光纤通信考试重点

第一章

一．光纤通信的优点

1. 光纤的容量大

2. 损耗低、中继距离长

3. 抗电磁干扰能力强

4. 保密性能好

5. 体积小，重量轻

6. 节省有色金属和原材料

二．光纤通信的缺点

1.光纤通信的缺点。

1. 抗拉强度低

2. 光纤连接困难

3. 光纤怕水

四．光发射机的作用

不论是数字信号，还是模拟信号，将输入的电信号转换成光信号；将转换后的光信号用尽可能高的效率耦合进入光纤。光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源。

五．光纤的作用

尽可能少的失真，尽可能小的衰减，将光信号传递到接收端----光接收机

六．光接收机的作用

•将光发射机送出来的光信号转换（还原）成为电信号

由V2=u2+w2得到单模传输条件为

第二章

一．光纤传输特性

产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是光纤最重要的传输特性：

色散限制系统的传输容量，损耗限制系统的传输距离

1.色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分（模式，频率等）的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。

2.色散的种类：模式色散，材料色散，波导色散

3.光纤色散产生的原因及对光纤传输系统的影响：由光纤中传输的光信号的不同成分的传播时间不同而产生的。

在时域和频域的表示方法不同：从频域上看，色散限制带宽(Bandwith)，用3 dB光带宽f3dB

表示；从时域上看，色散产生脉冲展宽(Pulse broadening)，脉冲展宽Δτ表示。

3.光纤损耗

损耗的存在———光信号幅度减小————限制系统的传输距离 。在最一般的条件下，在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化，可以用下式表示

α是损耗系数

4.损耗的机理

包括吸收损耗和散射损耗两部分 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(Rayleigh )散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。 瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。

5.光纤损耗产生的原因及危害是？

光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗两部分，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(Rayleigh )散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。危害：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。

第三章

1.什么是粒子(电子)数反转分布，什么情况下能实现光放大？

答：假设能级E1和能级E2上的粒子数分别为N1，N2，在正常的热平衡状态下，低能级E1上的粒子数N1是大于高能级E2上的粒子数N2的，入射光信号总是被吸收，为了获得光信号的放大，必须将热平衡下的能级E1和E2上的粒子数N1和N2的分布关系倒过来，及高能级上的粒子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子反转分布。

当光通过粒子数反转分布激活物质时将产生光放大。

2.发射波长和光谱特性

半导体激光器的发射波长取决于导带的电子跃迁到价带时所释放的能量，这个能量近似等于禁带宽度Eg(eV)，由式(3.1)得到 h f = Eg

f =c/λ，f (Hz)和λ(μm)分别为发射光的频率和波长；

c=3×108 m/s 为光速；

h=6.628×10-34J·S 为普朗克常数； 1 eV=1.6×10-19 J ，代入上式得到

3.PIN 光电二极管主要特性

(1) 量子效率和光谱特性。

响应度的定义为一次光生电流IP 和入射光功率P0的比值

00//P P I e hf P I h e

P f η-===光生电子对空穴对入射光子数 1.24

g g hc E E λ==

(2) 响应时间和频率特性

4.雪崩光电二极管(APD)

根据光电效应，当光入射到PN结时，光子被吸收而产生电子-空穴对。如果电压增加到使电场达到200 kV/cm以上，初始电子(一次电子)在高电场区获得足够能量而加速运动。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子- 空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。所以这种器件就称为雪崩光电二极管(APD)。

5.什么是雪崩倍增效应？

答：雪崩光电二极管工作室外加高反向偏压（100V~150V），在PN结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或者空穴在运动过程中与价带中的舒服电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴，新的电子空穴对收到同样加速运动，又与原子电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重复，使载流子和反光生电流迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。第四章

1弛张振荡现象

当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡，其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2 GHz。

这些特性与激光器有源区的电子自发复合寿命和谐振腔内光子寿命以及注入电流初始偏差量有关。弛张振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。

2.码型效应：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，因此实际使用的最高调制频率应低于弛张振荡频率

当电光延迟时间td与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“１”码丢失，这种现象称为“码型效应”。

3.“码型效应”的特点是：在脉冲序列中较长的连“0”码后出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”码数目越多，调制速率越高，这种效应越明显。

消除：用适当的“过调制”补偿方法，可以消除码型效应，

4.自脉动现象

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，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象

第五章

1.SDH帧结构

SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键

SDH帧的一般结构：一个STM-N帧有9行，每行由270×N个字节组成。

这样每帧共有9×270×N个字节，每字节为8 bit。

帧周期为125μs，即每秒传输8000帧。