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光纤通信习题课资料_图文

第0章 绪论

? 一、填空题

光导纤 维(光

1.光纤通信是以为 光波 载频,以为 纤) 传

输介质的通信方式。

2.光通信系统使用电磁波谱中近红外区域的 高频电磁波,其频率约为 300THZ。

3.光纤通信系统的通信窗口的波长范围 是 0.7~1。.7μm

4.光纤通信的最低损耗波长是 1.55μm。零色散 波长是1.31μ。m

二、判断题
1.光发送机的作用是将光形式转化为电信号。 ()
2.确定接收机性能的一个重要参数是接收机灵 敏度。( )
3.对光参数调制,目前大多数光纤通信系统都 采用相位调制。( )
4.光中继器的作用是为了延长通信距离。( )

三、选择题(有一个或多个答案)

1.在光通信发展史上,( )和( )两个难题 的解决,开创了光纤通信的时代。

A 宽带光纤

B 小型光源

C 省源光源

D 低损耗光纤

2.目前光纤通信常用的窗口有( )

A 0.85μm B 2μm C 1.31 μm D 1.55μm

3.目前光纤通信广泛使用的光源有( ) A LED B LD C PCM D PDH 4.光纤通信是以光波为载频,以()为传输
介质的通信方式。 A 电缆 B 无线电磁波 C 光纤 D 红外线

四、简答题
1.光纤通信主要有哪些优点?
答: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.为什么说光纤通信比电缆通信的容量大?
答: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, 但是频率差别很大。光纤通信用的近红外 光(波长约1 μm )的频率(约300THz) 比电波(波长为0.1m—1mm)的频率 (3—300GHz)高3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。

3.简述五代光纤通信所工作的波段和最大通 信容量。
答: 第一代 工作于0.85 μm ,最大通信容量 约500Mb/(s·km);
第二代 工作于1.31 μm ,最大通信容量约 85Gb/(s·km);
第三代 工作于1.55 μm ,最大通信容量约 1000Gb/(s·km);
第四代采用光放大器增加中继距离,采用频 分和波分复用技术增加比特率,最大通信 容量约为2000Gb/(s·km)

第五代以光孤子脉冲为通信载体,以光时分 复用技术(OTDM)和波分复用技术 (WDM)联合复用为通信手段,以超大容 量、超高速率为特征。

4.光纤通信的主要应用是什么? 答: 有线、无线通信网; 构成因特网的计算机局域网和广域网; 有线电视的干线和分配网; 综合业务光纤接入网。

第1章 光纤传输理论
一、填空 1.光纤的导光原理与结构特性可用 射线 理论
与导波理论两种方法进行分析。 2.光纤中,导引模的截止条件为ω =0或 u=0 。 3.单模光纤中不存在 模间色散,仅存在模内色
散,具体来讲可分为 材料色散和波导色散。

4.光纤色散参数的单位为 ps/(nm·km,) 代表 两个波长间隔为 1nm 的光波传输 1km距离 后到达的时间的延迟。
5.对纯石英光纤,在λ =1.276μm 处,材料 色散参数DM=0,在λ =1.31μm 处,色散参 数D=DM+DW=0,这个波长称为 零色散波长。
6.在单模光纤中,由于光纤的双折射特性使 两个正交偏振分量以不同的群速度传输, 也将导致光脉冲展宽,这种现象称 为 偏振模色散(P。MD)

7.单模传输条件是归一化参量 V<2.405 。

8.散射损耗与 光纤材料及 光纤中的结构缺陷有

关。

阶跃型

9渐多.目变模前型 光通纤和信上单常模用光的纤三。种通信光纤为 多模、光纤 10.数值孔径(NA)越大,光纤接收光线的能
力越 强 ,光纤与光源之间的耦合效率就

越 高。

11.允许单模传输的最小波长称为 截止波长。

12.降低延时色散应 减小 NA。

二、判断

1.射线理论可以很好的用以理解多模光纤的导光 原理与特性,特别是当纤芯直径远大于光波波 长时;当纤芯直径与波长可比拟时,应用导波 理论进行分析。 ( √ )

2.V值越大,能够传播的模式越多。(√ )

3.大多数单模光波系统的光纤,其V参数都设计

在4.0~4.2之间。

( ×)

4.波导色散参数Dw在0~1.6μm间都是负值,它使

光纤的零色散波长从1.2 μm向右移动了

30~40nm,总的色散在λ =1.51 μm附近为零。

()

×

5.吸收损耗与光纤材料有关。

(√ )

6.辐射损耗是由光纤几何形状的微观和宏观扰

动引起的。

(√ )

7.数字孔径(NA)越大,光纤从光源吸收的光

能量就越小。

(×)

8.数值孔径与纤芯和包层的折射率分布有关,

而与光纤的直径无关。

(√ )

三、选择
1.从截面上看,光纤基本上由3部分组成 ( A)、( B )、( D )。
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 2.单模光纤只能传输一个模式,即(B ),称
为光纤的基模。
A HE00模 B HE11模 C HE10模 D HE01模

3.对纯石英光纤,在λ =( B )处,色散参数 D=0,这个波长称为零色散波长λ 0. A 1.276μm B 1.3 μm

C 1.463 μm

D 1.467μm

4.限制光纤传输容量(BL 积)的两个基本因素 是(A )和(D )。
A 光纤色散 B 光纤折射 C 光纤衰减 D 光纤损耗 5.光纤的衰减机理主要有三种,即(BCD)()

A 光能量的折射损耗 B光能量的吸收损耗

C 光能量的散射损耗 D光能量的辐射损耗

6.光源产生的光脉冲的载频随时间变化的现象称 为( A )
A 啁啾 B 损耗 C 色散
7.色散导致产生啁啾频率分量,不同频率分量在 光纤内以略微不同的速度传输,导致脉冲展宽。 光纤色散对光脉冲传输特性的影响表现在两个 方面:(A)和(D)
A 色散导致啁啾 B 啁啾导致色散
C 脉冲展宽促进了啁啾 D 啁啾促进了脉冲展宽

四、简答题 影响光纤系统信号传输特性的主要因素是什么?
损耗;色散;非线性; 光源的脉宽与谱宽; 信号本身的速率与带宽

五、计算题 1.计算n1=1.48及n2=1.46的阶跃折射率分布光纤
的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率为 n=1.00,则允许的最大入射角θ max为多少?
解:NA=(n12-n22)1/2=0.2425 最大入射角θ max=arcsin0.2425=14.03°

2.假设阶跃折射率分布光纤n1=1.48及n2=1.478, 工作波长为1550nm,求单模传输时的光纤纤 芯半径,此光纤的数值孔径为多少?光纤端面 光线容许的最大入射角为多少?

解:NA=(n12-n22)1/2=0.0769 最大入射角θ max=arcsin0.0769=4.41°

V = 2pa l

n12 -

n22 =

2p l

a

n1

2D

为保证单模传输 V ? 2.405

a ? 7.72mm

3.均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.50及 n2=1.45,试计算
(1)光纤芯与包层的相对折射率差;
(2)光纤的数值孔径NA;
(3)在1m长的光纤上,由子午光线的光程差所引 起的最大群时延差

解:D = n1 - n2 = 1.50 - 1.45 = 0.033

n1

1.50

NA = n12 - n22 = 1.502 - 1.452 = 0.384

D t max =

L (NA)2 = 2n1c

0.16ns

4.均匀光纤n1=1.50,λ0=1.3μm,计算 (1)若△=0.25,为保证单模传输,其纤芯半径
应取多大?
(2)若取a=5 μm,为保证单模传输,△应取多大?

解:(V 1=)2pa
l

n12 -

n22

=

2p l

a

n1

2D

为保证单模传输 V ? 2.405

a ? 0.47mm

(2)为保证单模传输 V ? 2.405

D ? 0.0022

5.已知均匀光纤芯的折射率n1=1.50,相对折 射率△=0.01,纤芯半径a=25 μm,求:
(1)LP01LP02LP11LP12模的截止波长各为多 少?

(2)若λ0=1μm,光纤的归一化频率V以及其 中传输的模式数量M各为多少?

解:(1) V = 2pa
l

n12 -

n22 =

2p l

a

n1

2D

l

=

2p V

a

n1

2D

? LP01模: V = 0无截止波长; ? LP02模:V 33.832,l c 8.69 截止波长为8.69 μm ? LP11模:V 32.405,l c 13.86截止波长为13.86 μm ? LP12模:V 35.520,l c 6.033 截止波长为6.033 μm (2)

V = 2pa l

n12 -

n22 =

2p a l n1

2D = 33.32

M = V 2 = 555 2

6.光纤在1310nm处的损耗为0.5dB/km,在 1550nm处的损耗为0.25dB/km。假设下面两种 信号同时进入光纤:在 1310nm波长的150 μW 的光信号和在1550nm波长的100 μW的光信号, 试问这两种光信号在8km和20km 处的光功率各 是多少?

解:(1)在8km处,

L1 = 0.5dB / km? 8km 4dB;

L2 = 0.25dB / km? 8km 2dB 由L = - 10 lg P / P0

得4dB = - 10 lg P1 ; 2dB = - 10 lg P2

150mW

100mW

P1 = 59.72mW ; P2 = 63.10mW

? 同理在20km处求得
P1ⅱ= 15mW ; P2 = 31.62mW

7.某特定波长的光信号在光纤中传输3.5km后, 损失其功率的55%,求其光纤的损耗是多 少?(表示为dB/km)
- 10 lg(1- 55%) = a ? 3.5km a = 0.991dB / km

8.假设阶跃折射率光纤的 ,求归一化频率V, 并求出光纤中可以传输的导模数量M。

解: 2?a
V?
?0

n12

? n22

?

2? ?10
1

1.552 ?1.452 ? 34.4

M ? V 2 ? 34.42 ? 591 .68 ? 592 22

由于591<591.68<592,所以,光纤中可以 传输的导模数量为591。

9.阶跃折射率光纤的相对折射率差 ? ? 0.005 ,其 中 n1 ? 1.5,当波长分别为 0.85?m ,1.3?m 和 1.时55?,m
要实现单模传输, 应?小于多少?

解: n n n v ? 2?a

2 ? 2 ? 2?a

2?

1

2

1

? ? 0

0

要实现单模传输,则 v ? 2.405

当 ?0 ? 0.85?m 时

v ? 2?a
n n ? n ?0

2 ? 2 ? 2?a 2? ? 2 ? 3.14a ?1.5 ? 2 ? 0.005 ? 2.405

1

2

1

0.85

0

计算得 a ? 2.17

同理得:

当 ?0 ? 1.3?m 时 a ? 3.32 当 ?0 ? 1.55?m 时 a ? 3.96

第2章 光源与光调制
一、填空 1.在半导体中,费米能级差必须超过 带隙 才能
发生粒子数反转。
2.LD是一种 阈值 器件,它通过受激 发射发 光,具有输出效率 高 、输出光发散 角 窄 、与单模光纤耦合效率 高 、辐 射光谱线 窄 等优点。
3.LED的基本结构可分为两类, 即 面发光LED 、 边发光LED。

3.光与物质相互作用存在三种不同的基本过程, 即光子的 自发辐射 、 受激吸收
和 受激辐射 。 4.温度升高,LED光源线宽 变宽 ,峰值波长
向 长波长 方向移动。

二、判断题
1.在可见光或近红外辐射情况下,在室温状 态下,受激发射居支配地位,因此热光源 不能发出相干光。( × )
2.激光器工作必须离开热平衡状态,因此必 须使用外部能源泵浦,以实现粒子数反转, 这是激光器工作的先决条件。( )√
3.自发辐射输出的是非相干光,受激发射输 出的是相干光波。(√ )
4.半导体光源是通过电子在能级间的跃迁而 发光的。(√ )

三、简答题
1.发光二极管的优缺点? 答
优点:线性度好;温度特性好;使用简单,价 格低,寿命长;
缺点:谱线较宽;与光纤的耦合效率低。
2.激光二极管的优缺点? 答
优点:发光谱线窄;与光纤的耦合效率高; 阈值器件
缺点:温度特性较差;线性度较差;工作寿 命较短。

3.光发送机的主要技术要求有哪些? 答: (1)稳定的输出功率 (2)光脉冲的消光比一般小于0.1 (3)脉冲的上升时间、下降时间和延迟时间
应尽量短 (4)应尽量抑制弛豫振荡

5.半导体发光二极管与半导体激光器发射的光 子有什么不同?

半导体发光二极管是因为自发辐射而发光的, 发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方 向是无规律的,输出具有较宽频率范围的非 相干光;
半导体激光器是因受激发射而发光的,发射的 光子同频、同相、同偏振方向,输出相干光。

6.用方框图表示数字激光发射机的组成。

数字信号入

线路编码

调制电路

光信号出 LD

控制电路

四、计算题
1.设激光器的高能级和低能级的能量各为E1和 E2,频率为f,相应能级上的粒子密度各为N1 和N2。计算
(1)当f=3000MHz,T=300K时,N2/N1为多少? (2)当λ=1μm,T=300K时,N2/N1为多少? (3)当λ=1μm,N2/N1=0.1,环境温度T为多
少?

解:(1)

N2 N1

?

exp

? ??

?

E2 ? E1 kT

? ??

E2 ? E1 ? hf

得 (2)

N2 N1

?

exp

? ??

?

hf kT

? ??

? 0.9995

c

E2 ? E1

? hf

?h
?



N2 N1

?

exp

? ??

?

hf kT

? ??

?

exp

? ??

?

hc
?kT

? ??

? 1.43?10?21

(3)

N2 N1

?

exp

? ??

?

hf kT

? ??

?

exp

? ??

?

hc
?kT

? ??

?

0.1

得 ? hc ? ln ?0.1? ? ?2.303
?kT

T ? hc ? 6253K
2.303?k

2.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Eg=1.43eV, 某一InGaAsP材料的Eg=0.96eV,求它们的 发射波长。

?1

?

1.24 Eg

?

1.24 1.43

?

0.87?m

?2

?

1.24 Eg

?

1.24 0.96

?

1.3?m

一、填空题 第3章 光接收机

1.衡量光接接收机性能优劣的主要技术指标

是 接收机 、 误码率 、带宽 、 动态范围 。

灵敏度

或信噪比

2.光接收机理论的三个中心问题

是 降低输入端 、 提高灵敏度 、 降低误码率 。
噪声
3.接收机中存在的噪声源可分成两类,

即 散粒噪声 和 热噪声 。

4.光接收机的线性通道包括 主放大器 和 低通滤波器。

接收机的带宽主要由 低通滤波器 决定。

二、判断 1.接收机的带宽主要由前置放大器决定。(× ) 2.在接收机中,影响最大的是主放大器产生的噪
声。( ×) 3.光纤、光源和光电检测器是光通信中不可缺少
的三个部件。( √ ) 4.光检测器的响应度是指输入单位光功率信号时
光检测器所产生的电流值。(√ )

三、选择

1.在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是 ( BC)

A. PN光电二极管 B. 光电二极管(PIN)

C. 雪崩光电二极管( APD)

2.光接收机中的散粒噪声包括( ABCD )

A. 量子噪声

B. 暗电流噪声

C.漏电流噪声

D.APD倍增噪声

3.数字光接收机的灵敏度定义为接收机工作于 ( C )的BER所要求的最小平均接收光功率。

A. 10-6 B.10-8 C.10-9 D.10-11

四、简答题 1.光接收机的任务及组成是什么? 答:光接收机的作用是将光信号转换回电信号,
恢复光载波随携带的原信号。 光接收机通常由光电检测器、前置放大器、主放
大器和均衡滤波器等组成,在数字接收机中, 还要增加判决器、时钟提取和自动增益控制。

2.光接收机前端的作用是什么?有哪三种不同的前 端设计方案?各有何特点?
答:光接收机前端的作用是将光纤线路末端耦合到光电二 极管的光比特流转换为时变电流,然后进行预放大,以 便后级进一步处理。
前端设计有三种不同方案:
(1)低阻抗前端:电路简单,不需或需很少的均衡,前 置级的动态范围也较大;但缺点是灵敏度较低,噪声较 高。
(2)高阻抗前端:一般只适用于低速系统。 (3)跨(互)阻抗前端:具有频带宽、噪声低、灵敏度
高、动态范围广等综合优点,被广泛采用。

3.对k<<1和k>>1的材料制作的APD,为减小它 的过剩噪声系数,在设计其结构时应该注意哪 些问题?
答:为减小过剩噪声系数,对k<<1的光电二极 管,应在结构设计上尽量使电子电流注入高场 区,这样不仅可以得到高的雪崩增益(因为电 子电离系数很大),而且可以降低过剩倍增噪 声。反之,若某种材料制作的光电二极管的 k>>1时,应尽量使空穴电流注入高场区,在实 际的二极管中,应尽量避免k=1的情况,这样 可以使倍增噪声较小,增益也比较稳定。

五、计算题 1.已测得某数字光接收机的灵敏度为 Pr ?10?W 求它的dBm值。

解:

Pr (dBm)

?

10

lg

? ? ?

10

?10?3 1

? ? ?

?

?20dBm

2.一个GaAsPIN光电二极管平均每三个入射 光子产生一个电子空穴对。假设所有的电 子都被收集。

(1)计算该器件的量子效率
(2)在0.8μm波段接收功率是10-7W,计算 平均输出光电流。

解:

??1

3

? ? IP / q ? IP hc Pin / h? Pin ?q

IP

?

??q
hc

Pin

?

2.2 ?10?8

A

?

22nA

3.已知(1)Si PIN光电二极管,量子效率? ? 0.7 ,波
长 ? ? 0.85?m ;(2)Ge光电二极管 ? ? 0.4 ? ? 1.6?m 计算 它们的响应度。

解:响应度为

? ? I P ? ?e0 (?A / ?W ) P0 h?

??

IP P0

? ?e0 h?

?

0.7 ?1.6 ?10?19 6.63?10?34 ? 3?108 0.85?10?6

? 0.4786

??

IP P0

? ?e0 h?

?

0.4 ?1.6 ?10?19 6.63?10?34 ? 3?108 1.6 ?10?6

? 0.5148

4.已知放大器的噪参量z=1.05×106,传输光波长 为0.85μm , 用si光电二级管作检测器,其量子 效率η=0.7,计算8.448Mbit/s的二次群光接收机 的灵敏度(误码率要求为10-9,Q=6 )。
解:η=0.7,Q=6, h ? 6.626 ?10 ?34 J ? s,

T

?

1 B

?

1 8.448?106

? 1.18?10?7 s

?

?

c
?

?

3 ?108 0.86 ?10?6

? 3.53 ?1014

pm in

?

Qh? ?T

z1 / 2

? 1.73 ?10?8W

?

?47.6dBm

第四章

4.1光波系统设计
一、填空

1. 点到点连接成最简单的光波系统,称为 。

2. 损耗链对路光波系统传输距离的限制,可用

克服。

光纤放大器

3. 在局域网中使用光纤的意义在于光纤系统能

提供



4. 高速长宽距的离带光宽 波系统主要受

的影响,

而不受光纤损耗的限制。对于色这散种系统,光

放大器不能无限制级联,可采用 和 级

联的方案来延长系统长度。

光放大中继器

光电光中继器

二、简答题 1.光波通信系统的应用可分为哪几类? 答: 点到点连接;广播与分配网;局域网
2.什么叫光波系统的局域网(LAN)? 答:光波系统的许多应用要求在网络中一个
局域内的大量用户相互连接,使任何用户 可以随机地进入网络,将数据传送给其他 用户,这样的网络称为局域网(LAN)。

3.设计一个光纤通信系统需考虑哪些问题? 答: ? 选择路由,设置局站; ? 确定系统的制式、速率; ? 光纤选型; ? 选择合适的设备,核实设备的性能指标; ? 对中继段进行功率和色散预算。

4.给出输入抖动测试原理框图,并简述测试步 骤。

三、计算题 1.设系统平均发射功率 Pt ? ?3dBm ; 接收灵敏度 Pr ? ?42dBm ; 设备余量 M e ? 3dB ; 连接器损耗 ?c ? 0.3dB / 对 ; 光纤损耗系数 ?f ? 0.35dB / km ; 光纤余量?m ? 0.1dB / km ; 每千米光纤平均接头损耗 ?s ? 0.03dB / km 计算中继距离?

L ? Pt ? Pr ? 2?c ? Me ? f ??s ??m
平均发射功率(dBm);接收灵敏度(dBm);连接 器损耗(dB/对);系统余量(dB);
光纤损耗系数(dB/km);每千米光纤平均接头损 耗(dB/km)光纤余量(dB/km)
L(km) 解:

L ? Pt ? Pr ? 2?c ? Me ? ?3 ? (?42) ? 3 ? 2*0.3 ? 74km

? f ??s ??m

0.35 ? 0.03 ? 0.1

2.某1.3μm光波系统,速率为100Mb/s,采用 InGaAsP LED光源,耦合进单模光纤的平 均功率为0.1mW,光纤损耗为1dB/km,每 2km处有0.2dB连接损耗,光纤链路两端各 有一插入损耗为1dB的活动连接器,采用 PIN接收机,灵敏度为100nW,要求保留6dB
系统余量,试做功率预算,确定最大传输 距离。

L?

Pt

? Pr

? 2?c

? Me

10 lg 0.1 ?10 lg 100 ?10?6

?

1

1

? 2?1? 6

?

20km

? f ??s ??m

1? 0.2 / 2 ? 0

3.设104mb/s数字光纤通信系统发射光功率为
-3dBm,接收机的灵敏度为-38dBm,系统余量为 4dB,连接器损耗为0.5dB/对,平均接头损耗为 0.05dB/km,光纤衰减系数为0.4dB/km,光纤损 耗余量为0.05dB/km。计算中继距离。

L ? Pt ? Pr ? 2?c ? Me ? ?3 ? (?38) ? 4 ? 2*0.5 ? 60km

? f ??s ??m

0.05 ? 0.4 ? 0.05

4.根据上题的计算结果,设线路码传输速率 B=168Mb/s,单模光纤色散系数 C(λ )=5ps/(nm·km)。问该系统应采用谱线 宽度σλ (rms)为多少的多纵模激光器作光源?
L ? 60km ? ? ?106 ? 0.115?106 ; B C0 ? ? 168? 5?? ?
? ? ? 2.28nm

4.2 SDH

一、填空题

1.对于同源信号,由于各支路信号是 同步的,因 而复接时不需要进行码速率的调整,这种信 号的复接叫 同步复接。

2.对于异源信号,各支路信号首先要进行码速 率的调整,然后再进行复接,这种复接方法 叫 异步复接 。

3.终段复用器(RM)的基本功能是把 PDH信号复

用进SDH信号,或将

复接成高阶STM-

N线路信号。

低阶SDH支路信号

4.分插复用器ADM的基本功能是从线路信号中 将 低阶信号 信号分出和插入。
5.段开销可分为 复用段 开销和 再生段 开销。

1.试计算STM-1段开销的比特数。 答:STM-1段开销共有:9行×9列=81字节; 比特数为:81 ×8=648bit。

简答: 1.相对于PDH而言,SDH有那些优点? 答:通信容量大
传输性能好 接口标准 组网灵活方便 管理功能强大等优点。

2.什么叫网同步,简要说明SDH采用网同步方 式。
答:就是致使网络中所有节点的时钟频率和相 位都控制在预先确定的容差范围内,以便使 网的各交换节点的全部数字流实现正确、有 效的交换。SDH通常采用主从同步方式。

光放大器
1.光放大器分为哪几类? 答:光放大器有多种类型,与光纤通信直接
有关的包括半导体放大器、非线性放大器、 掺杂光纤放大器等。
非线性放大器包括:光纤喇曼放大器和光纤 布里渊放大器;
掺杂光纤放大器包括:掺铒光纤放大器、掺 镨光纤放大器。

2.简述掺铒光纤放大器的优点。 答:
(1)EDFA的工作波长正好落在1.53~1.56μm范围内, 与光纤最小损耗窗口一致;
(2)耦合效率高,能量转换效率高; (3)增益高,约为30~40dB,增益稳定性好; (4)输出功率大,饱和输出光功率约为10~15dBm; (5)噪声指数小,一般为4~7dB; (6)频带宽,在1.55 μm窗口,频带宽度为20~40nm,
可进行多信道传输,有利于增加容量;
(7)隔离度大,无串扰,适用于波分复用系统; (8)连接损耗低,可低至0.1dB.

一、填空
1.光放大器有多种类型,与光纤通信直接相关的 有 半导体光放大器 和 光纤型光放大器 。
2.光放大器是基于 受激辐射 或受激散射原理,实现 入射光信号放大的一种器件,其机制与激光器 完全相同。
3.EDFA的基本结构主要有: 掺铒光纤 泵浦光源
光耦合器 光隔离器 光滤波器
4.EDFA采用 掺铒离子单模光纤作为增益介质,在泵 浦激光激发下产生 离子数反转,在信号光诱导下 实现 受激辐射放大。

5.光放大器的噪声主要来自它的 自发辐射 ,充分 提高放大信号的信噪比 有利于减小噪声。 6.EDFA的工作波长正好落在 1.53~1.56μm 范围。

简答题:
说明目前光纤通信系统中常使用的放大器有哪几 种,其中哪一种最常用,并且说明它的工作原 理。
答:掺铒光纤放大器、光纤喇曼放大器和半导体 光放大器三种,其中掺铒光纤放大器最常用。 其工作原理为:吸收泵浦光的能量,从基态跃 迁至泵浦态,再以非辐射的方式豫驰至亚稳态, 使亚稳态上的粒子数积累,从而实现粒子数反 转。此时当有的信号光通过已被激活的掺铒光 纤时,亚稳态的粒子以受激辐射的方式跃迁到 基态,从而产生一个与感应光子完全一样的光 子,实现了光在传播过程中不断放大。

填空

相干光通信

1.所谓相干光,就是两个激光器产生的光场具 有 空间叠加 、 相互干涉 性质的激光。

2.相干光通信是指在发射端对光载波进行 幅度 频率、 或 相位 调制;在接收端采用 零差检测或 外差检测 进行解调。

3.实现相干光通信,关键是要有频率稳定、相位和偏振 方向可以控制的 窄线谱激光器 。

4.零差检测的优点是 检测灵敏度高 ,缺点是对相位敏感性高。

5.使用技相术干复光杂系统,光接收机灵敏度提高



10~20dB

波分复用技术
1.当信道间隔和光纤色散小到足以满足相位 匹配条件时, 四波混频 也成为非线性串音 的主要来源。
2.数字相干SCM光波系统的潜力已在许多试 验系统中得到验证,其潜力主要表现 在 多信道广播方面。
3.两个低损耗窗口合在一起,总带宽超 过30THz 。如果信道频率间隔为10GHz,在 理想情况下,一根光纤可以容纳 3000 个信 道。

4.在OTDM中,各个支路脉冲的位置由光学手段 调整,并由 光纤耦合器来合路。
5.FDM与WDM的主要区别是 光载波间隔不同,而 光载波间隔又与每个信道的 传输速率有关。
简答: 多路复用的技术有哪些? 答:多路复用的技术有:
光时分复用(OTDM) 光频分复用(OFDM) 光波分复用(OWDM) 光码分复用(OCDM) 副载波复用(SCM)

光孤子通信
填空 1.光孤子的产生是 群速度色散和 自相位调制间相互
作用时表现出来的一种特殊形式的包络脉冲, 具有 保形稳幅 的传输特性。
2.光孤子通信要求光孤子源提供的脉冲宽度 为 ps 数量级。
3.长距离光孤子传输系统由 光孤子源、光孤子传输光纤、
光孤子能量补偿放大器、 光孤子脉冲信号探测接收单元
四个基本功能单元组成。


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