网络接入技术： 1 .xDSL 2.HFC 3.APON/EPON 4.AON 光具有两种特性:1.波动性2.粒子性 用光导歼錐进行迥倍址早就哪一年由谁提出爭 劭用密別禅(迸行通信盘卑祖1966年由英盈华人為锥提：1

光纤通信技术试题及答案2

试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。

2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤；

光纤通信的优点

专业考试（选择+填空+简答+专业英语翻译）考的是通信的知识，涉及点网络知识（不是很多），记住的题目大概如下： 问答题是（10分/题）1.光纤通信的优点 2.CDMA软切换的优缺点 名词解释（5分/题） 1.ATM（异步传输模式） 2.这题忘记了 1.光纤通信的优点 (现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点： 1.频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1. 7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。 2.损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。 3.抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。 4.无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。 5.光纤线径细、重量轻、柔软。光纤的芯径很细，约为0.1mm，它只有单管同轴电缆的百分之一；光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。利用光纤这一特点，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多，例如18管同轴电缆1m 的重量为11kg，而同等容量的光缆1m重只有90g，这对于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信更具有重要意义。还有，光纤柔软可挠，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。 6.光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。光纤的材料主要是石英(二气化硅)，地球上有取之不尽用之不竭的原材料，而电缆的主要材料是铜，世界上铜的储藏量并不多，用光纤取代电缆，则可节约大量的金属材料，具有合理使用地球资源的重大意义。光纤除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点，其缺点是质地脆、机械强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可以克服的，它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很快，它已深刻地改变了电信网的面貌，成为现代信息社会最坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。

光纤通信复习整理

1-1 什么是光纤通信?目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤，它工作在电磁波的哪个区，波长范围是多少？对应的频率范围是多少? 光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长范围为0.8～1.8μm，对应的频率范围为167～375THz。 2-9 构成激光器的三个基本条件是什么?并说明 构成一个激光器需要如下三个要素如图所示： （1）激光工作物质：要有能实现粒子数反转发布的物质。 （2）激励：要实现粒子数反转，还必须从外界输入能量，使工作物质中有尽可能多的粒子数吸收能量后从低能级跃迁到高能级。 （3）光学谐振腔：要产生激光，必须选择传播方向和频率一定的某一光信号优先放大，而把其他方向和频率的光信号加以抑制。为了获得单色性、方向性都很好的激光，通常在激活介质的两端放置相互平行的发射镜，这对发射镜为端面的腔体叫做光学谐振腔 3-7什么是光纤的色散?为什么说光纤的色散会限制系统的通信容量? 信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，从而引起色散，也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，即光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种观象就称为色散。 光纤色散是光纤通信的另一个重要特性，光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。因此制造优质的、色散小的光纤，对增加通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。 3-8 单模光纤色散的大小与哪些因素有关?色散系数的单位是什么?色散的大小用什么来表示?其单位是什么? 单模光纤色散的大小与色散系数D、传输距离L和光源发光的波长范围Δλ有关。 对于单模光纤，色散的大小用时延差来表示，色散系数D工程上单位采用ps/(nm·km)。4-6光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么?二者有什么联系? 响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换能力的物理量。但是，它们的分析角度 不同。二者的关系为 0e R hf η = 5-5 目前可以使用的外调制方式有几种，分别是什么?并说明?为什么采用外调制方式? 有三种：电光调制声光调制磁光调制 电光调制的基本工作原理是晶体的线性电光效应。 声光调制是利用介质的声光效应制成的。 磁光调制是利用法拉第效应得到的一种光外调制。 对光源进行内调制的优点是电路简单容易实现。但是，若在高码速下采用这种调制方法时，将使光源的性能变坏，如使光源的动态谱线增宽，造成在传输时色散增加，从而使在光纤中所传脉冲波形展宽，结果限制了光纤的传输容量。采用外调制方式可以克服上述

《光纤通信技术》试题.doc

2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤

输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，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'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器

光纤通信实验资料报告材料

实验1 数字发送单元指标测试实验 一、实验目的 1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求 2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法 3.了解数字光发端机的消光比的指标要求 4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法 二、实验仪器 1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台 2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根 4.示波器1台 5.850nm光发端机1个 6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根 三、实验原理 四、实验容 1.测试数字光发端机的平均光功率 2.测试数字光发端机的消光比 3.比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响 五、实验步骤 Ａ、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试 1.伪随机码的产生：伪随机码由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块。将PCM编译码模块的4.096MH Z时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接，NRZ信号输出端T980将产生4M速率24－1位的伪随机信号，用示波器观测此信号。将此信号与1550nm光发模块输入端T151连接，作为信号源接入1550nm光发端机。 2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1550nm信号。 3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。 4.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。用K60接通电源，用用示波器从T504观测此信号，将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化，将此信号接到T151，作为伪随机信号接入光发端机。 6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。 7.将P1，P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。 Ｂ、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试 8.信号源仍用4M速率24－1位的伪随机信号，与1310nm光发模块输入端T101连接。 9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1310nm信号。 10.将BM1拨至数字，BM2拨至1310nm。 11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。 12.用万用表在T103和T104监控R110（阻值为1Ω）两端电压，调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。 13.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源，请参看系统简介中的数字信号源模块部分。用示波器从T504观测此信号，连接T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。 15.将P1，P0代入公式2-1式即得1310nm数字光纤传输系统消光比。 16.重复9-15步，调节电位器W101，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的平均光功率及消 光比填入下表。

光纤通信复习

光纤通信复习题 杨超2015.12.09 一、填空 1、目前光纤通信常用的窗口有0.85μm、1.31微米和1.55μm。 2、损耗使光信号幅度减小，色散使光信号脉冲减宽。 3、光纤的原理与结构特性可用射线理论和波导理论两种方法分析。 4、谐振腔具有正反馈作用。 5、半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知某一InGaAsP材料的0.96eV,则它的发射波长为1.29μm 。 6、PIN光电二极管比PN光电二极管的耗尽层宽。 7、1966年7月，被誉为光纤之父的英籍华人高锟博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 8、在光纤通信的发展史上，光导纤维和半导体激光器两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。 9、半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的1.43Ev,则它的发射波长为0.87μm。 10、半导体材料能级结构不是分立的单值能级，而是具有一定宽度的带状结构，称为能带。 二、简答 1、什么是光纤通信？ 光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。 2、光纤按照不同的标准可以分为哪些类？ 阶跃型多模光纤、渐变型多模光纤、单模光纤。 3、什么是色散?光纤中存在哪些色散? 色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 4、简述TE模，TM模，TEM模。 TE模（横电模）：电场完全分布在与电磁波传播方向垂直的横截面内，磁场具有传播方向分量的波型； TM模（横磁模）：磁场完全分布在与电磁波传播方向垂直的横截面内，电场具有传播方向分量的波型）； TEM模（横电波模）：电磁波的传输方向上没有电场和磁场分量的波导模式）。 5、什么是光子的自发辐射，受激吸收，受激辐射？ ①、自发辐射：在高能级E2的电子是不稳定的，即没有外界的作用，也会自动的跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁为自发辐射； ②、受激吸收：正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁为受激吸收； ③、受激辐射：在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁为受激辐射。 6、光纤通信系统对光检测器的基本要求是什么？

光纤通信复习资料必看

复习提纲 第一章知识点小结： 1.什么是光纤通信？3、光纤通信和电通信的区别。 2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。 第二章知识点小结 1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。 2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。 3、弱导波光纤的概念。 4、相对折射率指数差的定义及计算。 5、突变多模光纤的时间延迟。 6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。 7、归一化频率的表达式。 8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。 第三章知识点小结 1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。 2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？ 3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。 4、什么是粒子数反转分布？ 5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。 6、静态单纵模激光器。 7、半导体激光器的温度特性。8、DFB激光器的优点。 9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。 11、光电二极管的工作原理。12、PIN和APD的主要特点。 13、耦合器的功能。14、光耦合器的结构种类。 15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？ 17、光隔离器的结构和工作原理。 第四章知识点小结 1、数字光发射机的方框图。 2、光电延迟和张驰振荡。 3、激光器为什么要采用自动温度控 4、数字光接收机的方框图。 5、光接收机对光检测器的要求。 6、什么是灵敏度？ 7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？ 9、数字光纤通信读线路码型的要求。10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。 第五章知识点小结 1、SDH的优点。 2、SDH传输网的主要组成设备。 3、SDH的帧结构（STM-1）。 4、SDH的复用原理。 5、三种误码率参数的概念。 6、可靠性及其表示方法。 7、损耗对中继距离限制的计算。8、色散对中继距离限制的计算。 第七章点知识小结 1、光放大器的种类 2、掺铒光纤放大器的工作原理 3、掺铒光纤放大器的构成方框图 4、什么WDM？ 5、光交换技术的方式 6、什么是光孤子？ 7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式 9、相干光通信技术的优点 光纤通信复习 第一章 1.什么是光纤通信？ 光纤通信，是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式 2.光纤通信和电通信的区别。

光纤通信技术试题1及答案

一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理.

光纤通信复习资料

1、SDH传送网主要涉及（ A ）两层。 A：电路层和通道层 B：电路层和传输媒质层 C：通道层和传输媒质层 D：段层和物理层 2、下列（ C ）不属于发送机参数。 A：消光比 B：最小边模抑制比 C：动态范围 D：最大-20dB带宽 3、下列哪一种吸收属于光纤的本征吸收?( A ) A.SiO 的吸收 B.OH-的吸收 2 C.Cu2+的吸收 D.V3+的吸收 4、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A. 0.85μm和1.3μm B. 0.85μm和1.48μm C. 0.98μm和1.48μm D. 0.98μm和1.55μm 5、表示光放大器放大能力的特性指标是( A ) A.功率增益 B.带宽 C.输出饱和功率 D.噪声系数 6、下列现象是光纤色散造成的，是（ B ） A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 码的原因是( A ) 7、光纤数字通信系统中不能传输HDB 3 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 8、目前光纤通信系统中广泛使用的调制─检测方式是( D ) A.相位调制—相干检测 B.强度调制—相干检测 C.频率调制—直接检测 D.强度调制—直接检测 9、STM—4传输一帧所用的时间为( A ) A.125μs B.250μs C.375μs D. 500μs 10、在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不．属．于．插入比特码的是( C) A.mB1P B.4B1H C.5B6B D.mB1C 11、2.5G系统中（ B ）监控的是整个STM-16的信号传输状态。 A：SOH B：RSOH C：MSOH D：POH 12、（ B）是用来完成各种速率接口适配功能的信息结构单元。 A：虚容器 B：容器 C：支路单元 D：管理单元 13、SDH的速率等级不包括（ C ） A：STM-1 B：STM-4 C：STM-8 D：STM-16 14、下列信号中，不能为SDH所容纳的是（ C ） A：2M B：6M C：8M D：45M 15、目前，通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是(C ) A.多成分玻璃 B.石英和塑料 C.石英 D.塑料

(整理)光纤通信复习题13

《光纤通信》自测题 第一章 一、填空题 通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是、和。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的区，波长范围为。 二. 选择题（有一个或者多个答案） 1. 目前光纤通信常用的窗口有（）。 A、0.85 μm B、2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm 2. 目前纤光通信常用的光源有（）。 A、LED B、LD C、PCM D、PDH 3. 光纤通信是以光波为载波，以（）为传播介质的通信方式。 A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线 三、简答题 1．光纤通信有哪些优点？ 2．为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？ 3．光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答案： 一、光纤光波0.85 μm 1.31 μm 1.55 μm近红外区0.7～1.7μm 二、1、ACD 2、AB 3、C 三、1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和维护，价格 低廉。 2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波，但频率差别很大。光纤通信用的近红外光（波长约1μm）的频率（约300THz）比电波（波长为0.1m～1mm）的频率（3～300GHz）高三个数量级以上。载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。 第2章 一、填空题： 1．光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。 2．单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。 3. 光纤通信的最低损耗波长是（），零色散波长是（）。 4.单模光纤中不存在（）色散，仅存在（）色散，具体来讲，可分为（）和（）。 5、光缆大体上都是由（）、（）和（）三部分组成的。 6、允许单模传输的最小波长称为（）。 7、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（），光纤与光源之间的耦合效率就越（）。 二、选择题（多选） 1、从横截面上看，光纤基本上由３部分组成：（）、（）、（）。 A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层 E、外面的包层

光纤通信教案

课程教案 （2015—2016学年第二学期） 课程名称：光纤通信 授课学时： 44学时 授课班级：电子信息工程13级 任课教师：

教案（首页）

第2章光纤与光缆 （一）教学内容： 基本光学定律和定义，光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，圆波导的模式理论，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。 重点：光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，单模光纤的基本原理，光 纤材料和制造基本原理。 难点：圆波导的模式理论 （四）概述 对光纤的结构和分类做简单介绍,对光纤的导光原理采用射线法和标量近似解法进行重点分析。对单模光纤的结构特点、主模及单模传输条件进行讨论。介绍光纤的传输特性及特殊光纤。

教学环节教学过程 引言 本章课程的讲授 在整个通信技术的发展中传输介质始终是人们需要不断研究和改进的课题，光通信从19世纪前就已得到应用，但由于没有找到合适的传输介质，使得光通信无法充分发挥其优点。1966年英籍华人科学家C.K.Kao发表论文提出可以利用纯度极高的石英玻璃作为传输煤质来传送光信号，从而拉开了光纤通信技术飞速发展的序幕（C.K.Kao博士也因此成就获得2009年Nobel物理学奖）。近半个世纪来，人们对光纤的结构、制造工艺不断改善，使得光纤的传输性能越来越优良，光纤已经成为现代长途干线网络信息传输的首选传输介质。 本章将对光纤进行详细的讨论，使学生对光纤通信课程建立较好的基本理解。 在讲授基本内容之前请学生回答自己对实际生活中所接触的光纤光缆的认识和理解，大家在什么地方用过光纤呢？家里或宿舍上网时信息是通过什么进行传输或如何进行传输的呢？通过提问对学生进行较好的引导，让学生上课时很快提高兴趣。 2.1 光纤的结构和分类 2.1.1 光纤的结构 光纤有不同的结构形式。目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为，直径为2b。 让学生自行思考为何要采用这种结构？提问！强调纤芯和包层的折射率很接近、差值不能太大。 采用芯包结构的目的： （1）进行全反射，减小散射损耗。 （2）增加纤芯的机械强度。 （3）保护纤芯不受外界的污染。 1 n 2 n

光纤通信技术知识点简要(考试必备)

光纤通信. 1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。 2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤 3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。 4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法 5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤. 6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是 光纤最重要的传输特性：损耗限 制系统的传输距离, 色散则限制 系统的传输容量. 7.色散是在光纤中传输的光信 号，由于不同成分的光的时间延 迟不同而产生的一种物理效 应. 色散的种类：模式色散、材 料色散、波导色散. 8. 波导色散纤芯与包层的折射 率差很小，因此在交界面产生全 反射时可能有一部分光进入包 层之内，在包层内传输一定距离 后又可能回到纤芯中继续传输。 进入包层内的这部分光强的大 小与光波长有关，即相当于光传 输路径长度随光波波长的不同 而异。有一定谱宽的光脉冲入射 光纤后，由于不同波长的光传输 路径不完全相同，所以到达终点 的时间也不相同，从而出现脉冲 展宽。具体来说，入射光的波长 越长，进入包层中的光强比例就 越大，这部分光走过的距离就越 长。这种色散是由光纤中的光波 导引起的，由此产生的脉冲展宽 现象叫做波导色散。 9. 偏振模色散：实际光纤不可避 免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆 度和内部残余应力，使两个偏振 模的传输常数不同，这样产生的 时间延迟差称为偏振模色散或 双折射色散。 10. 损耗的机理包括吸收损耗和 散射损耗两部分。吸收损耗是 由SiO2材料引起的固有吸收和 由杂质引起的吸收产生的。散射 损耗主要由材料微观密度不 均匀引起的瑞利散射和由光纤 结构缺陷(如气泡)引起的散射产 生的。瑞利散射损耗是光纤的固 有损耗，它决定着光纤损耗的最 低理论极限。 11.光线的损耗：（1）吸收损耗： a.本征吸收损耗：紫外吸收损 耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损 耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散 射损耗 a线性散射损耗：瑞利散 射，光纤结构不完善引起的散射 损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲 率半径比光纤的直径大得多的 弯曲 b.微弯：微米级的高频弯 曲，微弯的原因：光纤的生产过 程中的带来的不均；使用过程中 由于光纤各个部分热胀冷缩的 不同；导致的后果：造成能量辐 射损耗. 与宏弯的情况相同，模 场直径大的模式容易发生微弯 损耗 12. 柔性光纤的优点：1. 对光的 约束增强 2. 在任意波段均可实 现单模传输：调节空气孔径之间 的距离 3. 可以实现光纤色散的 灵活设计 4. 减少光纤中的非线 性效应5. 抗侧压性能增强 13. 光纤的制作要求（1）透明（2） 能将其拉制成沿长度方向均匀 分布的具有纤芯-包层结构的细 小纤维；（3）能经受住所需要 的工作环境。光纤是将透明材料 拉伸为细丝制成的。 14. 光纤预制棒简称光棒，是一 种在横截面上有一定折射率分 布和芯/包比的的透明的石英玻 璃棒。根据折射率的不同光棒可 从结构上分为芯层和包层两个 部分，其芯层的折射率较高，是 由高纯SiO2材料掺杂折射率较 高的高纯GeO2材料构成的，包 层由高纯SiO2材料构成。制作 方法: 外部气相沉积法；气相轴 相沉积法；改进的化学气相沉积 法；等离子化学气相沉积法。 15. 光缆基本要求：保护光纤固 有机械强度的方法，通常是采用 塑料被覆和应力筛选。光纤从高 温拉制出来后，要立即用软塑料 进行一次被覆和应力筛选，除去

《光纤通信》习题解答(陈柏年)

《光纤通信》习题解答 浙江传媒学院陈柏年 第一章概述 1、1.1什么是光纤通信？简述光纤通信的发展历程？ ?解：光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信是以光波作为传输信息的载波、以光纤作为传输介质的一种通信方式。也就是说，光纤通信是将待传送的语音、图像和数据等信号调制在光载波上，然后通过光纤进行传输的一种通信方式。 ?光纤通信的发展粗略分为如下几个阶段： （1）第一阶段（1966-1976年），从基础研究到商业应用的开发时期。在这个时期，实现了短波长（0.85μm）低速率（45-140Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。 （2）第二阶段（1976-1986年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31μm和1.55μm），实现了工作波长为1.31μm、传输速率为140-565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为10-50km。 （3）第三阶段（1986-1996年），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55μm色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达 2.5-10Gb/s，无中继传输距离可达100-150km。 （4）第四阶段（1996年-至今），开展研究光纤通信新技术。采用光放大器增加中继距离和采用波分复用增加传输容量。现在10Gb/s、40Gb/s的系统也已商用化。 1.2 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？ ?解：光纤通信能够成为现代的主要通信方式，是归因于光纤通信具有以下突出的优点： ①通信速率高（单波长速率已达10Gb/s以上），传输容量大（光波具有很高的频率，约1014Hz，一根光纤可同时传输几十个波长) ；