光纤通信复习

第一章概述

1.光纤通信有哪些优点？P3-4

2.光纤通信系统的构成（最基本组成：光发送机，光接收机，光纤线路）P6

5.光发送机其核心部件？主要采用哪两种器件？P6

3.为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种。P7

4.色散位移光纤在波长λ为？处损耗和色散最小。P7

6.光接收机的的核心？其广泛使用的器件类型？P7

5.PDH准同步数字体系基群传输速率为：？，其也称为E1，即30/32路PCM。P7

第二章光纤传输理论及传输特性

1.光纤包层和纤芯折射率的关系?（n1和n2的大小关系）P9

2.ITU-T规定的光纤型号包括：G.651光纤（多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、

G.653（色散位移光纤）、G.654（低损耗光纤）、G.655（非零色散位移光纤）P10

3.光缆构成三部分？P11

4.光纤矢量模式分类：P24

当m=0时，可以得到两套独立的分量，一套是Hz、Hr、Eφ，Z向上只有H分量，称为TE模；一套是Ez、Er、Hφ，Z向上只有E分量，称为TM模。

当m>0时，Z向上既有Ez分量，又有Hz分量，称之为混合模。若Z向上的Ez分量比Hz分量大，称为EH mn模；若Z向上的Hz分量比Ez分量大，称为HE mn模。

5.问答：何谓模式截止？P24

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。如果一个传播模，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的衰减常数W=0时，表示导模截止。

（1）m=0

(1)当n=1,u=2.40483,此时TE01，TM01模截止

(2)当n=2,u=5.520083,此时TE02，TM02模截止

因为截止时,W=0,V=u。此时V（Vc）称为归一化截止频率。

（2）m=1

(1)当n=1,u=0,是HE11模的截止频率；

(2)当n=2,u=3.83,是HE12模的截止频率；

HE 11模的截止频率为0，也就意味当其他模式截止时它仍能传输，所以称其为基模。

6.弱导光纤和线性极化模 P30

光纤包层的折射率n 2仅略低于纤芯层的折射率n 1，即它们的相对折射率差△＝(n 1-n 2)/n 2<<1，这样的光纤称之为弱导光纤。

在弱导光纤中场的纵向分量和横向分量相比是很小的，电磁场几乎是横向场，电磁场也几乎是线性极化的。此时我们可以用标量近似法来分析阶跃折射率光纤中的模式。在△<<1的条件下，用标量近似法得到的模式就是线性极化模，称之为LP 模。

(1) m=0

(1)当n=1,u=0,此时LP01模的截止频率；

(2)当n=2,u=3.83171,此时LP02模的截止频率；

LP01模的截止频率为0，也就意味当其他模式截止时它仍能传输，所以称其为基模。

7. 问答：线性极化模LP 和矢量模的对应关系P33

单模光纤中传输的是LP01模，对应的矢量模是HE11模。

LP11模对应的矢量模是TE01，TM01，HE21。

8.

问答：光纤单模传输的条件是什么？P33 单模光纤传输条件：归一化频率 例：阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52，n 2=1.48，纤芯半径a=6μm ，工作波长λ=1.55μm ，求光纤的归一化频率V ？

9.截止波长由下式计算P34

例：阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52，n 2=1.48，纤芯半径a=6μm ，求光纤实现单模传输的截止波长？

10.阶跃型光纤的导光原理? P38-39

11.计算：数值孔径NA P39（2-123）习题10 P55

例：阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52，n 2=1.48，

求此阶跃光纤的数值孔径是多少？

例：已知一阶跃光纤的纤芯折射率n 1＝1.48，相对折射率差△＝0.02

求此阶跃光纤的数值孔径是多少？

12.光纤的传输特性：损耗限制传输距离和色散限制系统容量。

13.光纤产生损耗的原因是什么？损耗对通信有什么影响？P43-44 4048.222221n n a c -=πλ405.222221<-=n n a V λπ

14.光纤的损耗系数o

i P P L lg 10＝ 的相关计算P42，习题2 P55 15. 问答：光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？P44

16. 问答：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存在什么色散？P44-45

17. 单模光脉冲展宽计算P45（2-153）习题13 P55

18.多模传输时模色散脉冲展宽计算（最大时延差τmax ） P48（2-168）习题11 P55

例：一阶跃折射率光纤，已知n1＝1.486，n2＝1.472，仅考虑模式色散，计算每1km 长度的脉冲展宽。

第三章 光源和光发送机

1.半导体光源的工作原理

自发辐射（LED ），受激辐射（LD ），受激吸收（光检测器PIN 、APD ） P57

2.实现光辐射（放大）的条件：粒子数反转分布状态P57-58

3. LD 激光器包括的三个基本部分： P59

4.比较半导体激光器和发光二极管的异同。半导体激光器（LD ）有哪些特性？半导体发光二极管（LED ）有那些特性？ P63-65 P70-71

LED 和LD 最大区别是有无谐振腔。

LD 的阈值电流随温度的变化

其中只有LD 需要APC 电路和ATC 电路对功率和温度进行控制。

5.如果PCM 电端机输出码型为双极性码，光发送机的输入电路将其变换成适合光纤线路的单极性码。（因为光源无法将双极性码中的-1表示为负光脉冲）例PCM 电端机输出码型为双极性的HDB3码，通过输入接口可变成单极性的NRZ 码。P74-75

6.某数字光纤通信系统中，信息码速为139.264Mbit/s ，若采用5B6B 码其线路码速为多少？若采用4B1H 线路码速又为多少？P78

7. 问答：在光发送电路中为什么要设置自动功率控制（APC ）电路？用APC 电路是控制LD 的哪些因素？试述APC 电路的工作原理。P83

8. 问答：在光发送电路中为什么要设置自动温度控制（ATC ）电路？用ATC 电路是控制LD 的哪些因素？试述ATC 电路的工作原理。P84-85

第三章 光检测和光接收机

1.光检测器的作用P87

2.光接收机常用的光检测器P87

3.问答：何谓暗电流？暗电流是怎么产生的？暗电流的存在对信号的接收会产生什么影响？ P91-92

4.APD 雪崩二极管相对PIN 光电二极管的独有特性参数：雪崩倍增因子

5.光接收机中光检测和前置放大电路采用什么组件？P96

6.光接收机中均衡电路的作用？P98

7．问答：光接收机中的噪声包括哪些？这些噪声是怎么产生的？ P102-103

8.光接收机的动态范围计算P112 习题7 P116

9.影响光接收机的灵敏度最主要因素为：噪声，其次为码间干扰，消光比，暗电流。