光纤通信技术 分题型期末考试复习

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n 1，直径为2a ，折射率低的叫包层，其折射率为n 2，直径为2b 。n 1>n 2。

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：n 1 sin θ1=n 2 sin θ2 。

4、全反射的条件： n 1>n 2； θc <θ1<90º 。

5、弱波导光纤：1

21n n -n ≈∆ 。 6、数值孔径:光纤捕捉光射线能力的物理量，用NA 表示。∆=-==2n n n sin 121max 22φNA

7、全反射形成导波的条件：221n n sin 2-≤φ ，是入射角。

8、渐变型光纤的本地数值孔径：()()()a n r n r 22-=

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

12、阶跃型光纤的传输模数量：22V M =。渐变型光纤的传输模数量：4

2max V M =。 13、单模光纤的特性参数：衰减系数o i log 10P P L =∂，单位dB/km 。 14、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。

φ

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