光纤通信原理总复习
光纤通信期末复习提纲——光纤资料文档
光纤通信期末总复习一、总述题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学（不考）要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术语做了整理，可在网络教学平台下载），平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外），2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率v fλ=4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径（NA ）定义，意义3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算Proof::dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB kmγααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数：传输距离当时值就是；单位为=-==--=≈-2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）12212112122ccf f f c f c thenf f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫-∆=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫∆∆== ⎪⎝⎭∆∆∆∆⎛⎫∆=⇒∆=⇒=⎪⎝⎭3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of thewaveguide.L L ττ∆∆⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦''n M L c τλλλ⎛⎫∆=-∆=-∆ ⎪⎝⎭4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念1(1)222c m mc f f f m c mc c f Ln Ln Ln∆∆+=-+=-=2cc oo co c c of ff f ccλλλλλλ∆∆∆∆∆===7、平面边界上的反射，全反射临界角计算1212n n n n ρ-=+221212power reflected R power incidentR n n R n n ρ≡=⎛⎫-= ⎪+⎝⎭分界面上损耗计算什么是消逝场？发生全反射时低折射率材料中仍然有光能量 五、 光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE121n n n -∆=00sin NA n α== 单模光纤的NA 和多模光纤NA 通常哪个更大？光纤包层和纤芯折射率关系是怎样的？2、光纤损耗Losses may be classified as: AbsorptionScattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects目前光纤损耗水平大致是多少？在什么波长？ 光纤三个透光窗口是什么，中心波长分别是多少3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter2a V NA πλ==归一化频率和光斑尺寸关系是什么？4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>1022V N =对于抛物线分布折射率光纤，若V>1024V N =5、单模传播条件2.405V =<aλ<2.4052aNAλπ<6、多模光纤中的畸变阶跃折射率：11211122()()n n n nn n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈ ⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭可知多模阶跃折射率光纤中模式畸变一般情形下远大于GRIN 光纤这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽. 因此总的脉冲展宽:τ∆=modal modal pulse spread τ∆=dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ∆=那么总的色散可计算如下()g M M L τλ⎛⎫∆=-+∆ ⎪⎝⎭由于色散导致的展宽和那几个因素有关？L 、D 、λ∆7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:c (2)2.612.405a NA a NA πλ==8、普通光纤中传输的光信号一般是非偏振的.六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度(能带间隙 bandgap)与辐射波长关系g i P W e η⎛⎫= ⎪⎝⎭P g W i η=2、量子效率定义，计算。
光纤通信复习资料必看
光纤通信复习资料必看(总16页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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WDM5、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。
光纤通信复习（各章复习要点）
光纤通信复习（各章复习要点）光纤通信复习（各章复习要点）第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的⾊散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归⼀化频率，模的数量第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线，测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分3、光电检测器的两种类型4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM2、SDH系统3、再⽣段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理其他1、光孤⼦2、中英⽂全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第⼀章习题⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上（B）⽽是能量集中在芯⼦之中传输。
A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。
A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、⽬前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050B、1550C、2050D、25504、普通⽯英光纤在波长（A）nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消，使⼆者总的⾊散为零。
A、1310B、2310C、3310D、43105、⾮零⾊散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。
光纤通信复习整理
第一章1 什么是光纤通信？光纤通信是以光波作载波，以光纤为传输媒介的通信方式。
2 什么是光纤通信系统？光纤通信系统是以光波作载波，以光纤为传输媒介的通信系统。
3 光纤通信系统的组成强度调制/直接检波（IM/DD)的光纤数字通信系统，主要由发送机，信道，接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
(1)信源：将非电信号转换成电信号(2)调制器（模拟/数字）：将电信号转换成适合传输的形态，将这种信号加载到由载波源产生的载波上。
(3)载波源：产生携带信息并与之一起传播（用LED/LD 产生光载波）(4)信道耦合器：将功率送进信道（低损耗，较大的光接收角）(5)光放大器：放大弱信号的功率(6)中继器（数字系统中）：将微弱的并已失真的信号转换成电信号，然后还原成原来的数字脉冲串。
(7)信道：发送机和接收机之间的传输路径(8)检测器：将光波转换成电流(9)信号处理器：对信号的放大和滤波(10)信宿：接收来自信号处理器的信号，必要时将其转换成声波或者可视图像信源——调制器——载波源——信道耦合器——光放大器——中继器——光放大器——检测器——光放大器——信号处理器——信宿4 dB/dBm 的换算12lg 10P P dB = 级联系统：12lg 1023lg 1034lg 10P P P P P P dB ++= 2lg 10P dBm = 令P1=1mw ，并且P2也以mw 为单位时，可得dBm 值。
5 什么是3dB 损耗？功率变化-3dB 时，称为3dB 损耗。
6 光的属性波动性：将光看成振荡频率很高，波长极短的电磁波（红外光，可见光，紫外光）粒子性：将光看成是由许多的光子组成7 光纤的优点（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输损耗小，中继距离长（3）具有抗射频干扰和抗电磁干扰能力（4）无串音干扰，一定程度可以保证通信的安全性和私密性（5）光纤线径细，重量轻，机械强度大，柔韧性好（6）原材料资源丰富，可节约金属材料（7）耐腐蚀，寿命长（8）绝缘性（9）成本低8 光纤工作波长目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.85um ，1.26—1.75um 的波长区（传输窗口）。
光纤通信 知识点总结
光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。
光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。
本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。
一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。
光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。
2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。
它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。
二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。
2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。
3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。
3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。
4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。
5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。
四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。
2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。
光纤通信复习题(相对完整版)
光纤通信技术复习题（非考试题序）一、填空题P9 1、（1）：光纤通信是指利用（光纤）作为传输介质，实现（光信号）传输的通信方式。
（5）WDM的含义是（波分复用），FTTH的含义是（光纤入户）。
（这是名词解释的题目）SDH:同步数字系统WDM:波分复用系统DWDM：密集波分复用系统OTDR:光时域反射仪P44 1、（3）：未经涂覆和套塑的光纤称为裸光纤，是由（纤芯）和（包层）构成的。
（6）纤芯的折射率n1（大于）（大于或小于）包层的折射率n2。
（7）按折射率分布划分，光纤可分为（阶跃型光纤）、（渐变型光纤）。
（9）光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是（0.85）（1.31）（1.55），最低损耗窗口的中心波长是（1.55）。
（24）按缆芯结构的特点，光缆可分为（层绞式）光缆、（中心管式）光缆和（骨架式）光缆等。
（25）按线路敷设方式分类，光缆可分为（架空）光缆、（管道）光缆、（直埋）光缆、隧道光缆和水底光缆等。
P65 1、（3）：光的发射和吸收行为，包括三种基本过程，即（自发辐射）、（受激吸收）和（受激辐射）。
（8）激光器是由三个部分组成的，即：（工作物质）、（谐振腔）和（泵浦源或激励源）。
（14）发光二级管，发出的是（荧光），光谱的谱线（宽），发散角（大）。
而半导体激光器，发出的是（激光），光谱的谱线（窄），发散角很（小）。
P113 （9）光发送机的消光比越（大）越好，即全“0”时，发光功率越（小）越好，但在实际上，消光比越（大），光接收机的灵敏度会下降。
（10）在光端机中，除了光发送机外，还有（光发射机）机。
（11）当光电检测器受到光束照射时，光束横截面上包括（光子）数目的随机起伏，引起（电子--空穴对）的随机起伏，使光电检测器的（光生载流子）了随机起伏，这种随机起伏产生的的噪声就是量子噪声。
（12）暗电流是指（无光）照射时光电检测器中产生的电流。
（13）光接收机灵敏度是指在保证给定的（误码率）条件下，所需的最（小）平均接收光功率。
(完整word版)光纤通信复习题库(整合版)
光纤通信复习题库（整合版）一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
光纤通信复习 资 料
复习资料1、光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式。
2、光缆大体上都是由缆芯，和三部分组成。
3、光波分复用传输系统有双纤单向传输和两种结构形式4、LED光源主要用于低速，短距离光波系统的情况，而，中采用LD光源。
5、1966年，英籍华人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。
6、光纤的和是限制光纤通信线路中继距离的主要因素7、数值孔径（NA）越大，光纤接受光纤的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越。
8、LED的基本结构可分为两类，即面发光LED 和。
9、光发送机的作用是将转为，并将生成的信号注入。
10、LD是一种阈值器件，它通过受激辐射发光，具有输出功率大，输出光发散角 ,与单模光纤耦合效率，辐射光谱线窄的特点。
11、光波分复用传输系统有双纤单向传输和两种结构形式12、普通单模光纤G.652的零色散波长是，色散位移光纤G.653的零色散波长是。
13、准同步数字体系有两种制式，一种是以 Mb/s为基群的T系列（日美采用）；另一种是 Mb/s为基群的E系列（中国、欧洲采用）14、光纤通信的最低通信窗口波长是，零色散波长是。
15、允许单模传输的最小波长称为。
16、在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为复用。
17、温度升高时，LED光源线宽，峰值波长向方向移动。
18、对光检测器的基本要求是高的，低的和快的。
19、光纤的基本特性参数是和色散，其单位分别是dB/Km和。
20、在光通信发展史上，小型光源和两个难题的解决，开创了光通信的时代。
21、确定接收机性能的一个重要参数是接收机灵敏度，它通常定义为在接收机的条件下，所要求的最小平均接收光功率。
22、光纤通信系统一般采用0.85µm、1.31µm、三种波长窗口。
23、光纤通信用光检测器有和。
24、光波复用器件根据分光原理的不同分为、干涉滤波型和。
25、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，这是激光器工作的先决条件。
光纤通信原理复习大纲
光纤通信原理复习大纲第一章1.什么叫光纤通信？光纤通信的发展大致分为哪几个阶段？以光为载波，光纤为传输媒介的通信叫光纤通信。
发展分为5个阶段：第一代：从基础研究到商业应用的开发时期 (1966~1979)；第二代：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 (上世纪80年代早期)；第三代：进一步提高传输速率和增加传输距离的时期 (上世纪80年代后期初90年代初)；第四代：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 (上世纪90年代之后)；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。
2.光纤通信的优缺点是什么？优点：（1）通信容量大：（2）损耗低、中继距离长；（3）抗干扰能力强；（4）传输误码率极低；（5）保密性强；（6）体积小、重量轻；缺点：（1）有些器件比较昂贵；（2）光纤的机械强度差；（3）不能传输电力；（4）光纤断裂后修复比较困难，需要专用工具；3.光纤通信系统有哪些部分组成？简述各部分的作用。
由发射机、接收机、光纤线路组成；发射机又分为光发射机和电发射机；光发射机的作用是：将输入电信号转化为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度的注入到光纤线路。
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在信道中传输的电信号。
接收机也分为光接收机和电接收机。
光接收机的作用：把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；电接收机的作用：放大和完成与电发射机相反的的变换，包括码型反变换和多路分接；光纤线路：把来自于光发射机的光信号，已经可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
第二章1.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?由于单模光纤不存在模间色散，带宽大，可用于长途传输；又因为光纤的几何尺寸大小与传输光波长在同一数量级，故光纤通信要向长波长和单模光纤发展。
2.子午光线是指始终在包含中心轴线的平面上传播的光线。
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，并采用相关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.不能通过障碍物高锟指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10-6以下，光纤损耗就可以减小到10 。
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。
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 ~ 1675整个范围内都可用来进行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（2），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. 从低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 ，如以太网，信令环和信令总线;(2) 城域网，服务范围100 ，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，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代网络。
(完整版)光纤通信概论考试题及答案
光通信概论总复习1、原子的三种基本跃迁过程是：（ 1、2、4 ）（1）自发辐射；（2）受激辐射；（3）自发接受；（4）受激吸收。
2、光纤型光放大器可分为：（ 1、2、3 ）（1）光纤拉曼放大器（2）掺铒光纤放大器（3）光纤布里渊放大器（4）半导体光放大器3、下面说法正确的是：（ 3 ）（1）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；（2）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；（3）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；（4）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：（ 1 ）（1）V<2.405 ；（2）V>2.405 ；（3）V<3.832 ；（4）V>3.832 。
5、 STM-4一帧的传输速率是（ 1 ）。
（1）9×270×8×8000；（2）9×270×8×8000×4；（3）9×270×8；（4）9×270×8×4。
6、光纤通信主要应用的3个波长是：（1、2、3、4）（1）850nm；（2）1310nm；（3）1550nm；（4）上述全部7、下面说法正确的是：（1、3 ）（1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽；（2）DFB激光器的线宽大于LED的线宽；（3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽；（4）LED的线宽小于DBR激光器的线宽。
8、下面说法正确的是：（1 ）（1）损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（2）当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统；（3）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（4）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。
9、多模光纤中存在的色散：（ 1、2、3、4 ）（1）模间色散；（2）材料色散；（3）波导色散；（4）偏振模色散。
光纤通信复习要点
光纤通信复习要点第⼀章1.光纤通信的定义光纤通信是采⽤光波作为信息载体，并采⽤光导纤维作为传输介质的⼀种通信⽅式。
2.光纤通信的优点频带宽，通信容量⼤；损耗低，中继距离长；抗电磁⼲扰；⽆串⾳⼲扰，保密性好；光纤线径细、重量轻、柔软；原材料资源丰富，可节约⾦属材料；耐腐蚀，寿命长。
3.光纤通信的缺点光纤质地脆、机械强度低；需要⽐较好的切割及连接技术；分路、耦合⽐较⿇烦；弯曲半径不宜太⼩。
第⼆章1.光纤的基本结构：折射率较⾼的芯区、折射率较低的包层、表⾯涂敷层。
2.光纤的分类按传播模式分类：单模光纤尺⼨：光纤的纤芯直径尺⼨扩展到⼏个波长（通常是8～12个波长），并且使纤芯包层折射率差很⼩，只允许传输⼀个基模的光纤。
纤芯直径2a=8～10µm(⽆实际意义)，包层直径2b=125µm 。
优点：带宽极宽、衰减⼩。
应⽤：适⽤于⼤容量的光纤通信。
多模光纤尺⼨：远⼤于光波波长，能传输多个模式的光纤。
纤芯直径2a=50µm，包层直径2b=125µm 。
优点：制造简单、接续容易。
缺点：存在模式⾊散，带宽窄。
应⽤：适应于较⼩容量的光纤通信。
3.光纤的传输特性：损耗特性、⾊散特性、⾮线性效应。
第三章简单题：1.半导体发光的机理：半导体材料具有能带结构⽽不是能级结构。
半导体材料的能带分为导带、价带与禁带。
电⼦从⾼能级范围的导带跃迁到低能级范围的价带，会释放光⼦⽽发光。
2.⾃发辐射由于位于⾼能级E2的原⼦是不稳定的，将⾃发地向低能级跃迁，并释放出能量为h ν = E1 - E2的光⼦，这种辐射称为⾃发辐射。
各个处于⾼能级的粒⼦都是⾃发的、独⽴地进⾏跃迁，其辐射光⼦的频率不同，所以⾃发辐射的频率范围很宽。
⾃发辐射产⽣⾮相⼲光。
3.受激辐射若原⼦原来处于⾼能级E2上，被能量为hv的光⼦激发，将向E1能级跃迁，并产⽣能量为hv的光⼦。
两者同频，同相，同偏振，为相⼲光。
这⼀辐射过程称为受激辐射。
光纤通信原理复习资料
*激光的突出优点：为高度相干光；单色性好，波谱宽度窄；方向性极好；输出功率大。
*模拟信号与数字信号模拟信号——信号幅度电平随时间连续变化。
技术指标：传输带宽、传输信噪比（SNR）或传输载噪比（CNR）、非线性等。
频域特征：带宽、中心频率、幅度及幅度范围等。
数字信号——信号电平随时间周期呈离散分布。
时域特征：信号的编码形式、幅度、脉宽以及上升与下降时间等。
比特时间TB：每个码持续的时间。
比特率B：每秒钟的比特数。
B=1/T B 问题1：将模拟信号转换成数字信号传输，对信道带宽的要求将增加许多倍。
----解决方法：光纤具有巨大带宽资源问题2：宽带模拟信号的数模转换困难。
----解决方法：光纤通信采用数字和模拟两种传输方案*直接调制：用电信号直接调制光源的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现调制。
优点：技术简单，成本较低，容易实现。
缺点：调制速率较低，受激光器的频率特性限制。
*间接调制：把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光。
优点：调制速率高。
缺点：技术复杂，成本较高。
使用场合：大容量的波分复用和相干通信系统。
*光纤的结构纤芯的作用——光波主要传输通道。
包层的作用——为光的传输提供反射面和光隔离；提供一定的机械保护，使光纤的传输性能稳定。
涂敷层的作用——保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
*渐变性折射率光纤虽然沿光纤轴线传输路径最短，但轴线上折射率最大，光传播最慢。
斜光线大部分路径在低折射率的介质中传播，虽然路径长，但传输快。
通过合理设计折射率分布，不同入射角度入射的光线以相同的轴向速度在光纤中传输，同时到达输出端，即所有光线具有相同的空间周期，从而降低模间色散。
*光纤中波动方程的解与模式光纤中的模式为波动方程的一个特定解。
满足一定的边界条件，空间分布不随传播方向而发生变化。
光纤中的模式分为：导模；泄漏模；辐射模。
导模：也称为约束模式。
经历全反射，被局限在光纤纤芯中的模式。
光纤通信期末复习题(湖二师物机学院)
光纤通信复习提纲第一章 光纤的基本理论一、基本概念1、什么叫数值孔径？光纤从光源获得的能量和数值孔径之间有何关联？入射到光纤端面的光并不能全部被光纤传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。
这个角度A 对应的正弦值就称做数值孔径。
数值孔径表征了光纤的激光能力。
数值孔径越大，光纤手机射线的能力越强获得的能量也越多。
NA=∆≈-212221n n n2、什么叫相对折射率差？如何计算？n1光纤纤芯的折射率，n2光纤包层的折射率。
▲=2122212/)(n n n -3、什么叫归一化频率？如何计算？ 表示在光纤中传输的模式数量V=a k n 012∆其中a 表示纤芯的半径 在阶跃光线中模式数量N=2/2V在渐变光纤中模式数量N=4/2V4、什么是自聚焦光纤？其主要特点是什么？折射率是渐变的，n （r ）随着半径r 的增加而减小。
折射率分布指数最佳时可以使全部的子午射线以同样的同样速度在光纤中传播，这种模式色散起了均衡作用从而消除了模式色散。
5、什么是单模光纤？什么是多模光纤？在光纤通信中各适用于什么情形？单模光纤：光纤中之传输一种模式（基模）纤芯直径为4-10um 适用于大容量的长距离的光纤通信系统多模光纤：光线中传输不止一个模式，纤芯直径一般为50um 包层外径为125um 多模光纤适用于中距离，中容量的光纤通信系统。
6、什么是模场直径？它对于光纤传输有何意义？光纤横截面上内光功率减小到其最大值的1/e 的宽度，衡量光纤内光斑大小的物理量模场直径大的光纤，能量在芯子中集中的程度较差包层中存在的光能量角度，光纤弯曲造成的损耗较大不利于光在光线中的传输。
模场直径小的光纤，能量在芯子中集中地程度较好光纤弯曲照成的损耗较小7、什么叫色散？光纤色散的来源有哪些？色散对光纤通信有何影响？光信号在光纤中传输是用于群速度的不同，产生时延差对模拟信号就会产生波形失真，对脉冲信号波形被展宽。
影响：产生误码，限制了光纤通讯线路的最高信息传输速率（通信容量）8、损耗的来源有哪些？光纤通信的三个低损耗窗口是什么？其中损耗最低的窗口是哪一个？这三个窗口主要由什么因素决定？405.2<归一化频率v 202.1/)(2221n n a c -=πλ吸收损耗，散射损耗，弯曲损耗。
光纤通信期末复习重点
一.1 光纤通信的基础：利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信。
光纤通信的载波是光波。
光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频率约为300THZ 频带宽度约为200THZ,在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上.2 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）抗电磁干扰性能好（5）泄漏小，保密性能好（6）节约金属材料，有利于资源合理使用.二1 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. 纤芯和包层的折射率若分别为n1和n2，光能量在光纤中的传输的必要条件：n1>n22 按折射率分类：突变型，浙变型按传输模式分：多模光纤，单模光纤光纤的三种基本类型：（1）突变型多模光纤：纤芯直径2a=50-80um，光线以拆线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大. 适用于小容量，短距离传输.（2）渐变型多模光纤：纤芯直径2a为50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小，适用中等距离传输，中等容量（3）单模光纤：纤芯直径只有8-10um，光线以直线型状沿纤芯中心轴线方向传播. 信号畸变小，适合长距离传输方式.3 光纤传输原理：全反射数值孔径NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△纤芯和包支的相对折射率差△=（n1-n2)/n1NA表示光纤接收和传输光的能力，NA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。
NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量.时间延迟：θ不大时：τ=n1L/c=(n1L/c )*(1+θ1的平方/2) c为光速最大入射角θc和最小入射角0：△τ=θc的平方L/2n1c=(NA*NA)L/2n1c=△n1L/c4 自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P点上渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚集在同一点上，而且这此光线的时间延迟也近似相等。
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• 12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行， ___________列。 • 13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称 为___________。 • 14.光发射机的输出光功率通常是指 ___________。 • 15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在 环境温度变化或器件老化的过程中，稳定 度要求在___________范围内。 • 16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦 结构；b.___________结构；c.双向泵浦结 构。
第三章 光导纤维和光缆
• • • • • • 1、理解光纤的结构和分类，光纤的导光 原理 ； 2、理解阶跃型光纤、渐变型光纤、单模 光纤 ； 3、理解光纤的传输特性； 4、掌握单模光纤的主模和传输条件 。
第四章 光源和光发射机
• 1、理解光的波、粒两重性概念，光与物质 的相互作用，粒子数反转分布及光放大，构 成激光器的必要条件，产生激光振荡的基本 原理 ； • 2、理解半导体激光器的特征，LED与LD异 同点，半导体发光二极管的工作特性； • 3、掌握光源直接调制原理，光发射机的主 要技术指标和各部分作用 。
总复习
按照考核大纲要求： 第一章 概述
1、理解光波、光通信的基本概念； 2、理解光纤通信的基本概念； 3、理解强度调制---直接检波的基本概念； 4、理解光纤通信系统的组成； 5、了解光纤通信的发展方向。
第二章 介质薄膜波导
• 1、理解薄膜波导的结构、波的分类 ；
• 2、运用射线法分析薄膜波导中的导波 。
• 12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行， _270×N_列。 • 13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称 为__激活物质(或增益物质) __。 • 14.光发射机的输出光功率通常是指_耦合 进光纤的功率(或入纤功率)__。 • 15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在 环境温度变化或器件老化的过程中，稳定 度要求在_5%～10% _范围内。 • 16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦 结构；b._反向泵浦_结构；c.双向泵浦结构。
• 1、深刻理解光放大器的分类和掺铒光纤放 大器的结构； • 2、深刻理解掺铒光纤放大器的工作原理和 特性指标 ； • 3、了解掺铒光纤放大器在光纤通信中的应 用。
全国2001年10月光纤通信原理试题
• 一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一 个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母 填在题干的括号内。每小题1分，共10分。) • 1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入 射角θ1必须满足 ( ) • A.θ1>θC13 B.θ1<θC12 • C.90°>θ1>θC12 D.90°>θ1>θC13 • 2.薄膜波导中的单模传输条件为( ) • A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0) • B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0) • C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1) • D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1)
• 3.受激辐射
• 答：处于高能级E2的电子，在受到外来能 量为hf=(E2－E1)的光子激发的情况下，跃 迁到低能级E1，从而发射出一个和激发光 子相同的光子的过程称为受激幅射。
三、名词解释题(每小题3分。共15分)
• • • • • 1.光纤的子午面 2.EDFA的输出饱和功率 3.受激辐射 4.输入抖动容限 5.光接收机子午面 答：通过光纤轴线的平面。 2.EDFA的输出饱和功率 答：当饱和增益下降3dB时所对应的输出
功率值，它表示EDFA的最大输出功率。
二、填空题(每小题1分，共20分)
• 1.利用光波作为载波的通信方式称为 ___________。 • 2.光纤通信的主要优点有：a.__________； b.传输损耗小；c.抗电磁干扰能力强；d.资 源丰富。 • 3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主 要作用是___________。
• 1.利用光波作为载波的通信方式称为__光 通信 _。 • 2.光纤通信的主要优点有： • a._传输频带宽，通信容量大_； • b.传输损耗小； • c.抗电磁干扰能力强； • d.资源丰富。 • 3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主 要作用是将电信号变换成光信号_。
• 17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主 要作用是___________。 • 18.___________和动态范围是光接收机的 两个重要特性指标。 • 19.EDFA泵浦光源的工作波长约为 ___________或1.48μm。 • 20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率 η=70%，一个光子的能量为2.24×10－19 焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。问 该光电二极管的响应度为___________。
• 3.光纤相对折射指数差的定义为( ) • A.Δ=n1－n2 • B.Δ=n2－n1 • C. Δ=(n2 1－n2 2)/2 n2 1 （ n2 1=n1的平方） • D.Δ=(n21－n22)/n21
• 1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波 的入射角θ1必须满足 ( C ) • A.θ1>θC13 B.θ1<θC12 • C.90°>θ1>θC12 D.90°>θ1>θC13 • 2.薄膜波导中的单模传输条件为( B ) • A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0) • B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0) • C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1) • D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1)
• 4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三 层介质构成。 • 5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1xd－ 2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义是表示薄膜 波导中的导波具有___________特性。 • 6.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有 子午光线和___________两类。 • 7.在阶跃型光纤中，当导波远离截止时，导 波的光能量将完全集中在___________中。
• 7.在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光 接收机的灵敏度( A ) • A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 • C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 • 8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为( C ) • A.光中继器的接收光功率 B.电源的电压 • C.光缆线路的色散特性 D.光纤通信系统的误码性能 • 9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( D ) • A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的 电路噪声 • B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 • C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪 声 • D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 • 10.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
• 17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主 要作用是_延长中继距离 __。 • 18._灵敏度__和动态范围是光接收机的两 个重要特性指标。 • 19.EDFA泵浦光源的工作波长约为 _0.98μm __或1.48μm。 • 20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率 η=70%，一个光子的能量为2.24×10－19 焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。问 该光电二极管的响应度为_ 0.5A/W__。 （见书中P122页公式 5-4）
• 8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模块 STM－N，主要步骤是：_映射_、定位、复 用。 • 9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用_时 分复用 _方式来传输监控信号。 • 10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz· km， 距离带宽系数q=0.5，用这种光纤构成16km 的光中继段，则该中继段的总带宽为 _250MHz___。(见书P159页公式6-6） • 11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理 等，在SDH帧结构中设置了_开销比特(或管 理比特) _。
• 7.在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高 光接收机的灵敏度( ) • A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 • C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 • 8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为 ( ) • A.光中继器的接收光功率 B.电源的电压 • C.光缆线路的色散特性 D.光纤通信系统的误码性能 • 9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( ) • A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机 的电路噪声 • B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 • C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路 噪声 • D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 • 10.表示光放大器放大能力的特性指标是( ) • A.功率增益 B.带宽 • C.输出饱和功率 D.噪声系数
第五章 光电检测器和光接收机
• 1、理解半导体的光电效应，PIN和APD 的 结构、原理及工作特性 ； • 2、理解光电检测器的特性，光纤通信接收 机的基本组成； • 3、理解光接收机的主要技术指标和各部分 作用，主要噪声来源，灵敏度和动态范围 。
第六章 光纤通信系统
• • • • • • • • • 1、深刻理解光中继器、监控系统的作用； 2、深刻理解光纤通信系统强度调制、线路码 型； 3、深刻理解光纤通信系统的性能指标 ； 4、深刻理解光纤通信系统设计，计算与验 算； 5、了解光路中的无源器件、光纤模拟通信系 统。
• 8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模 块STM－N，主要步骤是：_________、定 位、复用。 • 9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用 ___________方式来传输监控信号。 • 10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz· km， 距离带宽系数q=0.5，用这种光纤构成 16km的光中继段，则该中继段的总带宽为 ___________。 • 11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理 等，在SDH帧结构中设置了___________。