现代光纤通信技术复习
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.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_____。
3.光纤主要由 纤芯、包层、涂覆层 三部分构成。
4.LED适用于 模拟 的光纤传输系统。
5.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。
6.光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
7.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。
8.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
9. 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。
10.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
11.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是1.31μm和 1.55μm 。
12.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 0.85μm , 1.55μm 和_1.31μm _____。
13.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 ___。
14. SDH中STM—4的速率是 622Mb/s 。
15.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。
16.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。
17.目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和_ 光放大器 ___两类。
18. 瑞利散射损耗随___波长________的增加而急剧下降。
19. 在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1—9N列第__ ___4_____行的区域中。
20. 光发射机的消光比Ext为_ “1”码光脉冲功率与“0”码光脉冲功率之比 。
21.在WDM系统中主要采用 外 调制器。
22.光纤传输特性主要包括损耗、色散和非线性三个方面。
23.PCM编码包括 抽样 , 量化 , 编码 三个步骤。
24.本征半导体在低温下,费米能级处于 禁带 的中心位置。
25.按照光纤中传输模式的多少,可以将光纤分为__单模光纤 和 多模光纤_两类。
26.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。
27.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。
28.光纤通信系统设计时,工作波长的选择根据 通信距离 和容量来确定。
29.空分光交换中的核心器件是 光开关 。
30.本征半导体的能带有 导带 , 禁带 , 价带 。
31.光放大器的两类有:
二、单项选择题
1.发光二极管(LED)的特点为( D )。
A.带宽大,调制速率高 B.输出光功率较大 C.光谱较窄 D.方向性差,发散度大
2.描述光电检测器光电转换能力的物理量有( D )。
A.响应度 B.响应时间 C.量子效率 D.A和C
3.下列现象不是因光纤色散而引起的是( A )。
A.码间干扰 B.波形失真 C.接收灵敏度下降 D.相位抖动
4.掺铒光纤放大器的工作波长范围是( A )
A. 1.53μm~1.56μm B. 0.85μm~0.9μm C. 1.31μm~1.35μm D. 1.45μm~1.48μm
5.STM—4传输一帧所用的时间为( A )
A.125μs B.250μs C.375μs D. 500μs
6. 工作波长位于( C )附近的单模光纤,可以获得最低损耗。
A. 0.85μm B. 1.31μm C. 1.55μm D. 1.27μm
7.工作波长位于( B )附近的单模光纤,可以获得最低色散。
A. 0.85μm B. 1.31μm C. 1.55μm D. 1.27μm
8.在光纤通信系统中,当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用时,需要(D C? )来完成。P111 P116 应该是D
A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器
9.为了使雪崩光电二极管能正常工作,需在其两端加上( B )
A.高正向电压 B.高反向电压
C.低反向电压 D.低正向电压
10.stm—n 信号一帧的字节数为( A )
a.9×270×n b.9×261×n c.9×270 d.9×261
11.光纤色散中( B )为负色散。
A. 模式色散 B.波导色散 C. 材料色散 D. 偏振模色散
12.目前,通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是( C )
a.多成分玻璃 b.石英和塑料 c.石英 d.塑料
13.对stm—1 信号来说,每秒可传的帧数为( D )
a.1000 b.2000 c.4000 d.8000
14. 只有当激光器的注入电流大于阈值后,谐振腔里的增益才大于损耗,此时产生( D )
A. 自发辐射 B. 瑞利散射 C. 受激吸收 D. 受激辐射
15. EDFA和激光器的基本构成中都有( B )
A. 光学谐振腔 B. 泵浦源 C. 掺铒光纤 D. 光隔离器
三、名词解释
1.粒子数反转分布
答:如果外界向物质提供了能量,使得低能级上的电子获得能量大量地激发到高能级上去,就像一个泵不断将低能级上的电子“抽运”到高能级上,从而达到高能级上的粒子数N2大于低能级上的粒子数的分布状态,这种状态称为粒子数反转分布状态。
2. 激光器的三个先决条件答:泵浦源、合适的激光工作物质和光学谐振腔。
3. 自发辐射
答:高能级上的电子不稳定,会按一定的概率自发地跃迁到低能级上与空穴复合,释放的能量以光子的形式辐射,称为自发辐射。
4. 受激辐射
答:处于高能级的电子在入射光作用下,发射一个和入射光一模一样的光子,跃迁到能级上,这种因受激而辐射光的过程称为受激辐射。
5. 段开销
答:指为保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节,它主要用于网络的运行、管理、维护。可分为再生段开销、复用段开销。
6. 光纤通信
答:应用石英光纤的有线光通信称为光纤通信
7. 材料色散
答:材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,实际光源不是纯单色光,是模内不同波长成分的光由于其时间延迟不同而产生的色散。
8.光时分复用
答:将多个高速电调制信号分别转换为等速率光信号,然后在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用,将其调制为更高速率的光信号。
9.光源的直接调制
答:直接调制又叫内调制,具有简单、经济、容易实现等优点。它是把要传送的信息转变为
电流信号注入LD或LED,从而获得相应的光信号,采用的是电源调制方法。尽适用于半导体光源。
10.材料色散
答:材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,实际光源不是纯单色光,是模内不同波长成分的光由于其时间延迟不同而产生的色散。
11.数值孔径
答:从空气中入射到光纤纤芯端面上的光线被光纤捕获称为束缚光线的最大入射角θmax为临界光锥的半角θa,θa的正弦为阶跃折射率光纤的数值孔径。
12.光码分复用
答:是一种扩频通信技术,不同用户的信号用互成正交的不同码序列来填充,这样经过填充的用户信号可调制在意光载波上的光线信道中传输,接收时只要用与发送方向相同的码序列进行相关接收,即可恢复原用户信息。
13.光纤激光器
答:是指应用以光纤为基质掺入某些活离子作为工作物质或利用光纤本身的非线性效应支撑的激光器。
14.抖动 P199
答:是指狮子脉冲信号的特定时刻(如最佳判决时刻)相对于其理想时间位置的短期的,非积累性的偏离。所以抖动又叫抖动时间
15.漂移 P200
答:是指数字脉冲的特定时刻相对于其理想时间位置的长时间漂移。
四、简答题
1 光路中常用的无源器件有哪几种?(最少列出八种)
答:4种。光纤连接器,光纤耦合器,光可变衰减器,光隔离器。光开关,光合波器,光分波器,光纤分路器,
2.简述光隔离器的工作原理。
答:起偏器使入射光的垂直偏振分量通过,调整法拉第旋转器的磁场强度,是偏振面旋转45度,然后通过检偏器。反射光返回时,通过法拉第旋转器又一次旋转45度,正好与入射光偏振面正交,因此受到隔离。
3.温度影响半导体激光器的哪两个特性参数?在光发射机中通常采取什么措施来消除温度对这些特性参数
的影响?
答:阈值电流、外微分量子效率;通过自动温度控制电路保持。
4.简述EDFA的工作原理。
答:掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。 采用掺铒单模光纤作为增益物质,在泵浦光激发下产生粒子数反转,在信号光诱导下 实现受激辐射放大。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤;光隔离器作用是只允许光单向传输,用于隔离反馈光信号,提高稳定性。
5.简述光波分复用器的工作原理。
答:在发送端首先将来自终端设备输出哦光信号,利用光转换器把符合ITU-T G.957建议的非特定波长的光信号转换成稳定的特定波长的光信号;利用合波器合成多通路光信号,通过光功率放大器放大输出多通路光信号。经过长距离传送后,需要对光信号进行光中继放大。同时,还需要考虑到不同数量的光信道同时工作的各种情况,能够保证光信道的增益竞争不
影响传输性能。在接收端,光前置放大器放大经传输而衰减的主信道光信号,采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信号。
6. 简述城域光网络的特点。
答:城域光网是面向公用网应用和多用户环境的;而城域光网范围可扩展到50~150km;城域光网的业务不仅有数据,还有语音、图像和视频,是全业务的网络。长途传送网络要求的是高速安全地传送各种业务,而城域光网是有效地接入、疏导和汇聚各种业务。
7.简述半导体激光器的工作特性? P36
答:1、阈[yù] 值特性
2、光谱特性
3、LD的方向特性
4、转换效率与输出光功率特性
8.简述发光电二极管的工作特性? P39
答:1、P-I特性
2、光谱特性
3、方向特性
4、调制特性
5、寿命
9. 简述光接入网的特点。
答:主要完成复用、交叉连接和传输功能,不具备交换功能;提供开放的V5标准接口,可实现与任何种类的交换设备进行连接;光纤化程度高,光接入网可以将其远端设备ONU放置在更接近用户处,使得剩下的铜缆段距离缩短,有利于减少投资,也有利于宽带业务的引入;能提供各种综合业务;组网能力强;光接入网提供了功能较为全面的网关系统,实现对光接入网内所有设备的集中维护以及环境监控等功能,并可通过相应的协议接入本地网网管中心,给网管带来方便。
五、计算题
1.弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.6,n2=1.4,试计算:
(1)纤芯和包层的相对折射指数差Δ。
(2)光纤的数值孔径NA。
2解:Δ=n12-n2/2n12=(2.56-1.96)/5.12=2.18; ()
NA=n12∆=3.34
2.已知阶跃型光纤的n1=1.8,△=0.5%,工作波长λ=1.3μm光纤中的导模数量M=2。
求:(1)光纤的数值孔径NA。
(2)光纤的纤芯半径a。
答:NA=n12∆=0.18;
因为是节约光纤,M=V*V/2 V=2πa(NA) a=2.3×10-6 V=2 λ
3.一个EDFA功率放大器,波长为1542 nm的输入信号功率为2 dBm,得到的输出功率为
Pout=27dBm,求放大器的增益。
解:G= 10log10(Pout/Pin)= 10log10Pout -10log10Pin=27-2=25dB
4.一个光传输系统的信道间隔限制在100GHz,在1536-1556nm频带内可用波长的信道数为多少?
例题:
5.一个光传输系统的信道间隔限制在100GHz,在1500-1580nm频带内可用波长的波长间隔为多少?
6.有个622Mb/s的光纤通信系统,光源采用多纵模激光器,其谱宽为1.2nm,光纤采用色散系数D(λ)最大为3.0ps/km*nm,求其色散中继距离。
7. 某140Mbit/s光纤通信系统的参数为:
光发送机最大发光功率Pmax为-2 dBm;光接收机灵敏度Pr为-43 dBm;光纤损耗为0.4 dB/km;系统富余度M为6dB;有5个活接头,活接头损耗AC为0.5dB;每公里接续损耗为0.025dB/km,试估算最大中继距离。
类似例题:
题型:
一、填空题(每空1分,共20分)
二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填 在题中的括号内。每小题1分,共10分)
三、名词解释(每小题5分,共20分)
四、简答题(每小题5分,共20分)
五、画图题(10分)
六、计算题(每小题10分,共20分)