光纤名解、简答

1、一名词解释1、 横电磁波主（TEM波）：在传播方向上没有电场和磁场分量2、 横电波（TE波）：在传播方向上有磁场分量但无电场分量3、 横磁波（TM波）：在传播方向上有电量分量但无磁场分量4、 模式：即为能够独立存在的电磁场的结构形式5、 轴向相位常数：各模式沿波导轴向传播的相位常数。6、 截止波长：导波处于截止临界状态时，所对应的波长即为该导波的截止波长7、 渐变型光纤：纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤8、 弱导波光纤：当n1与n2差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤9、 最佳折射指数分布：可以消除模式色散的n（r）分布，称为最佳折射指数分

2、布10、 本地数值孔径：渐变型光纤纤芯某点r处的光线的数值孔径，称为该点的本地数值孔径，记作NA(r)11、 单模光纤：是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤12、 色散：光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象就被称为色散13、 粒子数反转分布：高能级的粒子密度大于低能级的粒子密度，这是粒子数反常态的分布即是粒子数反转分布14、 直接调制：直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流15、 自发辐射：处于高能级的电子在未受到外界激发的情况下，自发地跃迁到低能级的过程16、 响应时间：指半导体光电二极管产生的光电流随入射光信号变化快慢的

3、状态17、 暗电流：在无光的情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流18、 mBnB码：又称分组码，它是把输入信码流中每m比特码分为一组，然后变换为n比特，且n>m19、 插入比特码：这种码型是将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入1个比特码20、 误码率：误码率BER=错误接收的码元数/传输的码元总数21、 抖动：数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离22、 网络节点接口：传输设备和网络节点间的接口23、 段开销：STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，用于网络运行、管理和维护24、 同向泵浦：输入光信号与泵浦光源输出的光波

4、，以同一方向注入掺铒光纤25、 功率增益：功率增益10log（输出光功率/输入光功率）（dB）二、1、 光纤通信的主要优点有哪些？(1) 传输频带宽，通信容量大(2) 传输损耗小(3) 抗电磁干扰能力强(4) 线径细、重量轻(5) 资源丰富2、 薄膜波导中的最低工作模式是哪种，如何确定？薄膜波导中的最低工作模式是TE0模，因为在所有的导波模式中，TE0模的截止波长最长3、 按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪二种形式，解释其含义？一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤，纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光

5、纤。渐变型光纤，纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤。4、 按照纤芯中传输模式的多少来分，光纤可分为哪二种形式，解释其含义？一般可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤在给定的工作波长下，只能传输一种模式。多模光纤是在给定的工作波长下，能传输多种模式的介质波导。5、 按几何光学射线理论，阶跃光纤中的光射线主要有哪几种，解释其含义？主要有子午射线和斜射线。子午面上的光射线，在一个周期内和该中心轴相交两次，或为锯齿形波前进。这种射线称为子午射线，简称子午线。斜射线不在一个平面里，是不经过光纤轴线的射线。6、 什么是导波的截止状态？导波处于截止的临界状态

6、时，其传输常数等于什么？当k0n2时，辐射损耗将进一步增大，使光波能量不再有效地沿光纤轴向传输，这时，即认为出现了辐射模，导波处于截止状态。传输常数k0n2是导波截止的临界状态。7、 什么是渐变型光纤的最佳折射指数分布，写出平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式？光射线的轨迹将不再是直线而是曲线。如果选用合适的n（r）分布，就有可能使芯子中的不同射线，以同样的轴向速度前进，从而可减少光纤中的模式色散。可以消除模式色散的n（r）分布，称为最佳折射指数分布。表达式为n（r）n（0）1-2（r/a）21/28、 什么是单模光纤的双折射现象？理论上单模光纤中只传输一个基模，但实际上，在单模光纤中有两

7、个模式，即横向电场沿y方向极化和沿x方向极的两个模式，它们的极化方向互相垂直，这两种模式分别表示为LP0y1和LP0x1。在理想的轴对称的光纤中，这两个模式有相同的传输相位常数，它们是相互简并的。但在实际光纤中，由于光纤形状、折射率、应力等分布的不均匀，将使两种模式的值不同，形成相位差，简并受到破坏。这种现象叫做双折射现象。9、 什么是光纤的色散，为什么说光纤的色散会限制系统的通信容量？光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象就被称为色散。光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。10、 光与物质相互作用时，存在哪三种不同的基本

8、过程？自发辐射、受激吸叫、受激辐射11、 什么是粒子数反转分布状态？高能级的粒子密度大于低能级的粒子密度，这是粒子数反常态的分布即是粒子数反转分布12、 构成激光振荡器必须具备的条件是什么？1、 必须有能够产生激光的工作物质；2、 必须有能够使工作物质处于粒子反转分布状态的激励源；3、 必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。13、 什么是激光器的阈值条件，并写出表达式？要使激光器产生自激振荡，最低限度应要求激光器的增益刚好能抵消它的衰减。我们就将激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的阈值条件。表达式为Gt=a=ai+(1/2l)ln(1/r1r2)14、 激光器的温度变化对阈值电流

9、有什么影响？阈值电流随温度的升高而加大，而阈值电流越大，在同样输入信号情况下，输出功率降低。15、 实现光源调制的主要方法能哪两类，解释其含义？光源调制方法有以下两类：一类是直接调制，即直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流。另一类是间接调制，即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制。16、 什么是光发射机消光比，一般要求指标是多少？消光比Ext=全“0”码时的平均光功率P0/全“1”码时的平均光功率P1，一般要求Ext<=10%17、 光电检测器在光纤通信系统中的作用是什么？光接收机中将光信号转换为电信号18、 什么是半

10、导体的光电效应？光照射在半导体的P-N结上，若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸叫光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即光电子空穴对。总起来又称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场作用下，在外电路中出现光电流，从而在电阻R上有信号电压输出。这样，就实现了输出电压即随输入光信号变化的光电转换作用。19、 什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应？雪崩光电二极管的雪崩倍增效应，是在二极管的PN结上加高反向电压，在结区形成一个强电场，在高场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的电子得到能量，越过禁带到导带，产生了新的

11、电子空穴对，新产生的电子空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子空穴对.如此循环下去，像雪崩一样地发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。20、 光接收机中主放大器的作用是什么？作用有两方面：1、将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平2、它还是一个增益可调节的放大器21、 光接收机中均衡器的主要作用是什么？使经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形。例如后面附录将讨论的升余弦频谱脉冲。说得具体一点就是，经过均衡以后的波形，在本码判决时刻，波的瞬时值应为最大值；而这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为零。这样，即使经过均衡以后的输出波形仍有拖尾，但是这个拖尾在邻

12、码判决的这个关键时刻为零，从而不干扰对邻码的判决。22、 光接收机中的辅助电路主要包括哪几部分？1、钳位电路2、温度补偿电路3、告警电路23、 光接收机噪声的主要来源是什么？主要包括两大类，一类为光电检测器引入的噪声，其包括1、量子噪声2、光电检测器的暗电流噪声3、雪崩管倍增噪声。另一类为光接收的电路噪声。24、 什么是量子噪声，能否避免？由于光波的传播是由大量光量子（光子）传播来进行的。这样大量的光量子其相位都是随机的。因此，光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数，是在一个统计平均值附近浮动，因而产生了噪声。从噪声产生的过程看出，这种噪声是顽固地依附在信号上的，用增加发射光功率，或采用低噪声

13、放大器都不能减少它的影响。不可避免25、 什么是光纤通信系统中的监控系统，主要监测的内容是什么？监视控制系统简称监控系统。主要监测的内容包括：1、在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求2、各个光中继器是否有故障3、接收光功率是否满足指标要求4、电源的寿命5、电源是否有故障6、环境的温度、湿度是否在要求的范围内。26、 光定向耦合器在光纤通信系统中的主要作用是什么？在光纤通信系统中光纤测试中，经常要遇到需要从光纤的主传输信道中取出一部分光，作为监测、控制等使用，也有时需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输，在上述情况下，都需要定向耦合器来完成。27、 光隔离器在光纤通信系统中的

14、主要作用是什么？对它的要求是什么？保证光信号只能正向传输的器件，避免线路中由于各种因素而产生的反射光再次进入激光器，而影响了激光器的工作稳定性。对它的主要要求是：插入损耗低、隔离性能好。28、 光纤通信系统中监控信号可以采用频分复用方式，为什么？从对数字信号的频域分析来看，光纤通信中的主信号（高速数字信号）功率谱密度是处在高频段位置上，其低频分量很小，几乎为零，而监控信号（低速数字信号）的功率谱密度，则处在低频段位置。两种信号同时在光纤中传输，但传输速率不同。称为频分复用传输方式。29、 什么是数字信号的抖动，抖动的程度用什么来表示？数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离称为抖动。抖

15、动程度原则上可以用时间、相位、数字周期来表示。现在多数情况是用数字周期来表示。30、 什么是UI，一个UI表示的含义是什么？一个码元的时隙为一个单位的间隔，用符号UI来表示。一个UI就是一个比特传输信息所占的时间。31、 产生抖动的原因主要有哪些？原因有以下几种：1、由于噪声引起的抖动2、时钟恢复电路产生的抖动3、其他原因引起的抖动。32、 什么是最大中继距离，它主要受哪些因素的影响，为什么？最大中继距离是指在光发射机和光接收机之间，不设中继器时的最大距离。主要受四个因素影响：1、发射机耦合入光纤的功率PT。从物理概念上容易理解，在其他条件不变的情况下，光功率越大，传输距离越长。2、光接收机灵

16、敏度Pmin。由于光接收机灵敏度的定义，是在满足系统误码率指标要求下的最低接收光功率。显然，在其他条件下不变的情况下，接收机灵敏度越高，传输距离越长。3、光纤的每公里衰减系数a。若光纤的每公里损耗a越大，则光源损失在光纤上的功率越大，显然，光能在光纤中传输的距离越短。4、光纤的色散。若光纤的色散大，则经过相同距离的传输出现的波形失真越严重；传输距离长，波形失真更加严重。在数字光纤通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使光接收机灵敏度降低。33、 写出光纤损耗限制系统最大中继距离的计算公式，说明式中各符号的含义？PT（Pmin+L*a+L*ai+(68)）dB，式中PT为发射入纤光功率；光接收机灵

17、敏度Pmin；光纤每公里损耗a；每公里平均接头损耗ai。34、 SDH的基本特点？1、SDH网是由一系列SDH网络单元（NE）组成。2、具有全世界统一的接口标准。3、有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STMN4、帧结构是块状的，其中安排了丰富的管理比特，可在全程范围内实现管理和操作。5、SDH网可以兼容现在PDH中的两种（北美和欧洲）码速率进入SDH帧结构中。6、由于SDH网中采用同步复用方式和复用块结构，因此，在帧结构中各种不同等级的码流是有规律排列的，而且与网络是同步的。35、 根据ITUT的建议，不同等级STMN的码速率是多少？根据ITUT的建议，它们的码速率分别为：STM-1

18、：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2488.320Mbit/sSTM-64：9953.280Mbit/s36、 解释SDH帧结构中信息净负荷区域、段开销区域、管理单元指针区域的主要作用是什么？信息净负荷区域是指在帧结构中存放等待传输的各种业务信息的地方。段开销区域，在SDH帧结构中，段开销又分为再生段开销和复用段开销。所谓开销是指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷后的字节，用作网络的运行、维护和管理。管理单元指针区域，它是处在帧结构左侧1-9N列第4行的区域中，AUPTR是由一组码来构成。这组码所对应的值与信息在信息负荷区域中的位置相对应，使得接收端能准确地从信息净负荷区中分离出信息净负荷来。AUPTR还可用于频率调整，以便实现网络各支路同步工作。37、 EDFA在光纤通信系统中的主要作用是什么？延长中继距离，当它与波分复用技术、光孤子技术相结合时，可实现超大容量、超长距离的传输。38、 EDFA在光纤通信系统中的应用形式主要有哪些？1、作前置放大器使用2、作功率放大器使用3、作光中继器使用。39、 EDFA的主要优点是什么？1、工作波长处在1.53m1.56m范围，与光纤最小损耗窗口一致。2、对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几