光纤通信重点考点

1、典型例题STM-1光帧的结构包含哪几部分？传输速率是如何定义的？激光是通过什么产生的（C）受激辐射多模光纤： 纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 mm左右），适用于中容量、中距离通信。 光纤的单模工作条件为 0V2.4048 多模工作条件为 V2.4048 2. 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适用于大容量、长距离通信。受激吸收：在外来入射光的作用下，处在低能级上的电子可以吸收入射光子的能量而跃迁到高能级上 。数值孔径: 入射到光纤端面的光线并不能全部被光纤所传输，只是在光纤端面临界入射角范围内的入射光可以在光纤内传输，取这个角度的正弦值称为数值孔

2、径。1.光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A.光波 B.电信号 C.微波 D.卫星 2.要使光纤导光必须使（ B ） A.纤芯折射率小于包层折射率 B.纤芯折射率大于包层折射率 C.纤芯折射率是渐变的 D.纤芯折射率是均匀的 3.（ D ）是把光信号变为电信号的器件 A.激光器 B.发光二极管 C.光源 D.光检测器4.SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbits。 A.155520 B.622080 C.2488320 D.9953280 5.CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。A、1985B、1970C、1

3、988D、19906.掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（ B ）nm波段。 A.1310 B.1550 C.1510 D.850 7.发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ B ）。 A.受激吸收 B.自发辐射 C.受激辐射 D.自发吸收8.光纤通信指的是（ B ） A .以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 B .以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 C .以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式9.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1n2 B.n1=n2 C.n1n2 D.n12.405 B. V3.832 D.V3.83212.光纤包

4、层需要满足的基本要求是( A ) A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B. 包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低13.在激光器中，光的放大是通过（A）粒子数反转分布的激活物质来实现的光学谐振腔来实现的泵浦光源来实现的外加直流来实现的14.STM-64信号的码速率为(D)A155.520Mb/sB622.080Mb/sC2488.320Mb/sD9953.280Mb/s15.数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为（ A）dBm。A-10B10C-20D-3016.光纤的数值孔径与( C )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C.

5、 相对折射指数差 D. 光的工作波长17.EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( B ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器18.STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（ D ） A第4列，13行 B第4列，19行 C13列，第4行 D19列，第4行19.掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（ D ） A0.85 m0.87 m B1.31 m1.35 m C1.45 m1.55 m D1.53 m1.56 m20.SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（A）kbits。A、155520B、622080C、2488320D、995

6、328021.STM4每秒可传输的帧数是(D)A.1000B.2000C.4000D.8000 1、NA表示光纤接受和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强。（）2、采用雪崩光电二极管（APD）的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。（）6、帧结构是由段开销和有效信息载荷组成的。（）10、段开销分为SOH和LOH，前者占前3行，后者占59行。（）1. 今后光纤通信的发展主方向是_扩大通信容量、延长中继距离2. LD属于受激发射发光，而LED属于_自发辐射_发光。3. SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为_2.488Gbit/s(或2488.32Mbi

7、t/s)_。4. 在SDH网中，为了网络的OAM，在SDH的帧结构中设置了段开销和_通道开销(或路开销)_。5. EDFA_不能_(能/不能)对1.3m的光信号进行放大。 6. 掺铒光纤放大器EDFA的应用方式有三种，即 中继放大器、前置放大器和线路放大器。7. 光纤可分为单模光纤和多模光纤 ，其中多模光纤又可以分为 突变型多模光纤 和 渐变型多模光纤8. 光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是 受激吸收、受激辐射 和 自发辐射9. 数字光纤传输系统的两种传输体制为 PDH 和 SDH 。10. 1966年7月，英籍华人（高锟）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

8、11. 光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。12. 数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越(强)，光纤与光源之间的耦合效率就越(高)13. 光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极管）。14. 光缆由缆芯、(加强元件(或加强芯)和外护层组成。15. 按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和(单模光纤)。16. V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。17. 数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。18. 光纤通信中最常用的光源为半导体激光器和发光二极管。19. STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：155.520Mbit/s。20. 光纤单模传

9、输时，其归一化频率应小于等于2.405。21. SDH的STMN是块状帧结构，有9行，270N列。22. 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。1. 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。P218（1-2） 答：光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。发射机又分为电发射机和光发射机。相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。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于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等：光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基

10、本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数(如光的强度)。光纤线路把来自于光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。光接收机把从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。光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机相反的变换，包括码型反变换和多路分接等。2. 比较半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的异同。P229（3-4） 答 LD和LED的不同之处：

11、工作原理不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。LED不需要光学谐振腔，而LD需要。和LD相比，LED输出光功率较小，光谱较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。所以，LED的主要应用场合是小容量（窄带）短距离通信系统；而LD主要应用于长距离大容量（宽带）通信系统。 LD和LED的相同之处： 使用的半导体材料相同、结构相似，LED和LD大多采用双异质结（DH）结构，把有源层夹在P型和N型限制层之间。3. 光与物质间的相互作用过程有哪些？并分别解释其含义。P234（3-19） 答：光与物质之间的三种相互作用包括受激吸收、自

12、发辐射和受激辐射。 (1)受激吸收。在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。 (2)自发辐射。在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 (3)受激辐射。在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。4. 按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪两种形式？解释其含义。 阶跃折射率光纤和渐变型多模光纤。5. 光纤通信的优点（6点）？答：容许频带很宽，传输容量很

13、大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用。知识点第一章 概论1、谁提出了现代光纤通信？【高锟&霍克哈姆】2、光纤通信用的是【近红外光】（波长约1m，频率约300THz）3、光纤是由绝缘的【石英（SiO2）】材料制成的。4、【简答题】光纤通信的优点（6点）？答：容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用。第二章 光纤和光缆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

14、比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。2、光纤结构：（由内到外）纤芯，包层，涂覆层。作用：纤芯：光能量传输的通道；包层：为光的传输提供反射面和光隔离以及机械保护作用；涂覆层：保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。一般为硅橡胶材料或聚丙乙烯。3、光纤分类：按光纤的制造材料不同分类：石英光纤和塑料光纤；按光纤的折射率分布不同分类：阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤传播模式分类：多模光纤(MMF)和单模光纤(SMF)；模式：光纤可以看成是导引电磁能量沿光纤长度方向传播的光波导，被导电磁波称为导波模式。多模光纤:当纤芯远大于光波波长（约1um）时，传输会存在多个传输模式，光纤称为多模光纤。4、光纤类型：突变型多

15、模光纤（多模阶跃折射率光纤）；纤芯直径2a=5080m，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。带宽只有1020 MHzkm，一般用于小容量（8 Mb/s以下）短距离（几km以内）系统。渐变型多模光纤（多模渐变折射率光纤）；这种光纤一般纤芯直径2a为50m，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。渐变型多模光纤的带宽可达12 GHzkm，适用于中等容量（34140 Mb/s）中等距离（1020 km）系统单模光纤。折射率分布和阶跃型光纤相似，纤芯直径只有810 m，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式（只传输主模），所以称为单模光纤

16、，其信号畸变很小。5、全反射：数值孔径：根据全反射原理，定义临界角c的正弦为数值孔径（NA）（n0=1）NA表示光纤接收和传输光的能力。NA的选择1）NA越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好；2）NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大。-【计算题】设光纤的纤芯折射率n1=1.500，包层折射率n2=1.485。求:1）相对折射率差；（2）数值孔径NA；（3）入射临界角max 。解：（1）相对折射率差： 0.01（2）数值孔径NA： 0.21（3）入射临界角max： 12.12-V：光纤的归一化频率; n1：纤芯折射率;：相对折射率差；：传输光波长。6、归一化频率V：单模传输条件：

17、归一化频率 7、 传输模数（模的数量）：对于阶跃（突变型）光纤，g，其模式数目为对于渐变型光纤, g，其模式数目为-【计算题】如果纤芯直径 数值孔径NA=0.275,工作波长 计算渐变折射率的模式数量。解：-第三章 通信用光器件1、光与物质的三种相互作用：受激吸收，自发辐射和受激辐射。受激辐射的光子与原光子具有相同的波长、相位和传播方向受激吸收：（产生光放大的主要原因）光经过晶体时，受激吸收占主要地位，光被衰减吸收。2、【简答题】受激辐射和自发辐射产生的光的特点很不相同：答：受激辐射光的频率、相偏振态和传播方式与入射光相同，这种光称相干光；自发辐射光是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生的，其频

18、率和方向分布在一定范围内，相位和偏振态是混乱的，这种光称为非相干光。-【计算题】理论指出，LD的纵模频率间隔 ，其中n是谐振腔内半导体材料的折射率，L是谐振腔长度。若某一GaAs激光二极管的=850nm，L=0.5mm，n=3.7，试求该激光器的纵模波长间隔。解：-3、发光二极管（LED）发光二极管（LED）的工作原理与激光器（LD）不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光；LED与LD结构相似，采用双异质结（DH）结构；正面发光型LED侧面发光型LEDLED分类和激光器相比，发光二极管输出光功率较小，光谱宽度较宽，调制频率较低；但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽

19、，而且制造工艺简单，价格低廉；LED在小容量短距离系统中发挥重要作用。4、光检测器：PIN光电二极管；雪崩光电二极管（APD）。PIN光电二极管：两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体；雪崩光电二极管（APD）：增加了一个附加层，倍增区或增益区，以实现碰撞电离产生二次电子空穴对。-5、光隔离器隔离器是一种非互易性器件；作用：只允许光波往一个方向传输,阻止光波往其他方向特别是反方向传输插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数插入损耗值为1dB，隔离度的典型值为40-50dB。第四章 光端机灵敏度： Pr=10lgPmin（W）10-3（dBm） （Pmin为输入最小光功率） 第五章 数字光纤通信系统1、数字光纤通信系统两种传输体制：准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。2、同步数字系列（SDH）传输网，由SDH终接设备（或称SDH终端复用器TM）、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的（光纤）物理链路构成。3、SDH帧结构： 一个STM-N有9行，每行由270N个字节组成 段开销（SOH）SDH帧结构组成 信息载荷（