光纤复习整理分析

光纤复习整理-----郭

1、物质内部三种跃迁过程，半导体激光器发光原理。

工作物质和泵浦源是实现光的自发发射、受激吸收和受激发射的最基本条件。

自发发射：大量处于高能级的粒子，各自分别发射一列一列频率为ν=(E2 -E1) /h ) 的光波，但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，沿所有可能的方向传播。各光子彼此无关。 LED

受激发射：处于高能级：E2的粒子受到光子能量为ε的光照射时，粒子会由于这种入射光的刺激而发射出与入射光一模一样的光子，并跃迁到低能级 E1上。

有相同的偏振方向和传播方向。 LD

受激吸收:低能级粒子吸收光子能量跃迁至高能级。

2、LD 采用双异质结结构的好处：（简答题）

双异质结中存在的禁带宽度的差加强了对载流子的限制作用，存在的折射率差加强了对光子的限制作用，对光子和载流子限制作用的加强，提高了载流子的利用效率，减小了光子的损失，因而激光器的阈值电流降低，激光器的输出功率提高。

3、常用的线路编码码型：扰码、字变换码、插入型码。

mBnB码的缺点是在信号传输速率不变的情况下提高了线路信号传输速率。

4、PIN与APD的工作原理

PIN：让中间吸收层尽量较厚，扩散区尽量变薄是降低扩散分量，提高响应速度的一种方法。APD：利用雪崩倍增效应实现内部电流增益的半导体光电转换器件。（不改变量子效率）5、接收机灵敏度基本概念

光接收机灵敏度是表征光接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能力。

6、光隔离器

用途：放置于激光器及光放大器前面，防止系统中的反射光对器件性能的影响甚至损伤，即只允许光单向传输。

结构：由起偏器、检偏器和旋光器组成。（填空题）

7、SDH帧结构的组成部分及其作用（简答题）

1）信息净负荷，作用：STM-N帧中放置各种业务信息的地方。

2）段开销，作用：对STM-N整体信号流进行性能监控。

3）管理单元指针，作用：定位低速信号在STM-N帧的净负荷中的位置，使低速信号在高速信号中的位置可预知。

8、段开销中的主要字节及其功能

（1）定帧字节：A1、A2

（2）网管数字通信通路(DCC)字节：D1—D12

（3）公务联络字节：E1、E2

（4）误码监测B1字节、B2字节

（5）同步状态字节：S1

9、SDH网元设备类型: TM类型（端到端）、ADM类型（网络中间）、REG类型（再生器或中继器）。

10、SDH的网同步：（伪同步和主从同步）是解决频率同步的两种方法。

11、SDH的同步时钟类型：基准主时钟（G.811规定）、转接局时钟（G.812）、端局从时钟（G.812）、SDH网络单元时钟（G.81S）。

12、同步状态字节S1能反映时钟状态

13、SDH的网络保护：通道1+1保护：（保护颗粒可以为AU4/TU3/TU12）、复用段1+1保护（保护颗粒为AU4）、复用段1:1保护（可以在保护通路上开通低优先级的额外业务）

14、二纤通道保护环形网（对网络速率没有任何限制，网络容量固定为STM-N 、 环上无节点数目限制，倒换时间短）。

15、二纤复用段保护环形网（网络容量为STM- N ×K/2，其中STM-N 为网络速率，K 为网元数目。环上最多存在16个ADM 网元，倒换时间稍长）

16、WDM 的应用代码：nWx-y-z ，其中n 是最大波长数、W 是传输区段（W=L ，V 或U 代表长距离、很长距离和超长距离）、x 代表所允许的最大区段数（x>1）、y 是该波长信号的最大比特率（y=4或16分别代表STM-4或STM-16）、z 代表光纤类型（z=2,3,5分别代表G.652、G.653、G.655）。

17、EDFA （光波分复用系统）的工作波长范围（1530-1565nm ） 18、WDM 系统的监控技术：带外监控信道波长（1510+/-10nm ）、带内监控系统（1532+/-4.0nm ） 19、ITUT 提出的三种模型： （1）假设参考连接（HRX ）。（最长的HRX 全长为27500km ）（填空） （2）假设参考数字链路（HRDL ） （3）假设参考数字段（HRDS ）

20、低速时的两个性能指标（误码秒，严重误码秒），高速的性能指标（误块秒比，严重误块秒比，背景误块比）。（填空）

习题整理：

2-1. 光纤产生衰减的原因是什么？衰减对通信有什么影响？

在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm ，光波经过5Km 长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，求该光纤的衰减系数

α为多少？

答：1、光纤产生衰减的原因是：光纤中存在损耗。 损耗包括：①吸收损耗；②散射损耗；③辐射损耗； 2、衰减限制了系统的传输距离。 3、

()o

i

P P L lg

10=λα （dB/Km ）

()()()

Km dB P P nm i

i /25.0%251lg 510

1550≈-=α

2-2. 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？ 答：1、瑞利散射是由于光纤内部的密度不均匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还要小。

光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。

2、瑞利散射损耗R α的大小为：

4

λαA

R =

。瑞利散射系数A ，取决于纤芯和包层的

相对折射率差∆。所以

R α的大小与波长λ和相对折射率差∆有关。

2-3.光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？

答：1、光纤的色散是由于光纤中所传输的光信号不同的频率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的传输信号畸变的一种物理现象。

2、色散会导致传输光脉冲的展宽，继而引起码间干扰，增加误码。对于高速率长距离光纤通信系统而言，色散是限制系统性能的主要因素之一。

2-4.光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色散？多模传输光纤中主要是什么色散？

答：1、从产生机理而言，光纤中的色散主要包括：材料色散、波导色散和模式间色散；

2、单模光纤中主要是波导色散；

3、多模光纤中主要是模式间色散。

注：偏振模色散可以理解为特殊的模式色散，但在速率较低的系统中影响较小。

2-7.何谓模式截止？光纤单模传输的条件是什么？单模光纤中传输的是什么模式？其截止波长为多大？阶跃折射率光纤中线性极化模LP11模对应的是什么矢量模？ 答：1、对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大，不能传输。

如果一个传输模，在包层中不衰减，也就是表明该模是传过包层而变成了辐射模，则就认为该传播模被截止了。所以一个传播模在包层中 衰减常数W=0时，表示导模截止。

2、光纤单模传输的条件是：归一化频率V ≤2.405。

3、单模光纤中传输的是LP01模，对应的矢量模是HE11模。

4、其截止波长由下式计算：408

.222

2

21n n a C -=

πλ

5、LP11模对应的矢量模是TE01,TM01,HE21。

2-8. 由光源发出的

m μλ31.1=的光，在m a μ9=，01.0=∆，45.11=n ，

光纤折射率分布为阶跃型时，光纤中导模的数量为多少？ 若光纤折射率分布为2=α

的渐变型时，其导模的数量为多少？（传播模式的归一化频率

2

2

212n n a

V -=

λ

π）

解：

()

2

11212

22122n n n a

n n a

V ⋅∆--=

-=

λ

πλ

π

()83.845.101.045.145.131.1922

2≈⨯--⨯=m m μμπ

光纤中导模的数量：2

22

V g g N ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=