(电子行业)企业管理光纤通信习题与讲解电子版

(电子行业)企业管理光纤答与传统的金属电缆通信、磁波无线电通信相比，光纤通信具有如下有点：波波段的通信、雷达等设备产生干扰。这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。此外，光纤通信系统还具有适应能力强、保密性好以及使用寿命长等特点。(1)有些光器件(如激光器、光纤放大器)比较昂贵。(2)光纤的机械强度差。为了提高强度，实际使用时要构成包含多条光纤的光缆，在光缆中要有加强件和保护套。胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线。(4)光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。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，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，包括码型反变换和多路分接等。答光网络具有如下的主要优点：(1)可以极大地提高光纤的传输容量和结点的吞吐量，以适应未来宽带(高速)通信网个支持多种业务和多种通信模式的、透明的光传送平台。(3)以波分复用和波长选路为基础，可以实现网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高度灵活性和生存性的光传送网。前光纤通信领域的研究热点和前沿。(1)光纤芯与包层的相对折射率差△为多少?(3)在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的解(1)由公式(2.29)可得：(2)解(1)由单模传输条件解得。答长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。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。答光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。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。故得导模数量：并产生一个输出波形。输出脉冲相应于光纤的冲击响应。假设即算光纤带宽。则2-15光波从空气中以角度投射到平板玻璃表面上，这里的是人射光线与玻璃表光束和反射光束之间的夹角正好为，请问玻璃的折射率等于多少?这种玻璃的临界角又为多纤的归一化频率及其中传播的模数量。左右的传播模式。试问：得得则即带宽距离积为：。？（解由波尔兹曼条件得，其中。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。线性失真。通信系统。子数是多少。(个)(1)API)具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。答三端口光环形器的结构图如下图所示。器中。3-9半导体激光器的发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的(1)谐振腔允许的纵模模数；解(1)将题中相应参数代人式有(2)20.64μm≤λ≤0.87μmr(1)计算光纤输出功率；(2)LED在频率f下被幅度调制，计算能在这个通信链路运用的最高频率。解(1)Pi即光纤输出功率为3.8μw。(2)因为I(θ)=Bcos(θ)。求出下列表达式：(2)耦合到光纤的功率：解(1)(2)(3))。求耦合功率和耦合效率。耦合功率和耦合效率分别为：子都被收集。(1)计算该器件的量子效率；(3)计算这个光电二极管的长波长截止点λc。(超过此波长光电二极管将不工作)。解(1)由量子效率的定义得(2)由公式，得所以λc=0.87μm。(2)如果接收到的光功率是0.1μm，计算输出光电流；解(1)L=1kΩ,不计电放大器的噪声，即F=1。级跃迁到低能级的粒子数。答光与物质之间的三种相互作用包括受激吸收、自发辐射和受激辐射。(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释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子数反转分布。答对于给定的器件，产生激光输出的条件就是阈值条件。在是放大器，而是一个振荡器或激光器。长和平均带隙分别为和，短波长对应的中心波长和平均带隙分别为和。已知，则，如图示，高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动，对，称为二次电子空穴对。如此重复，使载流子和反向称为雪崩倍增效应。光电二极管比较灵敏。量子效率η部分被吸收，并在外电路中产生光电流，则有响应度答光检测器的噪声主要包括由光生信号电流和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的热噪声。热噪声来源于电阻内部载流子生载流子的产生，具有随机起伏的特性。光种噪声的功率与信号电流成正比，因此不可入射光的作用下，光检测器中仍然存在少量载流子的随机运动，从而形成很弱的散粒噪声，称为暗电流噪声。所以在有信号光作用的时号光的期间，主要考虑暗电流噪声和热噪声。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？应如何消除这答当电流脉冲注人激光器后，输出光脉冲出现幅度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驰张振荡频率。制特性。明显变小而且连“0”码数目越多，调制速率越高，这种效应越明显。码型效应的消除方法是用适当的“过调制”补偿方法。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大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏度控制是十分必要的。致冷量，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致冷器的电流。必须是低噪声放大器。FET主要特点是输入阻抗高、噪声小、但高频特性扰小，适用于高速率传输系统。答在光接收机的前置放大器采用跨组型，是因为跨答在数字光接收机中，设置均衡滤波网络的目的是对经光纤传输、光/电转换和放大后产生升余弦谱的码元脉冲波形）适合于判决，减小误码率。答自动增益控制(AGC)使光接收机具有较宽的动态范围，以保证在入射光强度变化时输出电答光接收机可能达到的最高灵敏度，这个极限值是由量子噪子极限。答数字光纤通信系统对线路码型的主要要求如下：(1)能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。(2)能给光接收机提供足够的定时信息。(3)能提供一定的冗余度，用于平衡码流、误码检测和公务通信。但对高速光纤通信答光接收机中主要有两种噪声：恒定时也存在。于绝对零度以上的器件都是存在的，在光接收机中主要输入电阻的热噪声。前置放大器的噪声，严格说来，也载流子的随机运动引起的，可以通过噪声系数或噪声等在本书中就将前置放大器的噪声和电阻热噪声合称为前置放大器的噪声。问题。现。其主要优点是占据的频带宽度窄，只是RZ码的一半，缺点是当出现长连“1”或“0”取是不利的。来了输出光脉冲的相位抖动(即啁啾效应)，使光纤的色散增加，限制了容量的提高。调制方案；缺点是成本高，不易实现。答目前光纤大容量数字传输都采用同步时分复用(TDM)技比较完善的传输体制，现已得到大量应用。波和卫星干线传输。(1)SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为链路帧、IP分组等，有利于不同通信系统的互联。何网络单元在光纤线路上可以互联，不同厂家的产品可以信网络。另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络本。测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。(4)采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号行。(5)采用数字交叉连接设备DXC可以对各种提高到一个崭新的水平。合虚容器的概念，解决了低速信号复接成高速位置漂移的问题。-6。解rfα)；(2)光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/(km·nm)，光源光谱宽度为解(1)式中和分别是接头总损耗和色散代价，其余符号的定义与式(5.8)相同。将已知数据代入上(2)因为所以(3)对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括损耗和色散两种限制。(2)根据(图示与图5.20相似，这里略去。)务。这种情况下，功能模型重点描述的是具体设备的功能行设备或软件结构。规范的功能模型允许有不同的实施方备中，也可以集中在一个设备中。答误码性能参数有以下四种：百分数表示。时间百分数表示。（4）误码秒(ES)：是指特定的观测时间内(如一个月)出现误码的秒数，用平均时间百分数表示。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，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。答为了增加中继距离，采用扩展信号带宽的调制方调制。调的正弦信号，其频率随输入的模拟基带信号的瞬宽的频率受调的脉冲信号，其脉冲频率随输入的答在模拟光纤通信中，存在噪声积累效应，信噪比随中继器数目的增加而下降。因此，在输出信噪比指标一定的条件下，中继器数目受到限制带宽的调制方式，如调频，存在制度增益，可以提高输件下，就可以增大传输距离。进行调制，然后把这N个已调信号组合成一路信号，再用这个复合电信号对光载波(主载波)基带信号。载噪比的影响。接收机的特性。例如，低阻抗放大器中接收机的所有实际可能的链路长度都成立。而成为起决定作用的噪声因素。;(2)在平均接收光功率较大的条件下，系统噪声主要是光检测器的量子噪声，此时(3)在平均接收光功率很大时，激光器相对强度噪声将超过其它噪声项，成为起主导作用的证明:前置放大器的噪声近似表示为显然，前置放大器的噪声超过量子噪声而成为起决定作用i=3%,％，0.5％，解(1)由可得。因为放大。由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。(1)中继放大器。在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长传输距离。(2)前置放大器。此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收灵敏度。作为前置放大器，要求噪声系数尽(3)后置放大器。此放大器置于光发射机后面，以提高发射光功率。对后置放大器的噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数。答光交换主要有三种方式：空分光交换、时分光交换和波分光交换。是光开关。光开关有电光型、声光型和磁光型度快、串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。上。为了实现