光纤通信(第二版)【刘增基】简答题总结
1.光纤通信的优缺点各是什么？优：通信容量大中继距离长抗电磁干扰传输误码率极低缺：有些光器件(如激光器、光纤放大器)比较昂贵光纤的机械强度差不能传送电力光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具2.光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分作用光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成发射机又分为电发射机和光发射机，接收机也分为光接收机和电接收机，电发射机的作用是将信(息)源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等：光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光纤线路把来自于光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。
光接收机把从光纤线路输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，光检测器是光接收机的核心。
电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机相反的变换，包括码型反变换和多路分接等。
3.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。
单模光纤没有模式色散。
4.光纤色散产生的原因及其危害是什么?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）。
5.光纤损耗产生的原因及其危害是什么?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。
6.半导体激光器（LD）有哪些特性?发射波长和光谱特性激光束空间分布特性转换效率和输出功率特性频率特性温度特性7.比较半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的异同？LD和LED的不同之处：工作原理不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。
LED不需要光学谐振腔，而LD需要。
和LD相比，LED输出光功率较小，，光谱较宽，调制频率较低。
但发光二极管性能稳定，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。
所以，LED的主要应用场合是小容量（窄带）短距离通信系统；而LD主要应用于长距离大容量（宽带）通信系统。
LD和LED的相同之处：使用的半导体材料相同、结构相似，LED和LD大多采用双异质结（DH）结构，把有源层夹在P型和N型限制层之间。
8.试说明APD和PIN在性能上的主要区别？APD用于光接收机要求灵敏度较高的场合，利于延长系统的传输距离，用于短波长光纤通信PIN用于灵敏度不高的场合，性能非常稳定，用于长波长系统。
9.光与物质间的互作用过程有哪些?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10.什么是粒子数反转?什么情况下能实现光放大？假设能级E1和E2上的粒子数分别为N1和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，入射的光信号总是被吸收。
为了获得光信号的放大，必须将热平衡下的能级E。
和E：上的粒子数N1和N：的分布关系倒过来，即高能级上的粒子数反而多于低能级上的粒子数，这就是粒子数反转分布。
当光通过粒子数反转分布激活物质时，将产生光放大。
11.光检测过程中都有哪些噪声？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的不规则运动。
散粒噪声源于光子的吸收或者光生载流子的产生，具有随机起伏的特性。
光生信号电流产生的散粒噪声，称为量子噪声，这种噪声的功率与信号电流成正比，因此不可能通过增加信号光功率提高信噪比。
在没有外界入射光的作用下，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间内，主要考虑量子噪声和热噪声；而在没有信号光的期间，主要考虑暗电流噪声和热噪声。
12.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?当电流脉冲注人激光器后，输出光脉冲出现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驰张振荡频率。
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，输出光脉冲出现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2 GHz，严重影响LD的高速调制特性。
13.LD为什么能够产生码型效应?其危害及消除办法是什么？半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲和输入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为光电延迟时间。
当光电延迟时间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“1”码丢失，这种现象称为码型效应。
码型效应的特点是在脉冲序列中，较长的连“0”码后出现“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。
码型效应的消除方法是用适当的“过调制”补偿方法。
14.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？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。
15.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？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致冷器、热敏电阻和控制电路组成。
致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。
16.在数字光接收机中，设置均衡滤波网络的目的是什么？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畸变（失真）的信号进行补偿，以减小或消除码间干扰，并使输出信号的波形（一般用具有升余弦谱的码元脉冲波形）适合于判决，减小误码率。
17.在数字光接收机中，为什么要设置AGC电路?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流基本恒定。
由于使用条件不同，输入光接收机的光信号大小会发生变化，为实现宽动态范围，采用AGC是十分有必要的。
AGC一般采用接收信号强度检测（一般设在放大器输出端）及直流运算放大器构成的反馈控制电路来实现。
对于APD光接收机，AGC控制光检测器的偏压和放大器的增益；对于PIN光接收机，AGC只控制放大器的增益。
18. 光接收机中有哪些噪声？第一种光检测器的噪声，包括量子噪声、暗电流噪声及由APD 的雪崩效应产生的附加噪声。
第二种热噪声及前置放大器的噪声，热噪声是在特定温度下由电子的热运动产生，任何工作于绝对零度以上的器件都是存在的，在光接收机中主要包括光检测器负载电阻、前置放大器输入电阻的热噪声。
19. 光纤通信中常用的线路码型有哪些？光纤通信中常用的线路码型有扰码、mBnB 码和插入码。
20. 为什么要引入SDH ？目前光纤大容量数字传输都采用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，先后有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。
PDH 早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。
随着光纤通信技术和网络的发展，PDH 遇到了许多困难。
在技术迅速发展的推动下，美国提出了同步光纤网(SONET)。
1988年，ITU —T （原CCITT ）参照SONET 的概念，提出了被称为同步数字系列(SDH)的规范建议。
SDH 解决了PDH 存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应用。
这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。
21. SDH 的特点有哪些？SDH 帧中AUPTR 表示什么？它有何作用？在SDH 帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能检测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。
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，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。
采用数字交叉连接设备DXC 可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，这既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。
22. EDFA 工作原理是什么?有哪些应用方式?在掺铒光纤(EDF)中，铒离子有三个能级：其中能级1代表基态，能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发态，能量最高。
当泵浦光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(13)→。
但是激发态是不稳定的，铒离子很快返回到能级2。
如果输入的信号光的能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的铒离子将跃迁到基态(21)→，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。
由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光能量的结果。
为提高放大器增益，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。
EDFA 的应用可以分为三种形式：中继放大器 前置放大器 后置放大器23. 若一个565Mbit/s 单模光缆传输系统，光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km ，光纤接头损耗为0.1dB/km ，光源的入纤功率为-2.5dbm ，接收机灵敏度为-37dbm ，线路码型5B6B ，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLM －LD ，光源谱宽为2nm ，光纤的色散系数为2.5ps/(km nm)，ε光通道功率参数取0.115。
设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db ，光纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db 。
试求：系统的最大中继距离。
解：衰减的影响L a =(P T -P R -2A c -P p -Me)/(A f +As+Mc)=(-2.5+37-2-1-5.5)/(0.4+0.1+0.1)=43.3(km) 色散的影响L D =(ε×106)/(B×Δλ×D)=(0.115×106)/(677.99×2×2.5)=33.9km由上述计算可以看出,中继段距离只能小于33.9km,对于大于33.9km 的线段,可采取加接转站的方法解决。
光纤通信总结西理工光信刘增基
第一章光纤通信的优点：容许频带很宽，传输容量很大损耗很小，中继距离很长且误码率很小重量轻、体积小抗电磁干扰性能好泄漏小，保密性能好节约金属材料(有色金属)，SiO2提高光纤容量方式：提高波长速率增加复用波数偏振复用加倍光纤通信应用：通信网数据网数据网有线电视网接入网AN光纤传感器光发射调制方式：内调制一一直接调制(简单、实用、低速)外调制--- 间接调制(高速)第二章纤芯和包层的相对折射率差△ = (n 1-n2) /n1光纤基本类型：突变型多模光纤(Step Index Fiber, SIF ) 渐变型多模光纤(Graded Index Fiber, GIF )单模光纤(Single Mode Fiber, SMF )W型光纤一一(色散平坦光、色散位移光纤、保偏光纤) 塑料光纤光子晶体光纤数值孔径_ NA_NA 二n； - n；:厲一2时间延迟2二皿二Msec—匹(1 玉)c c c 2时间延迟差.逬—(NA)^ niL :2|>。
2n ；c c° V Z> -V - 0麦克斯韦方程组：I 2浹黒.u (n2k2—Z) E z(r)=O dr r dr r其中:k=2 n / 入=2 n f/c= w /cu A 2=a A 2(n"2*kA2- 3 A 2) w A 2=a A2*( 3 A2-n2A2*kA2) vA2=uA2+wA2=aA2*kA2*( n"2-门人2)纤芯方程：2 2 2d E a (r) 1 dE z (r) (uv 、匚(r) (2 2)E z (r )dr r dr ar包层方程：光能量要在纤芯(0w r w a)中传输， 在r=0处，电磁场应为有限实数；在包层 (r > a),光能量沿径向r 迅速衰减，当r is 时，电磁场应消逝为零。
光纤传输模式的电磁场分布和性质取决于特征参数u 、w 和3的值。
横向传输常数：u 和w 决定纤芯和包层横向(r)电磁场的分布，称为横向传输常数； 纵向传输常数：3决定纵向(z)电磁场分布和传输性质，所以称为(纵向)传输常数。
光纤通信第二版刘增基第2章汇总
2 NA n1 n 2 2 n1 2
(2.3)
第2章
光纤和光缆
式中Δ=(n1－n2)/n1为纤芯与包层相对折射率差。设Δ=0.01，
n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2° NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)越大，光 纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。对于 无损耗光纤，θ小于θc的入射光都能在光纤中传输。NA越大， 纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但NA越 大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传 输容量。所以要根据实际使用场合，选择适当的NA。
1 sin( AZ ) An(0)
r1
cos(Az)
0
(2.13)
这个公式是第3 自聚焦效应 为观察方便，把光线入射点移到中心轴线 (z=0, ri=0)，由式(2.12)和式(2.13)得到
r
An(0)
sin( Az)
(2.14a)
θ*=θ0cos(Az)
解这个二阶微分方程，得到光线的轨迹为 r(z)=C1sin(Az)+C2cos(Az) 式中，A=
(2.9)
(2.10)
2 / a ，C1和C2是待定常数，由边界条件确定。
设光线以θ0从特定点(z=0, r=ri)入射到光纤，并在任意点(z, r) 以θ*从光纤射出。由方程(2.10)及其微分得到 C2=r(z=0)=ri
第2章
光纤和光缆
双包层光纤 如图2.3(a)所示，折射率分布像W形，又
称为W型光纤。这种光纤有两个包层，内包层外直径2a′与 纤芯直径2a的比值a′/a≤2。适当选取纤芯、外包层和内包层 的折射率n1、n2和n3，调整a值，可以得到在1.3～1.6 μm之 间色散变化很小的色散平坦光纤(DFF，Dispersion Flattened Fiber)，或把零色散波长移到1.55 μm的色散移位光纤(DSF， Dispersion Shifted Fiber)。
《光纤通信》第二版(刘增基)课后作业题
nm；两种，应用较多的是 980nm 泵
浦源，其优点是
。
（4）其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种：①如图（a）为
；② 如图（b）为
；
③双向泵浦。
（5）双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向
。（填“有关”或“无关”）
。 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，
应提高对
的吸收。
阅读下图 EDFA 的结构，按要求完成各题。
掺铒光纤
输 输出
光隔离器
波分复用器
光隔离器
入 滤波器
光信号
光
信号
泵浦源
熔接点
输 输出
光信号 信号
光隔离器
掺铒光纤 熔接点
图（a）
波分复用器
光隔离器
泵浦源
入 滤波器
光
图（b）
（1） —
是 EDFA 的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入固体激光工作物质— 。
（2）掺铒光纤的模场直径为 3‐‐6µm，比常规光纤小很多，这是为了提高信号光和泵浦光的能量密度，从
而提高其
。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配，解决方法有：①在纤芯中掺
入
；②在熔接时进行一定处理减小
（填英文缩写）的不匹配。
（3）实用的 EDFA 泵浦源都是 LD，其泵浦波长有 980nm 和
第七章 1.EDFA 工作原理是什么？有哪些应用方式？
阅读下图，按要求完成各掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：能级 1 代表基态， 能量最低；能级 2 是
，处于
中间能级；能级 3 代表
， 能量最高。
（3）据图分析，请阐述该工作原理： （4）从该工作原理可以看出，光放大是由于
精品文档-光纤通信(第二版)(刘增基)-第8章 SDH与WDM光网络
第8章 SDH与WDM光网络
3.管理单元指针（AUPTR）区 AUPTR位于帧结构第4行的第1到第9个字节，这一组数码 代表的是净负荷信息的起始字节的位置，接收端根据指示可以 正确地分离净负荷。这种指针方式的采用是SDH的重要创新， 可以使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位。 这一方法消除了常规准同步系统中滑动缓存器引起络 图8.4 STM-1段开销的字节安排
第8章 SDH与WDM光网络
A1、A2代表帧定位字节，其功能是识别帧的起始位置， 从而实现帧同步。A1=11110110，A2=00101000。
J0为再生段踪迹字节，该字节用来重复发送段接入点识别 符，以便段接收机据此确认其与指定的发射机是否处于连续的 连接状态。
(3) S-R点间的光通道参数规范:包括光通道衰减范围, 最大色散，回波损耗与反射系数。
第8章 SDH与WDM光网络
根据ITU-T的建议，这些定义的参数值均为最坏值，即在 设备终了时仍能达到的指标值。该设计目标是在最极端的光通 道衰减和色散条件下仍然满足每个再生段的误码比特率不劣于 1×10-10的要求。表8.2、表8.3、表8.4分别给出了STM-1、 STM-4、STM-16的光接口参数的具体规范，有关更详细的内容 请参见ITU-TG.957建议。
D1～D12为数据通信通路（DCC），D1～D12字节提供SDH 管理网（SMN）的传送链路。
E1、E2为公务联络字节，E1提供RSOH的公务联络的 64kb/s的语音通路，而E2提供MSOH公务管理的64kb/s的语音 通路。
第8章 SDH与WDM光网络
F1为使用者通路，留给使用者（通常是网络提供者），是 为特定维护目的而提供的临时数据/语音通路连接，速率为 64kb/s。
光纤通信简答题
光纤通信简答题1-2光纤通信有哪些优点光纤通信具有许多独特的优点，他们是：1.频带宽、传输容量大；2.损耗小、中继距离长；3.重量轻、体积小；4.抗电磁干扰性能好；5.泄漏小、保密性好；6.节约金属材料，有利于资源合理使用。
2-6 什么是光纤的色散？对通信有何影响？多模光纤的色散由什么色散决定？单模光纤色散又有什么色散决定答：色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。
对于多模光纤，主要是模式色散。
对于单模光纤，只有色度色散和偏振模色散。
2-7 光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么答：数值孔径(Numerical Aperture , NA )定义为NA =、"-n 2 =产(223) NA表示光纤接收和传输光的能力，NA (或a ma x )越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。
对无损耗光纤，在a max内的入射光都能在光纤中传输。
NA越大，纤芯对光能量的束缚能力越强，光纤抗弯曲性能越好。
但NA越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量所以要根据使用场合，选择适当的NA。
3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么答：1,、连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸活动连接的器件。
2、跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。
3、接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性固定连接。
3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。
耦合器有T形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。
3-6 简述马赫-曾德尔幅度调制器的工作原理答:最常用的幅度调制器是在LiNb O3晶体表面用钛扩散波导构成的马赫-曾德尔（M-Z）干涉型调制器，如图3.5.5所示。
使用两个频率相同但相位不同的偏振光波，进行干涉的干涉仪，外加电压引入相位的变化可以转换为幅度的变化。
(完整版)光纤通信简答题
光纤通信简答题1-2 光纤通信有哪些优点光纤通信具有许多独特的优点，他们是：1. 频带宽、传输容量大；2. 损耗小、中继距离长；3. 重量轻、体积小；4. 抗电磁干扰性能好；5. 泄漏小、保密性好；6．节约金属材料，有利于资源合理使用。
2-6 什么是光纤的色散？对通信有何影响？多模光纤的色散由什么色散决定？单模光纤色散又有什么色散决定答：色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。
对于多模光纤，主要是模式色散。
对于单模光纤，只有色度色散和偏振模色散。
2-7 光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么答：数值孔径（Numerical Aperture，NA ）定义为22121NA 2n n n （2.2.3）NA 表示光纤接收和传输光的能力，NA （或max ）越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。
对无损耗光纤，在max 内的入射光都能在光纤中传输。
NA 越大，纤芯对光能量的束缚能力越强，光纤抗弯曲性能越好。
但NA 越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量，所以要根据使用场合，选择适当的NA 。
3-1连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么答：1,、连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸活动连接的器件。
2、跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。
3、接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性固定连接。
3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。
耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。
3-6 简述马赫-曾德尔幅度调制器的工作原理答：最常用的幅度调制器是在LiN bO 3晶体表面用钛扩散波导构成的马赫-曾德尔（M-Z ）干涉型调制器，如图 3.5.5所示。
使用两个频率相同但相位不同的偏振光波，进行干涉的干涉仪，外加电压引入相位的变化可以转换为幅度的变化。
光纤通信第二版答案完全版（随书附赠）光纤通信原理第二版
光纤通信第二版答案完全版(随书附赠) 光纤通信原理第二版第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km 左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。
第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
n1nr （2）阶跃型光纤的折射率分布n2r ar a2 r nm 12 渐变型光纤的折射率分布n r ancr a r a3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA是如何定义的？两者有何区别？它是用来衡量光纤什么的物理量？n 答：阶跃型光纤的数值孔径NA si 0 n120 渐变型光纤的数值孔径NA sinn0-nc n0222两者区别：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。
光纤通信期末考试简答.docx
简答题1、画出光纤通信系统的基本组成框图。
电佶2II 光信E 光信堂II电台? 输入I'⅜⅞∣∣Γ箱入r I 输『 2、光纤通信系统中，电信号对光的调制的实现方式有哪两种？简述各自含义与特点。
答：电信号对光的调制的实现方式分别为干脆调制和外调制。
干脆调制是用电信号干脆调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变更而实现的。
这种方案的特点是技术简洁，成本较低，简洁实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。
外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
外调制的特点是调制速率高，但技术困难，成本较高。
因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中运用。
3、曾述半导体激光器工作原理.答：半导体激光器是向半导体I 、结注入电流，实现粒子数反转分布,产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。
4、简述数字通信系统和模拟通信系统的区分.答：数字通信系统用参数取值离散的信号（如脉冲的有和无、电平的高和低等）代表信息，强调的是信号和信息之间的-一对应关系；模拟通信系统则用参数取值连续的信号代表信息，强调的是变换过信息源 一电发W卜一恭本光纤传⅛⅛系统T光光纤线路接 *收 接11η接收机 信息宿收Jn程中信号和信息之间的线性关系。
这种基本特征确定着两种通信方式的优缺点和不同时期的发展趋势。
5、什么是电光延迟和张弛振荡？会产生什么样的后果？答：（1）输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间g其数量级一般为ns；（2）当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度渐渐衰减的振荡，称为张弛振荡：（3）产生的后果：张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。
6、光纤通信有哪些优点？答：（1）容许频带很宽，传输容量很大：（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小；（3）重量轻、体积小：（4）抗电磁干扰性能好；（5）泄漏小，保密性能好；（6）节约金属材料，有利于资源合理运用。
光纤通信第二版答案
1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤〔尾纤或光纤跳线〕组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配〔限制输入信号的振幅〕作用。
光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤〔尾纤或光纤跳线〕、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和APD。
然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外〔或户内〕引入到户内〔或户外〕，将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤连接器：主要用于将光发送机〔或光接收机〕与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。
3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。
精品文档-光纤通信(第二版)(刘增基)-第6章
第6章 模拟光纤通信系统
上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了实 际应用的水平，而且技术比较简单，容易实现，价格也比较便 宜。尽管如此，这些传输方式都存在一个共同的问题：一根光 纤只能传输一路电视。这种情况，既满足不了现代社会对电视 频道日益增多的要求，也没有充分发挥光纤大带宽的独特优势。 因此，开发多路模拟电视光纤传输系统，就成为技术发展的必
假设系统除量子噪声外，没有其他噪声存在，在这种情况 下，灵敏度由平均信号电流决定，这样确定的灵敏度称为(最 高)
根据假设，式(6.10)分母后两项为零，利用式(3.14)响 应度ρ=ηe/(hf)，m=1, g=1, 式(6.10)简化为
S Pb
NP 4hfB
(6.12)
第6章 模拟光纤通信系统
第6章 模拟光纤通信系统
实现一根光纤传输多路电视有多种方法，目前现实的方法 是先对电信号复用，再对光源进行光强调制。对电信号的复用 可以是频分复用(FDM)，也可以是时分复用(TDM)。和TDM系统 相比，FDM系统具有电路结构简单、制造成本较低以及模拟和 数字兼容等优点。而且，FDM系统的传输容量只受光器件调制 带宽的限制，与所用电子器件的关系不大。这些明显的优点， 使FDM多路电视传输方式受到广泛的重视。
g为APD的倍增因子。若使用PIN-PD, 则g=1。
第6章 模拟光纤通信系统
由式(6.5)～式(6.7)得到均方信号电流
is2
＝ (mPb g)2
2
(6.8)
模拟信号直接光强调制系统的噪声主要来源于光检测器的
量子噪声、暗电流噪声、负载电阻RL的热噪声和前置放大器的 噪声，总均方噪声电流(参考3.2节)可写成
第6章 模拟光纤通信系统
6.1.2 模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进