(完整版)光纤通信简答题

光纤通信简答题

1-2 光纤通信有哪些优点

光纤通信具有许多独特的优点，他们是：

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。

2-6 什么是光纤的色散？对通信有何影响？多模光纤

的色散由什么色散决定？单模光纤色散又有什么色散决定

答：色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。

对于多模光纤，主要是模式色散。对于单模光纤，只有色度色散和偏振模色散。

2-7 光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么

答：数值孔径（Numerical Aperture，NA）定义为

=（2.2.3）

NA n

NA表示光纤接收和传输光的能力，NA（或αmax）越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。对无损耗光纤，在αmax 内的入射光都能在光纤中传输。NA越大，纤芯对光能量的束缚能力越强，光纤抗弯曲性能越好。但NA越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量，所以要根据使用场合，选择适当的NA。

3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什

么

答：1,、连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸活动连接的器件。

2、跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。

3、接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性固定连接。

3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种

耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。

3-6 简述马赫-曾德尔幅度调制器的工作原理

答：最常用的幅度调制器是在L iN b O 3晶体表面用钛扩散波导构成的

马赫-曾德尔（M-Z ）干涉型调制器，如图3.5.5所示。使用两个频率相同但相位不同的偏振光波，进行干涉的干涉仪，外加电压引入相位的变化可以转换为幅度的变化。在图3.5.5（a ）表示的由两个Y 形波导构成的结构中，在理想的情况下，输入光功率在C 点平均分配到两个分支传输，在输出端D 干涉，所以该结构扮演着一个干涉仪的作用，其输出幅度与两个分支光通道的相位差有关。两个理想的背对背相位调制器，在外电场的作用下，能够改变两个分支中待调制传输光的相位。由于加在两个分支中的电场方向相反，如图 3.5.5（a ）的右上方的截面图所示，所以在两个分支中的折射率和相位变化也相反，例如若在A 分支中引入π/2的相位变化，那么在B 分支则引入-π/2相位的变化，因此A 、B 分支将引入相位π的变化。

假如输入光功率在C 点平均分配到两个分支传输，其幅度为A ，在输出端D 的光场为

()()()t A t A t A E ωφφωφωcos cos 2cos cos output =-++∝ （3.5.5）

输出功率与2output E 成正比，所以由式（3.5.5）可知，当0=φ时输出功率最大，当2π=φ时，两个分支中的光场相互抵消干涉，使输出功率最小，在理想的情况下为零。于是

()()

φφ2out out cos 0=P P （3.5.6） 由于外加电场控制着两个分支中干涉波的相位差，所以外加电场也控制着输出光的强度，虽然它们并不成线性关系。

3-11 光开关的作用是什么？主要分为哪两类

答：光开关的功能是转换光路，以实现光信号的交换。光开关可以分为两大类：一类是机械式光开关，也包括微机械光开关；另一类光开关是固体光开关。

4-1 简述半导体发光基理

答：在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。如果占据高能带（导带）c E 的电子跃迁到低能带（价带）v E 上，就将其间的能量差（禁带能量）v c g E E E -=以光的形式放出，如图4.2.1所示。这时发出的光，其波长基本上由能带差E ∆所决定。能带差E ∆和发出光的振荡频率o v 之间有hv E =∆的关系，h 是普朗克常数，等于

6.625⨯10-34 J ⋅s 。由c v λ=得出

1.2398hc E E

λ==∆∆（μm ） （4.2.1） 式中，c 为光速，E ∆取决于半导体材料的本征值，单位是电子伏特（eV ）。

4-11 半导体激光器的基本特性是什么

答：半导体激光器的基本特性有阈值电流、温度特性、波长特性。 半导体激光器属于阈值性器件，即当注入电流大于阈值点时才有激光输出，否则为荧光输出。半导体激光器的阈值电流th I 和输出功率

是随温度而变化，另外，激光器的发射波长也随温度而变化。激光器的波长特性可以用中心波长、光谱宽度以及光谱模数三个参数来描述

4-17 LED 和LD 的主要区别是什么

答：LED 本质上是非相干光源，它的发射光谱就是半导体材料导带和价带的自发辐射谱线，所以谱线较宽。对于用GaAlAs 材料制作的LED ，发射光谱宽度约为30~50 nm ，而对长波长InGaAsP 材料制作的LED ，发射谱线为60~120 nm 。因为LED 的光谱很宽，所以光在光纤中传输时，材料色散和波导色散较严重，这对光纤通信非常不利。

LD 有多模激光器和单模激光器之分。多模激光器指的是多纵模或多频激光器，模间距为0.13~0.9 nm 。通常高速传输系统用的半导体激光器的频谱宽度为 5 nm 。单模激光器的频谱宽度因为很窄，所以称为线宽，它与有源区的设计密切相关。

5-9 数字光接收机主要由哪几部分组成

答：数字光接收机的原理由三部分组成，即由光电探测和前置放大器部分、主放大（线性信道）部分以及数据恢复部分组成。

6-2 EDFA 有几种泵浦方式？哪种方式转换效率高？哪种噪声系数小