光纤通信部分参考题答案1

答：光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。光纤色散对光纤传输系统的危害有：若信号是模拟调制的，色散将限制带宽；若信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率（容量）。2-7光纤损耗产生的原因及其危害是什么？答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。2-12一个阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=1.4258，包层折射率n2=1.4205。该光纤工作在1.3μm和1.55μm两个波段上。求该光纤为单模光纤时的最大纤芯直径。解：由截止波长=得时单模传输，由已知条件得1.30μm，则2a×1.3==9.53μm即该光纤为单模光纤时，最大纤芯直径为9.53μm。3-3半导体激光器(LD)有哪些特性?答：LD的主要特性有：（1）发射波长和光谱特性=；激光振荡可能存在多种模式（多纵模），即在多个波长上满足激光振荡的相位条件，表现为光谱包含多条谱线。而且随着调制电流的增大，光谱变宽，谱特性变坏。（2）激光束空间分布特性：远场光束横截面成椭圆形。（3）转换效率和输出功率特性：=·，P=+(I-)（4）频率特性：在接近弛张频率处，数字调制要产生驰张振荡，模拟调制要产生非线性失真。（5）温度特性：=·exp（）3-5计算一个波长=1μm的光子的能量等于多少？同时计算频率f=1MHz和f=1000MHz无线电波的能量。解：光子的能量为=hf===J对于1MHz无线电波=hf=6.63×（J·s）×1×Hz=6.63×J对于1000MHz无线电波=hf=6.63×（J·s）×1000×Hz=6.63×J3-7试说明APD和PIN在性能上的主要区别。答：PIN即光电二极管，APD即雪崩光电二极管。APD和PIN在性能上的主要区别有：APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。APD的响应时间短。APD的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。APD要求较高的工作电压和复杂的温度补偿电路，成本较高。3-17一光电二极管，当=1.3μm时，响应度为0.6A/W，计算它的量子效率。解：由于响应度为=/，则量子效率为=·=·=0.6·=57.4%4-1激光器（LD）产生弛张振荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消除这两种现象的产生？答：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲出线幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡。弛张振荡的后果是限制调制速率。当最高调制频率接近弛张振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最高调制频率应低于弛张振荡频率。某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出线持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象。自脉动频率可达2GHz，严重影响LD的高速调制特性。4-3在LD的驱动电路里，为什么要设置功率自动控制电路APC？功率自动控制实际是控制LD的哪几个参数？答：在LD的驱动电路里，设置功率自动控制电路(APC)是为了调节LD的偏流，使输出光功率稳定。功率自动控制实际是控制LD的偏置电流，输出光功率，激光器背向光平均功率。4-4在LD的驱动电路里，为什么要设定温度自动控制电路？具体措施是什么？控制电路实际控制的是哪几个参数？答：在LD的驱动电路里，设置自动温度控制电路是因为半导体光源的输出特性受温度影响很大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感，为保证输出特性的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的。温度控制装置一般由制冷器，热敏电阻和控制电路组成。制冷器的冷端和激光器的热沉接触，热敏电阻作为传感器，探测激光器结区的温度，并把它传递给控制电路，通过控制电路改变制冷量，使激光器输出特性保持恒定。控制电路实际控制的是：换能电桥的输出，三极管的基极电流和制冷器的电流。4-6为什么光接收机的前置放大器多采用跨组型？答：在光接收机的前置放大器采用跨组型，是因为跨组型前置放大器改善了带宽特性及动态范围，并具有良好的噪声特性。4-10已测得某数字光接收机的灵敏度为10，求对应的值。解：=10lg[(mW)]=-20dBm4-14光纤通信中常用的线路码型有哪些?答：光纤通信中常用的线路码型有扰码，mBnB码和插入码。6-1试说明模拟光信号接收机量子极限的含义。答：模拟光接收机量子极限的含义是假设系统除量子噪声外，没有其他噪声的存在，灵敏度由平均信号电流决定，这样确定的灵敏度称为极限灵敏度，也叫量子极限。6-2某模拟光信号记手机前置放大器的等效输入电阻=1M，放大器的带宽B=10MHz，噪声系数为6dB，采用PIN。正弦信号直接光强调制的调制指数m=1，信号的工作波长平均发射功率，为接受灵敏度，为连接器损耗，为系统余量，为光纤损耗系数，为每千米光纤线路损耗余量，L为中继距离。带入数据可得L最大等于212.5km(2)L===47.1km最大中继距离应该取上述计算结果212.5km与47.1km中的较小者，因此系统中的中继距离最大为47.1km5-8简述PDH和SDH的特点。答：PDH特点：我国和欧洲，北美，日本各自有不同的PDH数字速率等级体系，这些体系互不兼容，使得国际互通很困难；PDH的高次群是异步复接，每次复接要进行一次码速调整，使得复用的结构相当复杂，缺乏灵活性；没有同意的光接口；PDH预留的插入比特较少，无法适应新一代网络的要求，PDH没有考虑组网要求，缺少保证可靠性和抗毁性的措施。SDH的特点：SDH有一套标准的世界统一的数字速率等级结构；SDH的帧结构是矩形块状结构，低速率支路的分布规律性极强，使得上下话路变得极为简单；SDH帧结构中拥有丰富的开销比特，用于不同层次的OAM，预留的备用字节可以进一步满足网络管理和智能化网络发展的需要；SDH具有统一的网络结点接口，可以实现光路上的互通；SDH采用同步和灵活的复用方式，便于网络调度；SDH可以承载现有的TDM业务，也可以支持ATM和IP等异步业务。5-10如何理解误码性能参数DM，SES，ES？答：误码性能参数有以下四种：（1）长期平均误码率BER：是指在一段相当长的时间内出现的误码的个数和总的传输码元数的比值，可表示为BER=长期平均误码率只能反映出测试时间内的平均误码结果，无法反映出误码的随机性和突发性。（2）劣化粪