光纤通信课后答案

1、第一章 基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么 答：当归一化频率V小于二阶模LRi归一化截止 频率，即0VVV时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。光纤的色散引起传2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响 答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无 中继通信距离的重要因素之一， 在很大程度上决定着传输系统的中继距离； 输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。3、光纤中有哪几种色散解释其含义。 答：（1）模式色散 ：在多模光纤中存在许多传输模式， 不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同， 到达接收端所用的时间不同， 而产生了模式色散。（2） 材料色散 ：由于光纤材

2、料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化 而变化，由此引起的色散称为材料色散。 （3）波导色散 ：统一模式的相位常数随波长而变化， 即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响 答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有 正反两方面的作用， 一方面可引起传输信号的附加损耗， 波分复用系统中信道之间的串话以及 信号载波的移动等， 另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。6、单模光纤有哪几类 答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截 止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。12、光缆由哪几部分组

3、成 答：加强件、缆芯、外护层。光纤优点：巨大带宽（200TH2）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。光纤损耗 ：光纤对光波产生的衰减作用。引起光纤损耗的因素 ：本征损耗、制造损耗、附加损耗。光纤色散 ：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率 成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。引起光纤色散的因素 ：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。色散种类 ：模式色散（同波长不同模式） 、材料色散（折射率） 、波导色散（同模式，相位常 数）。*、单模光纤 ：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。第二章 光源和光发射机 1、光与物质间的作用

4、有哪三种基本过程它们各自的特点是什么 答：（1）自发辐射 ：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关；自发辐射 可以发生在一系列的能级之间， 用此材料的发射光谱范围很宽； 即使跃迁过程满足相同能级差， 它们也是独立的、 随机的辐射， 产生的光子能量相同而彼此无关， 各列光波可以有不同的相位 和偏振方向， 而且向空间各个角度传播，是一种非相干光。2）受激辐射 ：感应光子的能量等于向下跃迁的能级之差；受激辐射产生的光子与感应光子 全是全同光子，它们是相干的；受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。3）受激吸收 ：受激吸收时需要消耗外来光能；受激吸收过程对应光子被吸收，生成电子 空穴

5、对的光电转化过程。2、什么是粒子数反转分布 答：处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。3、怎样实现光放大 答：使媒质中高能级上的电子密度大于低能级上的电子密度，则受激辐射 占主导地位，光波经过媒质时强度按指数规律增长，光波被放大，则实现光放大。4、构成激光器必须具备哪些功能部件 答：有源区，光反馈装置，频率选择元件，光束的方向选择元件，光波导。5、有哪些方法实现光学谐振腔与之对应的激光器类型是什么答：（1）用晶体天然的解理面形 成法布里 -珀罗谐振腔（ F-P 腔），当光在谐振腔中满足一定的相位条件和谐振条件时，建立起 稳定的光振荡；（2）利用有源区一侧的周期性波纹结构提供光耦合来形成光振

6、荡。* 、激射的一般条件 ：（1）有源区里产生足够的粒子数反转分布； （2）存在光学谐振机制，并 在有源区里建立起稳定的激光振荡 第三章 光接收机 1、分析光电二极管和 APD 的工作原理。答：光电二极管：受激吸收，电子一空穴对运动；APD:电子一空穴对多次碰撞产生雪崩光倍 增。2、分析光电二极管和 APD 性能参数上的异同点。答：APD是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，用APD有利于延长系统的传输距离，在灵敏度要求不高的场合，一般用没有增益的PIN光电检测器。第四章 光纤通信系统 2、什么是SDH简述出主要特点 答：（1） SDH技术是在信息结构等级、开销安排、同步复用映

7、射结构、指针定位调整和网络节 点接口等方面标准化的、主要采用光纤传输媒质（少量微波和电缆）的数字传送技术。特点（优点）：具有统一标准光接口；开销比特丰富；采用数字同步复用；数字分插 复用直接上下2Mbit/s ;数字交叉连接提高网络灵活性；环形网具有“自愈”能力。3、SDH的帧结构由哪几部分组成各部分的作用是什么 答: SDH的帧结构由三部分组成：（1）STM-N净负荷：存放STM-N传送的各种用户信息码块;（2）段开销SOH保证信息净负荷正常传送所必须附加的运行、管理和维护（OAM）字节;（3）管理单元指针：指示信息净负荷的第一个字节在 STM-N帧内的准备位置。4、目前使用的SDH信号的速

8、率等级是如何规定的 答：SDH信号的速率等级是在传输线路的基 础上定义的，传输线路可以是光线，也可以是微波和卫星传输通道。7、光纤放大器有哪些类型 答：半导体光放大器、掺铒光放大器、拉曼放大器。8 EDFA能放大哪个波段的光信号简述EDFA的结构工作原理 答：（1）EDFA能对1550nm波段的光进行放大；（2）结构：由掺铒光纤、泵浦源、波分复用 器、光隔离器、滤波器组成； （3）原理：铒离子吸收泵浦光产生受激辐射光 ,使传输信号光得 到放大。9、对于980nm泵浦和1480nm泵浦的EDFA哪种泵浦方式的功率转换效率高哪种泵浦方式 的噪声系数小为什么 答:（ 1） 980nm泵浦的EDFA功

9、率转换效率高，可达11dB/mW，而148Onm 的只有mW；（2）前者的噪声系数小，只有，而后者最小约为4dB；（3）这是因为采用1480nm 泵浦的方向泵浦时，具有高的量子转换效率。10、拉曼光纤放大器突出的优点是什么答：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤具有良好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长 决定，不受其他因素限制； （3）增益高，串扰小，噪声系数低，频谱范围宽，温度稳定性好。12、举例说明光纤放大器在光纤通信领域中的应用。答：（1）EDFA在密集波分复用大容量超 长光纤传输方面发挥巨大作用，如在 DWDM系统、HFC系统中的应用；（2） RFA的应用：独 立拉曼宽带放大器、RF

10、A+EDF混合放大器、用RFA制成有源无损器件或动态均衡器件。第五章 无源光器件和 WDM 技术 2、试分析光耦合器的功能有哪些如何实现光耦合如何改变耦合器的分光比 答：（1）功能：以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用；把多个光信号耦合到一起；将光信号分到多根光纤中；（2）实现：在光耦合器输入端加电信号 使发光源发光， 此光照射到封装在一起的寿光器上后， 因光电效应而产生了光电流， 电受光器 输出端引出,这样就实现光耦合； （3）改变分光比 ：改变耦合区的长度,就能改变耦合臂分 配到的光功率，从而改变分光比。4、光纤偏振控制器和光纤布拉格光栅的工作原理是什么 答：（ 1）光

11、纤偏振控制器：将光纤缠绕在盘上，由应力引起光纤感生双折射，使输入光在两 个偏振方上产生相移，起偏振控制作用；（2）光纤布拉格光栅：FBG提供周期性的耦合点，使 单模光纤中入社的基模根据光栅和不同传输常数决定的相位条件, 可以耦合成前向或后向传输 模式。7、解释环形器的工作原理,给出例子。 答：（1）原理：光环形器利用光的偏振现象,其端口 的输入输出关系是确定的,且只能正向传输； （2）应用于光分插复用器中,将光隔离器反射 回来的光信号通过另外一个端口输出,可与光纤光栅构成 WDM 系统。13、密集波分复用系统中参考波长为多少标准的信道间隔是多少答：密集波分复用系统中参 考波长为，标准的信道间隔为（在波段对应 10GHz频率间隔）的整数倍。14、 DWDM 开放式系统和集成式系统的区别 答： （1）开放式系统是在波分复用器前加有波长 转换器OUT,将SDH非规范的波长转化为标准波长；（2）集成式系统是把标准的光波长和满 足长距离传输的光源集成在 SDH中，整个系统比较简单，没有增加多于设备。15、 WDM 系统中监控信道的作用是什么对其有什么要求 答：（1）作用：减少系统发生故障的 几率，减少故障修复时间，增强网络的生存性和强壮性，降低运行、维护和管理的成本； 条件：监控通路不限制光放大器泵浦波长；