光纤通信原理期末简答题

1.试画出IM-DD数字光纤通信系统的组成方框图，并简要说明每部分的组成。

2.简述PIN光电二极管的工作原理？
答：在反向偏置时，PN结附近有相当高电场的耗尽层，耗尽层两边的电场基本为零，在耗尽层内激发的光生载流子（电子-空穴对）立即被电场分开，并以极高速度向相反方向运动，从而在偏置电路中形成光电流。

3.试画出光接收机的组成方框图，并简单说明每部分的功能。

答：
①光接收机前端：光电检测器和前置放大器作用：是将光纤线路末端耦合到光电检测器的光比特流转变为时变电流，然后进行预放大，以便后一级进一步处理。

②线性通道由一个高增益的主放大器和一个均衡滤波器组成，还包括峰值检测和自动增益控制(AGC)电路，用来控制放大器增益。

③数据恢复电路由判决电路和时钟恢复电路组成，如果需要与电端机接口，还需要解码、解
扰和编码电路。

判决电路和时钟恢复电路的任务是把线性通道输出的升余弦波形恢复成数字信号。

4.掺铒光纤放大器的放大原理是？
答：泵浦光与Er3+离子相互作用及亚稳态的长寿命实现了粒子数反转。

当信号光子通过掺铒光纤，与Er3+离子相互作用发生受激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多，产生信号放大作用。

5.简述外调制中电光调制原理?
答：工作原理是晶体的线性电光效应。

电光效应是指电场引起晶体折射率的变化的现象，能够产生电光效应的晶体称为电光晶体。

外加电场变化时，引起电光晶体(如铌酸锂)的折射率的变化，从而达到电光调相的结果。

6.光电检测器件为什么必须加反向偏压？
答：①可以迅速分离光生载流子，减少电子-空穴二次复合的可能性
②可扩大耗尽层的宽度，使对光子的吸收更充分；
③降低了暗电流的产生，提高了灵敏度
7.模拟信号是如何转换成数字信号的？
答：PCM编码包括取样、量化、编码三个步骤.
第一步（取样）：必须以固定的时间间隔度模拟信号进行取样，把原信号的瞬时值变成一系列等距离的不连续脉冲。

第二步（量化）：用一种标准幅度量出每一取样脉冲幅度大小，并用四舍五入的方法把它分配到有限个不同的幅度电平上去。

第三步（编码）：用一组组合方式不同的二进制脉冲代替量化信号。

8.画出同步传输体系中STM-1的帧结构示意图，并说明每部分的功能
1 3SOH
STM-1净负荷
（含POH)
4AU-P
TR
5
9
SOH
9×1261×1
270×1
(1)段开销(SOH)。

段开销是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64kb/s的容量)，主要用于运行、维护和管理，如帧定位、误码检测、公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。

根据传输通道连接模型，段开销又细分为再生段开销(RSOH)和复接段开销(MSOH)。

前者占前3行，后者占5～9行。

第四行9个字节用作管理单元指针(AU-PTR)
(2)信息载荷(Payload)。

信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。

在Payload中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理，这些字节称为通道开销(POH)。

(3)管理单元指针(AU PTR)。

管理单元指针是一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。

9.干涉滤光片型和FP型光滤波器的共同点和区别
答：共同点：均由两个高反射面构成，工作原理都是基于多光束干涉效应，FP腔也是半导体激光器的基本组成部分。

不同点：干涉滤光片是在一块介质片两边镀多层介质膜构成，而FP型滤波器是由两块镀有高反膜的介质片平行放置而成。

前者固定间隙，因而中心波长仅能通过角度调谐而做微小的改变，后者可以通过改变间隙而作宽范围的中心波长调谐。

10.直接调制和外调制的区别是什么？并用示意图画出二者的区别。

11.光隔离器的原理是什么？
答：光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作基于法拉第旋转的非互易性。

其工作物质具有大的旋光系数，工作物质前后端各放置一个相互垂直的偏振片以实现起偏与检偏。

光信号通过工作物质单程引起的偏转角为45度，这样双程产生的偏转角恰好为90度，从而避免了回波的通过，实现了隔离的目的。

12.均衡滤波器的作用及原理？并画出经均衡滤波器后的波形图。

作用：均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，使之成为有利于判决的码间干扰最小的升余弦波形。

均衡滤波器是必不可少的。