光纤通信原理题库答案

一填空题1光波属于电磁波范畴,包括可见光、红外线和紫外线.2.目前实用通信光纤的基础材料是二氧化硅.3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波的光纤数字通信系统.4.光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。5.光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号。6.目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm波长区，对应频率为167~375THz7.目前光纤通信的三个实用窗口为0.85μm、1.31μm及1.55μm。8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为横电磁波。9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为横磁波。11.光纤损耗的单位是dB/km。12.单位长度光纤传输带宽的单位是MHz.km。13.光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。14.光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。15.光纤纤芯的折射率n1大于包层折射率n2。16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。17.按照纤芯中传输模式的多少来划分，光纤可分为单模光纤和多模光纤。18.单模光纤的纤芯直径约为4～10μm。19.多模光纤的纤芯直径约为50μm。20.光缆的结构可分为缆芯、加强元件和护层三大部分。21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和色散。22.光纤损耗包括：光纤本身的损耗，光纤与光源的耦合损耗，光纤之间的连接损耗等。23.色散的大小用时延差来表示。24.色散的程度用时延差来表示，时延差越大，色散就会越严重。25.时延差的单位是ps/km.nm。26.单模光纤中的色散不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。27.光纤通信系统中，误码性能和抖动性能是传输性能中的两个主要指标．28.抖动的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表示．29.抖动容限可分为输入抖动容限和输出抖动容限．30.掺铒光纤放大器的英文缩写是EDFA。31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n1是随半径r变化的，因此子午线是曲线。32.渐变型光纤靠折射原理将子午线限制在芯子中，沿轴线传输。33.弱导波光纤中的光线几乎与光纤轴平行。34.弱导波光纤中的光波是近似的横电磁波。35.在阶跃型光纤中，不论是子午线还是斜射线，都是根据全反射原理，使光波在芯子和包层的界面上全反射，而把光波限制在芯子中向前传播的。36.导波传输常数的变化范围。37.当时，电磁场能量不能有效地封闭在纤芯中，而向包层辐射，这种状态称为导波的临界状态。38.当时，辐射损耗将进一步增大，使光波能量不再有效地封闭在纤芯中，这时，即认为出现了辐射模，导波处于截止状态。39.在阶跃型光纤中，LP01模是基膜，LP11模是第一个高次模。40.导波系统的传输条件：V>VC时可传;V≤VC时截止。41.阶跃型光纤的单模传输条件是0<V<2.40483。42.双折射的存在将引起偏振状态沿光纤长度变化。43.常规的单模光纤在1.55μm处损耗最小，0.2dB/Km。44.激光器的阈值条件只决定于光学谐振腔的固有损耗。损耗越小，阈值条件越低，激光器就越容易起振。45.当I<It时，激光器发出的荧光，当I>It时，激光器才发出激光。46.为了使光纤通信系统稳定可靠地工作，阈值电流越小越好。47.当I<It时，激光器发出的是荧光，光谱很宽。当I>It后，激光器才发出激光，光谱突然变窄。48．激光器产生的激光有多模和单模。在长距离、大容量的光纤通信中，希望激光器能够处在单纵模工作状态.49.阈值电流随着激光器的使用时间的增加会逐渐加大。50.激光器的阈值电流随温度的升高而加大。51.LED的发光只限于自发辐射，发出的是荧光。52.在同步数字体系（SDH）中广泛采用的码型是加扰二进制码。55.只有λ<λc的入射光，才能使材料产生光生载流子。56.雪崩光电二极管不但具有光/电转换作用，而且具有内部放大作用。57.光电二极管的暗电流越小越好。58.电子占据能级的概率遵循费米能级统计规律。59.在满足误码率（或信噪比）指标要求下，如果需要输入接收机的光功率低，则表明这个光接收机灵敏度高，性能好．60光接收机的两个重要指标是灵敏度和动态范围。61.一台好的接收机应有较宽的动态范围。62.光接收机的自动增益控制的作用是增加了光接收机的动态范围。63.光接收机前置放大器应具有低噪声、高增益的特性。64.一个快速响应的光电检测器，它的响应时间一定是短的，短的响应时间即意味这个器件的带宽宽。65.一般APD的倍增因子G在40～100之间。PIN光电管因无雪崩倍增作用故G=1．66.为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设有光中继器。67.光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。68.目前实用的石英系光纤，在0.8~0.9μm波段内、损耗约为2dB/km左右；在1.31μm损耗为5dB/km；而在1.55μm处，损耗可降至0.2dB/km.69.光纤通信复用技术主要分为：光波复用和光信号复用两大类．70.光波复用包括波分复用(wDM)和空分复用(sDM)，而光信号复用包括时分复用(TDM)，此外还有光码分复用（OCDM)、副载波复用(SCM)技术．71.采用单向传输结构的光波分复用系统，可以很方便地扩大系统传输容量．其总传输容量为各不同波长信道传输容量之和。72.单向传输结构的光波分复用系统是指不同波长的光信号都在单独一根光纤中沿同一方向进行传输的系统方式．73.在某光波分复用系统中，共存在n个不同波长的信道，并且每个信道的传输容量相同的话，则总容量为每一个光纤通信系统容量的n倍．74.完成光复用／解复用技术的核心器件是光波复用器。75.在光频分复用系统中，除了插入损耗和分配损耗之外，影响系统传输性能的重要因素还有信道串扰和载频漂移.76.在给定的掺铒光纤的情况下，应选择合适的泵浦功率和光纤长度，以达到最大增益。77.在给定的掺铒光纤的情况下，应选择合适的泵浦功率和光纤长度，以达到最大增益。78.一个STM-1信号可以分别复用进1个140M信号。79.一个STM-1信号可以分别复用进3个34M信号。80.一个STM-1信号可以分别复用进63个2M信号。81一个STM-4号可以分别复用进4个140M信号。82一个STM-4号可以分别复用进252个2M信号。83.SDH帧结构是由9行，每行270N列构成，每帧的传送周期为125μs。84.SDH中最基本、最重要的传输模块为STM-1．85.SDH中容器实际上是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构。86.SDH中虚容器VC是用来支持SDH通道层连接的信息结构，它是由标准容器c的信号再加上用以对信号进行维护与管理的通道开销(POH)构成的．87.SDH中支路单元TU是为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的一种信息结构，它是由一个低阶VC和指示其在高阶VC中初始字节位置的支路单元指针(TU-PTR)组成．88.SDH中管理单元AU是在高阶通道层与复用段层之间提供适配的一种信息结构．它是由高阶VC和指示高阶VC在STM-N中的起始字节位置的管理单元指针（AU-PTR）构成.89.自动线路保护倒换结构有两种：即1+1和l：n结构方式。90.目前采用的环形网络的结构的种类很多，若根据插入支路信号在环中各节点间流动方向来区分，可分为单向环和双向环。91.目前采用的环形网络的结构的种类很多，若按保护倒换方式来划分，又可分为通道倒换环和复用段倒换环。92.目前采用的环形网络的结构的种类很多，若依据环中每一节点间所用光纤数量来衡量，又可分为二纤环和四纤环。93.我国同步网采用分级的主从同步方式。94.误码性能和抖动性能同时是SDH光传输系统中的两个重要性能指标．95.严重误块秒比指标可以反映系统的抗干扰能力．96.严重误块秒比通常与环境条件和系统自身的抗干扰能力有关，而与速率关系不大，故此不同速率的严重误块秒比指标相同．97.传输设备与其他网元之间的接口，即网络节点之间的接口，常被称为NNI

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98.

光纤通信系统的结构可以分为点对点的传输结构和局域网络结构．99.作为一个实用的光中继器，为了维护的需要，应具有公务通信、监控、告警的功能。100.实际使用的中继器应有两套收、发设备。101.光纤连接器的作用是将需要连接起来的单根或多根光纤芯线的端面对准、贴紧并能多次使用。102.光定向耦合器按其结构不同可分为棱镜式和光纤式两类。103.光纤数字通信系统的中继距离设计需要考虑两个独立的限制因素，即衰减限制和色散限制．色散直接与传输速率有关，在高速率传输情况下甚至成为决定因素。104.因为光纤的衰减大小直接制约着光纤通信系统的有效传输距离，所以要求光纤与光纤之间的连接损耗尽量的小。105.一个中继段上的光传输衰减包括两部分的内容，其一是光纤本身的固有衰减，再者就是光纤的连接损耗和微弯带来的附加损耗。106.啁啾声导致接收灵敏度下降。107.模分配噪声的产生是由于激光器的多纵模性造成的，因而人们提出使用新型的单纵模激光器，以克服模分配噪声的影响。108.模分配噪声引起接收灵敏度下降。109.光衰减器可分为固定衰减器和可变衰减器两种。110.光的一个基本性质是它既有波动性、又有粒子性。111.从量子统计学观点来看，电子在不同能级上占据的几率f(E)还是有规律的，它们服从费米一狄拉克统计分布规律．112.根据物理学知识，低能级的粒子（电子）数N1，总是大于高能级的粒子（电子）数N2，这就是所谓的粒子数正常分布．113.低能级的粒子（电子）数N1大于高能级的粒子（电子）数N2，在这种分布状态下，即使有光照射，受激吸收的光要大于受激辐射的光．因此，这时不会出现发光现象。114.激光器是1960年由美国人梅曼发明的新型光源．它是利用受激辐射原理，并采取一定措施在某个方向上获得很强的指向性、极高的光强、极好的相干性的一种光源。115.激光器产生的激光有多模和单模．单模激光器是指激光二极管发出的激光是单纵模，它所对应的光谱只有一根谱线。116.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的物理量，但是，分析的角度不同．117.在实际通信线路中，都是将光纤制成不同结构形式的光缆在各种环境条件下使用。118.通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心圆柱体。折射率高的中心部分叫做纤芯，折射率低的外围部分称为包层。119.RST功能块是RSOH的源和宿。即在构成SDH帧信号的复用过程中加入RSOH，而在解复用过程中取出RSOH。120.段开销中A1A2字节是帧定位字节。121.复用段终端功能是复用段开销的源和宿。122.高阶通道终端功能是高阶通道开销的源和宿。123.SDH帧结构中再生段开销字节位于1~3行，前9N列。124.SDH帧结构中复用段开销字节位于5~9行，前9N列。125.SDH帧结构中管理单元指针字节位于4行，前9N列。二．名词解释：1.光纤通信：是指利用光导纤维（简称为光纤）传输光波信号的通信方式。2.阶跃型光纤：如果纤芯折射率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纤称为阶跃型光纤，又称为均匀光纤。3.渐变型光纤：如果纤芯折射率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，又称为非均匀光纤。4.单模光纤：光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。5.多模光纤：在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。6.色散位移光纤：就是将零色散点移到1.55μm处的光纤。7.散射损耗：由于光纤的材料、形状及折射指数分布等的缺陷或不均匀，光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。8.材料色散：由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成分的群速不同引起的色散。9.波导色散：对于光纤某一个模式而言，在不同的频率下，相位常数β不同，使得群速不同而引起的色散。10模式色散：光纤中不同模式在同一频率下的相位常数βnm不同，因此群速不同而引起的色散。11.误码率BER：12.抖动：一般来说抖动又称相位抖动，定时抖动，它是数字传输中的一种不稳定现象，即数字信号在传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随时间变化的一种现象，这种现象就称为抖动．13.1UI：一个UI就是一个比特传输信息所占的时间。14.抖动容限：在数字通信系统中，抖动将引起系统误码率的增加，为了使光纤数字通信系统在有抖动的情况下，仍能保证系统的指标，那么抖动就应限制在一定范围之内，这就是所谓的抖动容限．15.输入抖动容限：是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。16.输出抖动容限：则为输入信号无抖动的情况下，光纤数字通信系统输出信号的抖动范围．17.同向泵浦：输入光信号与泵浦光源输出的光波，以同一方向注入掺铒光纤。18.反向泵浦：输入光信号与泵浦光源输出的光波，以相反方向注入掺铒光纤。19.双向泵浦：它有两个泵浦光源，其中一个泵浦光源输出的光波和输入光信号以同一方向注入掺铒光纤，另一个泵浦光源输出的光波从相反方向注入掺铒光纤。20.最佳折射指数分布：可以消除模式色散的n(r)分布。22.数值孔径：表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA表示。23.简并：不同的模式，它们以相同的β值沿轴向传输，即表明这些模式是简并的。24.模场直径：把沿纤芯直径方向上，相对该场强最大点功率下降了1/e的两点之间的距离，称为单模光纤的模场直径。25.网络接点接口：是指传输设备和网络接点间的接口。26.自发辐射：在末受到外界激发的情况下，高能级的电子自发地跃迁到低能级，在跃迁过程中，发射出光子。27.受激吸收：物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级上，这个过程叫做受激吸收。28.受激辐射：处于高能级E2的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1时，放出一个能量为hf的光子。由于这个过程是在外来光子的激发下产生的，因此叫做受激辐射。29.粒子数反转分布：高能级上的粒子（电子）数N2大于低能级上的粒子（电子）数N1的分布状态，这种分布状态称为粒子数反转分布状态．30.阈值电流：对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时将产生激光振荡，这个电流值称为阈值电流。31.mBnB码：把输入码流中每m比特码分为一组，然后插入冗余比特，使之变换为n比特，且n>m.32.mB1P码：在每m比特为一组的基础上，在这一组的末尾一位之后插入一个奇偶校正码，称为P码。P码的作用是保证每码组内1码的个数为偶数。33.消光比：EXT=全“0”码时的平均输出光功率/全“1”码时的平均输出光功率。34.响应时间：是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状态。35.暗电流：理想条件下，当没有光照射时，光电检测器应无光电流输出。但是实际上由于热激励、宇宙射线或放射性物质的激励，在无光情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流。36.光接收机的灵敏度：是在满足给定的误码率指标条件下，最低接收平均光功率Pmin．37.光接收机的动态范围：是在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率(用dBm来描述)和最大允许输入光功率(用dBm描述)之差，其单位为dB。38.网络同步：是指网络的所有设备的时钟频率和相位的偏差都控制在容许的范围之内。39.误块秒比：在规定观察时间间隔内出现的误块秒数与总的可用时间之比，称为误块秒比．40.误块秒：当某1秒具有1个或多个误块时，则称该秒为误块秒。40.严重误块秒比：在规定观察时间间隔内出现的严重误块秒数占总的可用时间之比称为严重误块秒比。41.严重误块秒：某1秒内有不少于30%的误块，则认为该秒为严重误块秒。42.劣化分：每分钟的误码率劣于门限值。43.严重误码秒：1s内的误码率劣于门限值。44.误码秒：每一观测秒内，出现误码数。45.全同光子：光子之间的相位、偏振方向、传播方向也相同，称为全同光子。46.激光器的功率转换效率：输出光功率与消耗的电功率之比。47.雪崩倍增因子：有雪崩倍增时光电流的平均值与无雪崩倍增时光电流的平均值之比。48.光电检测器的响应度：光电检测器的平均输出电流与光电检测器的平均输入功率之比。49.光电检测器的量子效率：光生电子-空穴对数与入射光子数之比。50.模式：实质上是电磁场的一种场型结构分布形式。51.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。52.光纤中的导波：携带信息的光波在光纤的纤芯中，由纤芯和包层的界面引导前进，这种波称为导波。53.线极化：如果波的电场矢量空间取向不变，即其端点的轨迹为一直线时，就把这种极化称为直线极化，简称为线极化。54.导波截止：当光纤中出现了辐射模时，即认为导波截止。55.主模：在导波系统中，截止波长最长的模是最低模，称为基模或主模。56.自聚焦：不同射线具有相同轴向速度的现象称为自聚焦现象。57.单模光纤的双折射：单模光纤中，两个互相正交的偏振光，具有不同的相位常数，叫做单模光纤的双折射。58.偏振：偏振即极化的意思，是指场矢量的空间方位。59.圆偏振：如果电场的水平分量与垂直分量振幅相等、相位相差π/2，则合成的电场矢量将随着时间t的变化而围绕着传播方向旋转，其端点的轨迹是一个圆，称为圆偏振。60.椭圆偏振：如果电场强度的两个分量空间方向相互垂直，且振幅和相位都不相等，则随着时间t的变化，合成矢量端点的轨迹是一个椭圆，称为椭圆偏振。61.衰减系数α：其中，L——光纤长度；Pi——光纤输入的光功率；P0——光纤输出的光功率62.吸收损耗：吸收作用是光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。63.瑞利散射损耗：瑞利散射损耗也是光纤的本征散射损耗。这种散射是由光纤材料的折射率随机性变化而引起的。64.时延：单一的载频f0的光波在光纤中传输一定长度时，所需要的时间就称作时延。65.时延差：不同速度的信号，传输同样的距离，需要不同的时间，即各信号的时延不同，这种时延上的差别，称为时延差。66.横电磁波:在传播方向上没有电场和磁场分量.67.横电波:在传播方向上有磁场分量但无电场分量.68.横磁波:在传播方向上有电场分量但无磁场分量.69.本地数值孔径：渐变型光纤纤芯中,某点r处的光线的数值孔径.。70.子午射线:子午面上的光射线在一个周期内和该中心轴相交两次,成为锯齿形波前进的射线。71.增益物质:处于粒子数反转分布状态的物质(具有光的放大作用的工作物质).72.功率增益:功率增益=10lg输出光功率/输入光功率(dB),它表示了放大器的放大能力.73.非零色散光纤：所谓非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55μm的零色散点，而是移到1.54～1.565μm范围内，在此区域内的色散值较小，约为1.0～4.0PS/km·nm。74.色散平坦光纤：光纤在整个光纤通信的长波段（1.3～1.6μm）都保持低损耗和低色散。75.色散补偿光纤：能消除光纤中由于色散的存在，而使得光脉冲信号发生的展宽和畸变的光纤，也就是能够起这种均衡作用的光纤称为色散补偿光纤。76.插入比特码：是将信码流中每m比特划为一组，然后在其末尾一位之后插入一个比特码。77.截止波长：导波处于截止的临界状态时，所对应的波长。78.单模传输条件：保证在薄膜波导中只传输基模的条件。79.信息净负荷区域：帧结构中存放各种信息容量的地方。80.管理单元指针：用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置。二简解答题1.简述光纤通信的优越性.解答：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输损耗（3）抗电磁干扰的能力强（4）另外，光纤线径细、重量轻，而且制作光纤的资源丰富。2.光纤通信与电通信方式的差异有哪些？解答：（1）光纤通信用光作为传输信号（2)光纤通信用光缆作为传输线路，电通信用电缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是激光器和光纤。3.简述光纤色散的概念。解答：光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，它们有不同的传播速度，将会引起脉冲波形的形状发生变化。也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散。4.简述色散对通信的影响。解答：产生码间干扰，增加误码率，限制了通信容量5.简述光中继器的作用。解答：在光脉冲信号经过一定距离传输之后，加一个光中继器以放大衰减的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。6.简述抖动产生的原因解答;(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．如数字系统的复接、分接过程，光缆的老化等．7.简述模分配噪声的概念。解答：因为单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线经过长光纤传输后，产生不同的时延，在接受端造成了脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈随机分布，因此它们经过光纤传输后，在接收端取样点得到的取样信号就会有强度起伏。引入了附加噪声，这种噪声就是模分配噪声。8.简述码间干扰的概念。解答;由于激光器所发出的光波是由许多根线谱构成的，而每个每根线谱所产生的相同波形在光纤中传输时，其传输速率不同，使得所经历的色散不同，而前后错开，导致所传输的光脉冲的宽度展宽，出现“拖尾”，因而造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象就是码间干扰9.简述光隔离器的作用。解答：它是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，而影响激光器的工作稳定性．10．简述光衰减器的作用。解答：当输入光功率超过某一范围时，为了使光接收机不产生失真，或为了满足光线路中某种测试的需要，就必须对输入光信号进行一定程度的衰减，因此，光衰减器是光纤通信线路或测试技术中不可缺少的无源光器件．11.光定向耦合器的作用。解答：在光纤通信系统或光纤测试中，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，都需要光定向耦合器来完成．12.光纤连接器的作用。解答：光纤连接器又称光纤活动连接器，俗称活动接头，它用于设备（如光端机、光测试仪表等）与光纤之间的连接、光纤与光纤之间的连接或光纤与其他无源器件的连接．13.简述脉冲调顶法的实施方案。解答：将主信号作“载波”，用监控电数字信号对这个主信号进行脉冲浅调幅，即使监控信号“载”在主信号脉冲的顶部，或者说对主信号脉冲“调顶”。最后，再将这个被“调顶”的主信号对光源进行强度调制，变为光信号耦合进光纤。14.简述监控信号的传输方式。解答：从目前情况来看,有两类方式：一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号；另一类是由光纤来传输监控信号。15.简述掺铒光纤放大器的主要优点。解答：（1）工作波长处在1.53～1.56μm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，仅需几十毫瓦。（3）增益高、噪声低、输出功率大。（4）连接损耗低。16.掺铒光纤放大器的主要特性指标是什么？解答:功率增益、输出饱和功率和噪声系数。17.EDFA在光纤通信系统中的主要作用是什么？解答：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。18.构成激光器必须具备什么条件？解答：1.能够产生激光的工作物质2.能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源（泵浦源），3.能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。19.什么是激光器的阈值条件？解答：只有当光波在谐振腔内往返一次放大得到的光能密度大于或等于损失掉的光能密度，激光器才能建立起稳定的激光输出．将上述两者相等的这种关系称为阈值条件．20.在光纤通信中，对光源的调制可以分为哪两类？它们的特点是什么？解答：对光源的调制可以分为内调制和外调制。（1）光源的内调制：将调制信号直接作用在光源上，对光源进行调制故又将这种调制方式称为直接调制。（2）光源的外调制：光源本身不被调制，当光从光源射出以后在其传输的通道上被调制器利用物质的电光、声光、磁光等效应对光波进行调制，故有所谓的电光调制器，声光调制器，磁光调制器等，这种调制方式又称为间接调制21.什么是声光调制？解答：声光调制器是利用介质的声光效应制成，它的工作原理是，当调制电信号变化时，由于压电效应，使压电晶体产生机械振动形成超声波，这个声波引起声光介质的密度发生变化，使介质折射率跟着变化，从而形成一个变化的光栅，由于光栅的变化，使光强随之发生变化，结果使光波受到调制．22.什么是磁光调制？解答：磁光调制是利用法拉第效应得到的一种光外调制．入射光信号经过起偏器，使入射光变为偏振光，这束偏振光通过YIG磁棒时，其偏振方向随绕在上面线圈的调制信号而变化，当偏振方向与后面的检偏器相同时，输出光强最大，当偏振方向与检偏器方向垂直时，输出光强最小．从而使输出光强随调制信号变化，实现了光的外调制．23.光与物质间的作用有哪三种基本过程？解答：即自发辐射、受激吸收以及受激辐射。24.什么是光接收机的量子噪声？解答：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和幅度都是随机的，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，这就是光接收机的量子噪声。25.简述光接收机噪声的主要来源。解答：(1)光电检测器引入的噪声：主要包括量子噪声、暗电流噪声、雪崩管倍增噪声。(2)光接收机的电路噪声。26.光接收机的辅助电路包括哪些电路？解答：辅助电路包括箝位电路、温度补偿电路和告警电路等27.简述光接收机主放大器的作用。解答：（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。它还是一个增益可调节的放大器。28.不同等级的STM-N的速率是多少？解答：STM-1：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2488.320Mbit/sSTM-64：9953.280Mbit/s29.SDH的开销是指什么意思？解答：为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节。30.什么是光波分复用技术？解答：光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。31.什么是密集波分复用技术？解答：当同一根光纤中传输的光载波路数更多，波长间隔更小（通常小于0.8nm）时，称为密集波分复用系统．32.根据传播方向上有无电场或磁场分量，可将电磁波的传播形态分为几类？解答：可将电磁波的传播形态分为三类：（1）TEM波：在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为横电磁波。（2）TE波：在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。（3）TM波：在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为横磁波33.什么是时分复用？解答：在以电信号为主的通信系统中，时分复用技术是一种广为应用的技术．它是将通信时间分成相等的间隔，某一固定的信道占据某一固定的间隔，这样各信道是按照一定的时间顺序进行传输．34.简述光频分复用系统中的信道串扰。解答：所谓串扰是指一个信道的能量转移到另一个信道，因而当信遒之间存在串扰时，会引起接收信号误码率的升高。35．光放大器的种类包括哪些？解答：光放大器可分为以下两类：一类是半导体光放大器（SOA），另一类是光纤放大器，它又包括两种，一种是非线性光纤放大器，另一种光纤放大器是掺铒光纤放大器（EDFA）。36.简述掺铒光纤放大器噪声的主要来源有哪些？解答：（1）信号光的散弹噪声，信号光波与放大器自发辐射光波之间的差拍噪声，被放大的自发辐射光的散弹噪声，光放大器自发辐射的不同频率光波间差拍噪声。37.SDH的开销的分类有哪些？解答：SDH的开销分段开销和通道开销，段开销包括再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)，通道开销包括低阶通道开销和高阶通道开销。38.SDH帧中的传送顺序是什么？解答：从左向右，从上向下。（先传行后传列）39.简述SDH帧中净负荷区的功能。解答：净负荷区内所存放的是有效传输信息，也称为信息净负荷．它是由有效传输信息加上部分用于通道监视、管理和控制的通道开销(POH)组成．通常POH被视为净负荷的一部分，并与之一起传输，直到在接收端该净负荷被分接．40..简述SDH帧中管理单元指针的功能。解答：所谓管理单元指针(AU-PTR)实际上是一组数码，其值代表净负荷中信息的起始字节的位置，这样在接收端可以根据指针所指的位置正确地分解出有效传输信息．41.简述同步数字体系的概念。解答：SDH网络是由一些SDH网元(NE)组成，可以在光纤、微波以及卫星上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络，它具有世界性统一的网络节点接口(NNI)，从而简化了信号互通及传输、复用和交叉连接过程，同时它有标准的信息结构等级，被称为同步传输模块（STM一N）。42.SDH中的三大关键技术是什么？解答：同步复用、映射和定位。43.SDH的基本复用单元有哪些？解答：常用的复用单元有容器(c)、虚容器(Vc)、管理单元(AU)、支路单元(TU)等．44.SDH网络的基本网络单元有哪些？解答：终端复用器TM、分插复用器ADM、再生中继器REG、数字交叉连接设备DXC.45.什么是自愈？解答：即无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障，46.网同步方式有哪些？目前，国际上所使用的同步方式有主从同步方式、相互同步方式和准同步方式。47.简述网同步方式中的主从同步方式。解答：所谓主从同步方式就是要在同步网申设立一个最高级别的基准主时钟，而其他时钟均逐级与上一级时钟保护同步的从时钟，以此实现与主时钟同步的目的。48.SDH网中时钟电路的工作模式有哪些？解答：正常工作模式、保持工作模式和自由运行模式三种状态模式．49.什么是背景误块比？解答：如果连续10秒钟误码率劣于l0-3则认为是故障．那么这段时间为不可用时间，应从总统计时间中扣除，因此扣除不可用时间和严重误块秒期间出现的误块后所剩下的误块称为背景误块．背景误块数与扣除不可用时间和严重误块秒期间的所有误块数后的总块数之比称为背景误块比．50.SDH光传输系统的误码性能参数有哪些？解答：误码性能参数用误块秒比（ESR）、严重误块比（SESR）及背景误块比（BBER）来表示的．51.监控系统根据功能不同大致有哪三种组成方式？解答：在一个数字段内对光传输设备和PCM复用设备进行监控，这是一种基本的监控方式；在具有多个方向传输的终端站内，对多个方向进行监控，这是第二种方式；第三种是对跨越数字段的设备进行集中监控．52.描述光纤式定向耦合器的主要参数有哪些？解答：隔度度、插入损耗、分光比。53.抖动的描述方法有哪些？解答：抖动的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表示．54.抖动容限如何描述？解释其含义？解答：抖动容限往往是用峰一峰抖动Jp-P来描述的，它是指某个特定的抖动比特的时间位置，相对于该比特无抖动时的时间位置的最大部分偏离．55.简述啁啾声现象。解答：对于处于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子密度的变化是随注入电流的变化而变化．这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，这就是所谓的啁啾声现象．56.自发辐射的光有什么特点？解答：自发辐射所发光的频率、相位、偏振（又称极化）方向都不相同，是非相干光．57.受激辐射的光有什么特点？解答：受激辐射所发的光，它的频率与激发光的频率相同．不仅如此，两者之间的相位、偏振方向、传播方向也相同，称为全同光子，因此，受激辐射所发的光是相干光．58.怎样才可能实现广放大？解答：如果，当外界向这个物质提供了能量，就会使得低能级上的电子，由于获得了能量而大量地激发到高能级上去，像一个泵不断地将低能级上的电子“抽运”到高能级上一样．从而达到高能级上的粒子（电子）数N2大于低能级上的粒子（电子）数N1的分布状态，这种分布状态称为粒子数反转分布状态．由于N2>N1，因此，这时如果有外来光的激发，就会出现受激辐射>受激吸收进而出现发光现象，就有可能实现光的放大作用．59.什么是泵浦源？解答：能保证粒子数反转分布的激励能源。60.光学谐振腔存在哪些损耗？解答：由于激光工作物质不均匀造成光波散射；谐振腔反射镜不是理想的全反射，而有透射和吸收；或由于光波偏离腔体轴线而射到腔外等等原因，都会造成光波的损耗．61.什么是动态单纵模激光器？解答：就是指在高速调制下仍然能单纵模工作的半导体激光器．62.半导体发光二极管的工作特性和特点有哪些？解答：(1)光谱较宽(2)P-I曲线的线性较好(3)与光纤的耦合效率较低(4)寿命长(5)温度特性较好63.什么是电光效应？解答：电光效应是指电场引起晶体折射率变化的现象。64.实际使用的光发射机中为何使用自动温度控制电路？解答：由于半导体光源的P-I特性曲线对环境温度的变化反映很灵敏，从而使输出光功率出变化，为了保证在环境温度变化时输出特性的稳定，一般在机器的发射机盘上装有自动温度控制(ATC)电路。65.光接收机中前置放大器的功能？对前置放大器的要求是什么？解答：在一般的光纤通信系统中，经光电检测器输出的光电流是十分微弱的，为了保证通信质量，显然，必须将这种微弱的电信号通过多级放大器进行放大。它应是低噪声、高增益的。66.光电检测器在光接收机中的作用是什么？解答：光电检测器的作用是将由发送光端机经光纤传过来的光信号转变为电信号．67什么是雪崩管倍增噪声？解答：由于雪崩管的光电倍增作用是随机的，是一个十分复杂的过程．这种随机性，必然要引起雪崩管输出信号的浮动，从而引入噪声．68.简述光接收机中为何要有温度补偿电路？解答：由于光接收机环境温度变化时，雪崩管的增益将发生变化，由此，使接收机的灵敏度变化．为了尽可能减少这种变化，就需给雪崩管的偏压加温度补偿电路，使雪崩管偏压随温度相应地变化。69.简述光接收机中箝位电路的功能。解答：为了使输入判决器的信号稳定，在判决器前面还加有箝位电路，它将已均衡波的幅度底部箝制在一个固定的电位上。70.简述光接收机中脉冲再生电路的作用？解答：脉冲再生电路的作用是将均衡器输出的信号，例如，升余弦频谱脉冲，恢复为“0"或“1”的数字信号．71.描述光电检测器性能好坏的技术指标有哪些？解答：响应度R0和量子效率η、响应时间、暗电流ID、雪崩倍增因子G、过剩噪声系数F(G)72.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为哪两种类型光纤？解释其含义？解答：一般可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤两种阶跃型光纤如果纤芯折射率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纤称为阶跃型光纤，又称为均匀光纤。（2）渐变型光纤如果纤芯折射率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，又称为非均匀光纤。73.阶跃型光纤和渐变型光纤的主要区别是什么？解答：阶跃型光纤纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，渐变型光纤纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小。74.按照传输模式的多少来划分，光纤可分为哪两种类型光纤？解释其含义？解答：可分为单模光纤和多模光纤.(1)单模光纤光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。（2）多模光纤在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。75.按几何光学射线理论，阶跃型光纤中的光射线主要有哪两种射线？解释其含义？解答：阶跃型光纤中的光射线主要有子午线和斜射线。（1）子午射线过纤芯的轴线可做许多平面，这些平面均称为子午面。子午面上的光射线在一个周期内和该中心轴相交两次，成为锯齿形波前进。这种射线称为子午射线。（2）斜射线这种斜射线不在一个平面里，是不经过光纤轴线的射线。76.解释线性偏振模LPmn下标m和n的值的物理意义？解答：下标m和n的值，表明了各模式的场型特性。一般来说，模式的下表m表示模式的场分量沿圆周方向最大值有几对。下标n表示模式的场分量沿光纤直径的最大值有几对。不同的m,n值，即对应着不同的模式。77.描述单模光纤的特征参数有哪些？解答：（1）衰减系数α（2）截止波长λc（3）模场直径d78.在公用通信网中，常用的光缆结构形式有哪几种？解答：层绞式光缆、单位式光缆、骨架式光缆、带状式光缆。79.光缆中加强元件的功能是什么？解答：由于光纤材料比较脆，容易断裂，为了使光缆便于承受敷设安装时所加的外力等，因此在光缆中要加一根或多根加强件位于中心或分散在四周。80.光缆中护层的功能是什么？解答：光缆的护层主要是对已经成缆的光纤起保护作用，避免由于外部机械力和环境影响造成对光纤的损坏。因此要求护层具有耐压力、防潮、湿度特性好、重量轻、耐化学侵蚀、阻燃等特点。三画图题1.请画出光纤通信系统原理方框图.2.画出EAFA的结构示意图。3.画出半导体激光器的P-I特性曲线，哪段范围对应于激光？It是什么？当I>It时，激光器才发出激光It阈值电流。4.请画出数字光纤通信系统中直接调制光发射机基本组成方框图。5.请画出数字光纤通信系统中光接收机基本组成方框图。6.试画出APD雪崩光电二极管的结构示意图，并指出高场区及耗尽层的范围。7.请画出强度调制数字光纤通信系统时钟恢复电路的方框图。8.试画出PIN光电二极管的结构示意图，并指出耗尽层的范围。9.请画出SDH的帧结构图。10.请画出单向结构WDM传输系统结构图。11.请画出双向结构WDM传输系统结构图。12.请画出1+1线路保护倒换结构图。13.请画出1：n线路保护倒换结构图。14.请画出最简单的光中继器原理方框图。15.请画出总线形光纤局域网构成示意图。16.请画出数字光纤通信系统中间接调制光发射机基本组成方框图。17.请画出数字光纤通信系统光发射机的自动功率控制电路原理方框图。18.请画出数字光纤通信系统光发射机的自动温度控制电路原理方框图。19.画出EAFA反向泵浦方式的结构示意图。20.画出EAFA同向泵浦方式的结构示意图。四．论述题1.请列出数字光纤通信系统中监测和控制的功能。解答：①监视的内容：a.光纤通信系统中误码率是否满足指标要求，b.各个光中继器是否有故障，c.接受光功率是否满足指标要求，d.光源的寿命，e.电源是否有故障，f.环境的温度、湿度是否在要求的范围内等。②控制内容：当光纤通信系统中主用系统出现故障时，监控系统即由主控站发出倒换指令，遥控装置将备用系统接入，将主用系统退出工作；当主用系统恢复正常后，监控系统应在发出指令，将系统从备用倒换主用系统中；另外，当市电中断后，监控系统还要发出起动电机的指令，如中继站温度过高，则应发出启动风扇或空调的指令，还可以根据需要设置其它控制内容。2.画图说明EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有哪些？（1）作为前置放大器（2）作为功率放大器（3）作光中继器使用3.试说明单模光纤的双折射现象。解答：理论上单模光纤中只传输一个基模，但实际上，在单模光纤中有两个模式，即横向电场沿y方向极化和沿x方向极化的两个模式。它们的极化方向互相垂直，这两种模式分别表示为LP01x和LP01y。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β，它们是相互简并的。但在实际光纤中，由于光纤的形状、折射率及应力等分布得不均匀，将使两种模式的β值不同，形成相位差Δβ，简并受到破坏。这种现象叫做双折射现象4.光纤通信系统中对光发射机的要求是什么？解答：①光源的发光波长要合适：0.85μm、1.31μm、1.55μm②合适的输出光功率：较小，影响中继距离。较大，光纤产生非线性效应③较好的消光比EXT=全“0”码时的平均输出光功率/全“1”码时的平均输出光功率消光比指标：要求EXT≤10℅④调制特性好此外还希望光发射机的稳定性好，光源的寿命长等。5.论述半导体材料的光电效应。解答：光照射到半导体的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收光子的能量，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，又称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下，在外电路中出现光电流，从而在电阻R上有信号电压产生。6.论述雪崩光电二极管的雪崩倍增效应。解答：在二极管的结上加高反向电压，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，使价带的电子得到了能量；越过禁带到导带，产生新的电子-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获得了倍增。7.光电检测器的暗电流就是暗电流噪声吗？为什么？解答：是。当没有光照射时，在理想条件下，光电检测器应没有光电流输出．但是,实际上由于热激励、宇宙射线或放射性物质的激励，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．又因上述各种激励条件是随机的，因此，暗电流亦是随机浮动的，从而形成了暗电流噪声．8.论述光接收机中均衡器的作用。解答：采用均衡器来使经过其后的波形，在本码判决时刻，其瞬时值应为最大值；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，即使经过均衡后的输出波形仍有拖尾，但是这个拖尾在邻码判决的这个关键时刻为零，从而不干扰对邻码的判决。9.论述半导体激光器产生激光的机理。解答：当P-N结上外加的正偏压足够大，使注入结区的电子足够多时，由于出现了粒子数反转分布状态，使得P-N结区将出现受激辐射大于受激吸收的情况．这时，在与高能级相应的光子的激发下，就将使得高能级上的大量电子跃迁回低能级，同时放出大量的全同光子的光波，这个光波在由P-N结构成的光学谐振腔中来回反射，光强不断增加，经谐振腔选频作用，从而形成激光．谐振腔的两个反射镜，是由半导体材料的天然解理面抛光而成的，以上就是半导体激光器产生激光的机理．10.SDH的优点是什么？解答：SDH的优点：（1）.有全世界统一的网络节点接口（NNI),简化了信号的互通和处理过程。（2）.有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N：(N=1、4、16、64）；（3）.有标准的光接口与帧结构：（4）.具有一步分插复用特性：可从高速信号中直接提取/接入低速信号；（5）.强大的OAM&P能力实现了网络管理的智能化：（6）.丰富的开销（码流量的5%）、强大的软件技术；（7）.组网灵活、网络的生存性强：可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级；（8）.具有横向、纵向兼容性。11.SDH的不足之处是什么？解答：（1）、频带利用率低。（不如传统的PDH系统，如155M仅包括63个2M或3个34M。）（2）、采用指针调整机理增加了设备的复杂性。（3）、指针调整产生的相位跃变在低频抖动和漂移性能上信号损伤较重。（4）、网管权限大，出现在网管上的错误可导致全网瘫痪。12.以2.048Mbit/s信号复用进STM-I为例，说明其复用过程，解答：2.048Mbit7s的信号首先是映射到C-12中，当加上VC-12POH之后，便得到VC-12；然后在VC-12的基础上加入供指示其在更高阶VC中起始字节位置的TU-12指针(TU-PTR)，便得到TU-12；再将三个TU-12按字节间插同步复接成一个TUG-12；七个TUG-2又按字节同步复接，并在前面加上两列固定填充字节，即获得一个TUG-3；而后三个TUG-3仍按字节间插同步复接，同时在前面再加上两列填空装入VC-4（其中第一列为通道开销POH）；再加入AU-4的管理单元指针(AU-PTR)，则构成一个AU-4（即AUG）；最后以固定相位的形式置人含有STM-l的SOH段开销，从而完成了由2.048Mbit/s信号到STM-I的映射．13.论述1+1线路自动线路保护倒换工作过程。解答：发送端是永久地与主用、备用信道相连接，因而STM-N信号可以同时在主用信道和备用信道中传输，在接收端其MSP（复用段保护功能）同时对所接收到的来自主、备用信道的STM-N信号进行监视，正常工作情况下，选择来自主用信道的信号作为输出信号，一旦主用信道出现故障，则MSP会自动从备用信道中选取信号作为接收信号．14.论述APS自动线路保护倒换工作过程。解答：如果上一站出现信号丢失、或者与下游站进行连接的线路出现故障和远端接收失效，那么在下游接收端都可检查出故障，这样该下游接收端必须向上游站发送保护命令，同时向下一站发送倒换请求，具体过程如下．a．当下游站发现（或检查出）倒换的请求或发现故障时，首先启动保护逻辑电路，将出现新情况的通道的优先级与正在使用保护通道的请求优先级进行比较，同时又与首端发来的桥接命令的优先级进行比较．b．如果新情况通道的优先级高，则便在该下游站形成一个具有请求使用保护通道的通道号和请求类型的字节Kl，并通过保护通道向上游站传递．c．当首端收到三次K1字节，并予以确认后，便又将K1字节通过保护通道的下行通道传回下游端站，并作为桥接命令进而确认请求使用保护通道的通道请求．d．上游端站首先进行桥接，并通过保护通道指示被保护通道号的K2字节传送给下游端站．e．下游站收到K2字节，便向通道发出桥接指示．同时将K2字节通过保护通道的上行通道回送给上游端站．f．此时，下游端站将其接到的K2字节所指示的被保护通道号与请求倒换的通道进行比较，一致时，则启动切换开关．g．当上游站也收到来自下游端站的K2字节后，也完成与保护通道的切换，从而完成主、备用通道的倒换．15.我国SDH网使用的同步时钟的等级标准有哪些？解答：我们所使用的同步时钟系统是采用四级结构，不同级别的时钟其精度和稳定度不同，因而需采用不同种类的时钟。①第一级时钟，也就是基准时钟．为了保证其具有高稳定性和精度，一般是采用铯原子钟。②第二级时钟是由设置在一级(CI)、二级(C2)、三级(C3)和四级(C4)交换中心的、受控铷时钟或具有高稳定性能的石英晶体时钟构成，并应通过同步链路直接与基准时钟相连，从而保持与之同步．③第三级时钟是由设置在汇接局(TM)和端局(C5)的、具有保持功能的高稳定性晶体时钟构成。④第四级时钟是设置在SDH终端设备内的、具有保持功能的晶体时钟，它们通过同步链路受第三级时钟控制并与之保持同步。16.光波分复用的系统结构有哪些？各具有何优缺点？解答：光波分复用的系统结构有单向结构和双向结构。单向WDM传输系统的扩容效率高，具有升级效应,同时并不要求对原有的光纤设施进行改动，而单根光纤的双向传输结构，具有简化传输网络等方面的优点．17.论述什么是光码分复用技术及其优点？解答：光码分复用技术与电码分复用技术在原理上并没有根本的区别，只是在OCDM通信系统中，每个用户都拥有一个唯一的地址码，该码是一组光正交码中的一个．因而在进行数据信息的传输时，首先用该地址码对数据信息进行光调制，同样，在接收端用与发射端相同的地址码进行光解码，从而实现用户间的通信．由此可见，光码分复用技术能充分发挥光纤信道频带宽的特点，具有动态地分配带宽、网络扩容方便、多址连接方便、控制灵活、网管简单、保密性强等优点，适用于实时要求高、业务突发性强、速率高的宽带通信环境之中，具有非常好的应用前景，因而受到世界各国的关注，相信随着其技术的不断完善，将显现其巨大的开发价值．18.论述光波分复用通信技术的特点？解答：（1）．光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高（2）．不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输（3）．提高光纤的频带利用率（4）．可更灵活地进行光纤通信组网（5）．存在插入损耗和串光问题19.论述光波分复用器的工作原理？解答：光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光器件，其原理如图所示，其中的一个端口作为器件的输出／输入端，而N个端口作为器件的输入／输出端．当作为对光波波长起合成作用的器件时，从N个端口各自注入不同波长的光信号，在一个端口处将获得按一定光波波长顺序分开的光波信号；当器件作为解复用器时，注入到入射端的各种光波信号，将分别根据其波长的不同，传输到对应的不同出射端口（N个端口之一）．由以上分析可以知道，各端口可以作为输入端口，也可以作为输出端口．20.论述EDFA的工作原理。解答：铒离子有三个工作能级：E1,E2和E3，如图所示。其中E1能级最低，称为基态；E2能级为亚稳态，E3能级最高，称为激发态。Er3+在末受任何光激励的情况下，处在最低能级E1上，当用泵浦光源的激光不断地激发光纤时，处于基态的粒子获得了能量就会向高能级跃迁。如由E1跃迁至E3，由于粒子在E3这个高能级上是不稳定的，它将迅速以无辐射跃迁过程落到亚稳态E2上。在该能级上，相对来讲粒子有较长的存活寿命，此时，由于泵浦光源不断地激发，则E2能级上的粒子数就不断增加，而E1能级上的粒子数就减少，这样，在这段掺铒光纤中实现了粒子数反转分布状态，就具备了实现光放大的条件。当输入光信号的光子能量E=hf正好等于E2和E1的能级差时，即E2-E1=hf：，则亚稳态E2上的粒子将以受激辐射的形式跃迁到基态E1上，并辐射出和输入光信号中的光子一样的全同光子，从而大大增加了光子数量，使得输入光信号在掺铒光纤中变为一个强的输出光信号，实现了对光信号的直接放大。21.EDFA由哪几部分组成？各部分的主要作用？解答：EDFA主要是由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器以及光滤波器组成。光耦合器：将输入光信号和泵浦光源输出的光波混合起来的无源光器件，一般采用波分复用器（WDM）。光隔离器：防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能只能正向传输的器件。掺铒光纤：一段长度大约为10~100m的石英光纤，将稀土元素铒离子Er3+注入到纤芯中，浓度约为25mg/kg。泵浦光源：为半导体激光器，输出光功率约为10~100mw，工作波长约为0.98μm.光滤波器：滤除光放大器的噪声，降低噪声对系统的影响，提供系统的信噪比。22.论述对一个数字段的监控系统的工作过程？解答：首先是由主控站的监控微机不断地向各被控站发出各种询问指令，被控站监控微机收到询问指令后就将本站设备运行情况，编成的数字信号不断地传向主控站．主控站监控微机收到各被控站发来的信息后，进行判别处理，然后显示在监视器屏幕上，并同时由打印机将信息打印出来，以上是监测过程．主控站的监控设备可根据上述处理的信息，人工或自动发出控制指令．被控站收到指令后，监控设备完成所需的控制“动作”，以上就是控制过程．23.用光纤传输监控信号，有哪两种方式？解释其含义？解答：a．频分复用传输方式．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）的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，这就为采用频分复用方式传输监控信号创造了一个可行的条件．b．时分复用方式．这种方式就是在电的主信号码流中插入冗余（多余）的比特，用这个冗余的比特来传输监控等信号．这就是说，将主信号和监控等信号的码元在时间上分开传输，达到复用的目的．具体实施方法有：如将主信号码流中每m个码元之后插入一个码元，一般称为H码（意思是混合码），这种不断插入的H码就可传输监控、区间通信、公务联络、数据等信号．这种插入方式就是将在后面要讨论的mBIH编码方式，24.论述光纤连接器应满足的条件。解答：①连接损耗小连接损耗是评价光纤连接器的主要指标．目前各种不同结构的单模光纤连接器的插入损耗为0.5dB左右．②装、拆方便．③稳定性好连接后，插入损耗随时间、环境的改变应变化不大，④重复性好一般要求重复使用次数大于1000次．⑤互换性好要求同一种型号的活动连接器可以互换．⑥保积小，成本低．25.如图所示光纤式定向耦合器，说明其工作原理？解答：光纤式定向耦合器，是由两根紧密耦合的光纤，通过光纤界面的衰减场相互重叠而实现光的耦合的一种器件，一般有四个端口，从端口l输入的光信号（图中实线所示）向端口2方向传输，可由端口3耦合出一部分光信号，端口4无光信号输出，从端口3输入的光信号（图中虚线所示）向端口4方向传输，可由端口l耦合出一部分光信号，而端口2无光信号输出．另外，由端口1和端口4输入的光信号，可合并为一种光信号，由端口2和端口3输出，或反之。26.影响光纤与光纤之间的连接损耗因素有哪些？解答：一类是固有损耗，它是由将要进行连接的两根光纤彼此特性上的不同或光纤自身的不完善造成的．这类损耗不能通过改善接续工艺和熔接设备来根除，因此在进行接续时，需要特别注意选择两特性基本相同的光纤进行连接．通常要考虑的因素有单模光纤的模场直径偏差、纤芯与包层的同心度偏差以及不圆度等等．另一类是指由外部原因造成光纤连接损耗增大的现象，例如，茌接续时的横向错位、光纤间的间隙过大、端面倾斜等等，均属于人为的操作工艺不良和操作中的缺陷以及熔接设备精度不高等原因所致．27.论述产生色散现象的原因。解答：光纤自身存在色散，即材料色散、波导色散和模式色散．对于单模光纤，因为仅存在一个传输模，故单模光纤的色散只包括材料色散和波导色散．除此之外，还存在着与光纤色散有关的种种因素，会使系统性能参数出现恶化，如误码率、衰减常数变坏．其中比较重要的有三类：码间干扰、模分配噪声、啁啾声。28.论述模分配噪声产生的原因及其对通信的影响。解答:因为单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经过长光纤传输之后，产生不同的迟延，在接收端造成了脉冲展宽，又因为各谱线的功率呈随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到的取样信号就会有强度起伏，引入了附加噪声，这种噪卢就称为模分配噪声．由此还看出，模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声，而不是接收端产生的噪声，故在接收端是无法消除或减弱的．这样当随机变化的模分配噪声叠加在传输信号上时，会使之发生畸变，严重时，使判决出现困难，造成误码，从而限制了传输距离．29.论述啁啾声对中继距离的影响。解答：由于啁啾声的产生与所传输的光脉冲波形和宽度有关，就其对灵敏度下降的影响程度做出精确的估算是相当困难的．但在用近似矩形脉冲进行的实验结果中，表明啁啾声主要出现在脉冲的上升和下降沿，其中上升沿频率出现紫移（频率升高），而下降沿频率出现红移（频率降低），正是由于频率的移动，当该脉冲经过光纤并在光纤色散的作用之下可以使光脉冲波形发生展宽，导致灵敏度下降，从而限制了传输距离．30.光学谐振腔作用是什么？解答：由于有了光学谐振腔，其中沿着光学谐振腔轴线传播的光，就可以在两个反射镜之间往复传播，在这个过程中一边传播一边激发高能级上的电子跃迁到低能级上发光．这种由于光学谐振腔而产生的往复传播作用，相当于延长了激光工作物质的长度，从而使其中的光能密度不断增加．理论分析可以看出，这样可以使受激辐射的几率远大于自发辐射的几率，从而使得沿光学谐振腔轴线传播的光，在粒子数反转分布的前提下，受激辐射占了绝对优势．此外，光学谐振腔还是一个谐振系统，好像电路中的LC谐振电路那样，具有选择频率的选择作用.31.论述实际使用的光发射机中为何使用自动功率控制（APC）电路．解答：光发射机的光源经过一段时间使用将出现老化，使输出光功率降低，另外，激光器P-N结结温变化，使P-I曲线变化，亦会使输出光功率产生变化，因此，为了使光源的输出功率稳定，在实际使用的光发射机中常使用自动功率控制（APC）电路．32.光发射机保护、监测电路有哪些？其功能是什么？解答：LD保护电路——它的功能是使半导体激光器的偏流慢启动以及限制偏流不要过大．由于激光器老化以后输出功率将降低，自动功率控制电路将使激光器偏流不断增加，如果不限制偏流就可能烧毁激光器.无光告警电路——当光发射机电路出现故障，或输入信号中断，或激光器失效都将使激光器较长时间不发光，这时延迟告警电路将发出告警指示．33.论述在光接收机中为何要有均衡器？解答：没有均衡器将出现的问题在数字光纤通信系统中，送到发送光端机进行调制的数字信号是一系列矩形脉冲．由信号分析知道，理想的矩形脉冲具有无穷的带宽，这种脉冲从发送光端机输出后要经过光纤、光电检测器、放大器等部件，这些部件的带宽却是有限的，因此，矩形脉冲频谱中只有有限的频率分量可以通过，这样，从接收机主放大器输出的脉冲形状将不再会是矩形的了，将可能出现很长的拖尾，这种拖尾现象将会使前、后码元的波形重叠'产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码．34.论述单模光纤的双折射对偏振状态的影响。解答：单模光纤中，光波的偏振状态是沿传播方向（z轴）作周期性变化的。这主要是由于双折射的存在，使得LP01x与LP01y的传播速度不相等（因为βx≠βy），形成了相位差，于是偏振状态将沿光纤长度变化，对线双折射来说，沿光纤z方向，将由线偏振变为椭圆偏振，再变为圆偏振，呈周期性地变化，将偏振状态变化了一个周期的长度叫做单模光纤的拍长。35.光纤的温度特性受哪些因素的影响？解答：有物理学知道，构成光纤的二氧化硅（SiO2）的热膨胀系数很小，在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经过涂覆和加上一些其他构件，涂覆材料及其他构件的膨胀系数较大，当温度降低时，收缩比较严重，所以当温度变化时，材料的膨胀系数不同，将使光纤产生微弯，尤其表现在低温区。36.为什么说采用渐变型光纤可以减少光纤中的模式色散？解答：在渐变型光纤中，芯子轴线处（r=0）的折射指数最大，n随r的增加而逐渐减少。由于v=c/n，可以看出，靠近轴线处，射线的速度慢；远离轴线处，射线的速度快。当光纤中的射线传输相同的轴线长度时，则靠近轴线处的射线需要的时间长，但路程短；而远离轴线处的射线需要的时间短，但路程长。如果折射指数n的分布取得合适，则可使不同射线沿着不同轨迹在相同的时间内走完规定的轴线长度。也就是光纤中不同的子午线远离轴线的射线路径长，而靠近轴线的射线路径短，由于各点的光速不同，使它们在相同时间，具有相同的空间周期长度，即说明它们在光纤中可以自聚焦。因此，不同的模式，在折射指数分布不均匀的光纤内，只要n(r)取得合适，可使它们沿着不同路径传输时，所需要的时间差别不是太大，即认为它们具有相同的轴向速度，从而消除了模式色散。37.什么是半导体激光器?从结构上可分为几种?解答:用半导体材料作为激活物质的激光器,称为半导体激光器,它除了具有的基本要求之外,还具有体积小,重量轻等特点.半导体激光器从结构上,可分为同质结半导体激光器,单异质结半导体激光器和双异质结半导体激光器.38..激光器的温度变化对阈值电流有什么影响?解答:阈值电流随温度的升高而加大,而阈值电流越大,在同样输入信号的情况下,输出光功率将降低,为了稳定激光器的输出光功率,必须采用各种自动温度控制电路,来稳定激光器的阈值电流.39.以四个网元的环型网为例画图说明二纤双向复用段保护环的工作原理。解答：ACAC发CA收AC收CA发ACBDS1/P2S2/P1利用S1与S2工作通路传送业务业务信号AC在发端A馈入SI/P2光纤的工作通路S1，沿顺时针方向到达C站：A-B-C。同理，业务信号CA在发端C馈入S2/P1光纤的工作通路S2，沿逆时针方向到达A站：C-B-A。P1与P2通路可传送额外业务。ACAC发CA收AC收CA发ACBDS1/P2S2/P1S1/P2倒换故障时：如B、C间光缆被切断在B、C点执行倒换。B节点：把AC业务从S1通路交叉到P1通路，并使其沿逆时针方向传输：A-B-Ad-D-CC节点：把CA业务从S2通路交叉到P2通路，并使其沿顺时针方向传输：C-D-Ad-Bd-A。40.画图说明插入法测量光纤损耗的步骤。先将1,2两点用一短光纤相连，短路光纤损耗可近似为0，此时测出功率P1就相当于是发送部分的入纤光功率．然后再将被测光纤连到“l"，“2"之间，此时测出功率P2就是被测光纤的出纤光功率，如果被测光纤总长为Lkm，则全长光纤的平均衰减系数为五．计算题1.已知一个565Mbit/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：①光纤通信系统光纤损耗为0.1dB/km，有五个接头，平均每个接头损耗为0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm，接收机灵敏度为-56dBm(BER=10-10)．②光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/(km•nm)，光源光谱宽度1.8nm，求：最大中继距离为多少？注：设计中选取色散代价1dB，光连接器衰减为1dB（发送和接收端各一个），光纤富余度为0.1dB/km，设备富余度为5.5dB。解：最大中继距离为47.1km.2.计算n1=1.48，n2=1.46的阶跃折射率分布光纤的相对折射指数差和数值孔径。解：3.在阶跃型光纤中，纤芯折射率n1=