光纤通信复习要求

复习要求第一章知识点：1)发明光电话的时间和人1880年，美国人贝尔2)发明第一台红宝石激光器1960年，美国人梅曼3)首先提出用光纤进行信息传输的人和时间1966年，高锟和霍克哈姆4)1970年光纤研制取得什么重大突破？后来突破性进展如何？康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤,使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争,展现了光纤美好前景,促进世界各国相继投入大量人力物力,把光纤通的研究开发推向一个新阶段.后来突破性进展:光纤的损耗接近了光纤最低损耗的理论极限5)当年光源的突破性进展是何？半导体激光器的技术进步6)光纤通信的发展分为哪三个阶段？标志是何？第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。

第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。

第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。

7)光纤通信用的波长何频带宽度？光纤通信的近红外光：近红外光（波长约1um）频率约:300THZ（波长为0.7-1.7um）频带宽度：200THZ在常用的1.31um和1.55um两个常用的波长窗口频带宽度也在20THZ以上微波：0.1-1mm 频带宽度：3-300GHZ8)光纤通信的优点和应用？优点: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,有利于资源合理使用应用:①通信网②计算机局域网和广域网③有线电视的干线和分配网④综合业务光纤接入网9)光纤通信系统由哪几部分组成，简述各部分作用，画出系统框图光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成（参看图1 . 4 ）。

发射机又分为电发射机和光发射机。

相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。

电发射机的作又分为电发射机和光发射机。

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，并用藕合技术把光信号最大限度地注人光纤线路．光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。

光发射机的性能基本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数（如光的强度）．光纤线路把来自于光发射机的光信，能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机．光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。

光纤是光纤线路的主体，接失和连接器是不可缺少的器件．光接收机把从光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换，包括码型反变换和多路分接等．10)基本光传输系统的三个组成部分，它们各自的功能、组成？①光发射机:光发射机的功能是把输入电信号转为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路.光发射机由光源,驱动器和调制器组成②光纤线路:功能是把来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机.它由光纤,光纤接头和光纤连接器组成③光接收机:功能是把从光纤线路输出,产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号.它由光检测器,放大器和相关电路组成11)三种常用的光源器件是什么？（LED，LD，DFB）12)什么是HFC系统第一章习题(第二版)：P13 1-3P13 1-3在5GHz微波载波上能传输的64kb/s的话路数K=(5*10^9*1%)/(64*10^3)≈781(路)在1.55um的光载波上能传输的64kb/s的话路数f=3*10^8/(1.55*10^-6)K=f*1%/(64*10^3)=3.0242*10^7（路）第二、三章知识点1)光纤是由什么构成的？是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝2)光能量限制在光纤中传输的必要条件是什么？条件是:纤芯的折射率>包层的折射率3)光纤的哪三种基本类型？各自相应的折射率分布如何？GIF与SIF的区别？①突变型多模光纤:纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2②渐变型多模光纤:纤芯中心折射率最大为n1,延径向r向外围逐渐变小直到包层变为n2③单模光纤:折射率分布和突变型多模光纤相似区别:光纤截面上折射率分布不同4)NA的概念、定义式、物理意义？定义零界角的正弦为数值孔径 ,即NA.NA表示光纤接收和传输光的能力,NA越大,光纤接受光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高5)时间延迟的概念、定义式？时间延迟差的物理意义？时间延迟：入射角为θ的光线在那长度为L(0x)的光纤中传输，所奖励的路程为l(0y)，在θ不大的条件下，其传播时间即时间延迟：定义式：t=n1l/c=(n1L/C)secθ1=n1L/c(1+θ12/2)式中c为真空的光速。

当θ=θc 和最小入射角θ=0的光线之间的时间延迟差近似为：△τ=(L*θc2)/2n1c=L*NA2/2n1c=n1L*△/c6)对渐变型多模光纤，射线方程一般形式？各符号意义？射线方程的解的表达式？各符号意义P187)自聚焦效应说明什么？P19不同入射角相应的光线，虽然历经的路程不同，单最终都会聚在点P上渐变型多模光纤具有自聚焦效应8)什么叫横磁模、横电模、混合模P23V=0 H Z=H r=0,Eϕ=0,这类在传输方向无磁场的模式称为横磁模V=0,E Z=E r=0,Hϕ=0,这类在传输方向无电场的模式称为横磁模当V不等于0时，电磁场六个分量都存在，这些模式称为混合模9)单模光纤传输条件是什么？10)什么是横向传输常数？定义式？11)纵向？定义式？12)归一化频率V的定义式13)色散一般包含哪三种模式色散,材料色散和波导色散14)光纤色散可以用哪2种表示法用3dB光带宽f或脉冲宽度△τ表示3db15)什么叫3DB带宽？定义式？将归一化频率响应下降一半或减小3dB的频率定义为光纤3dB光宽带f3db 由此可得到16)简略的说，色散对光纤传输系统的影响是什么从频域上看,色散色散限制了传输信号的带宽;从时域上看,色散引起信号脉冲的展宽17)简略的说，损耗对光纤传输系统的影响光纤上的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离18)光纤特性分哪三类？传输特性主要是什么？主要分为:几何特征,光学特征和传输特性.传输特性主要有损耗,色散和带宽19)损耗测量常用什么方法，原理？方法①剪断法:是根据损耗系数的定义直接测量传输光功率实现的②后向散射法:瑞利散射光功率与传输光功率成比例,利用传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数20)带宽测量的时域法如何测量带宽？时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽21)色散测量的相移法的原理关键是什么？22)什么叫粒子数反转分布？果N2>N1即受激辐射大于受激吸收,当光通过这种物质时,会产生放大作用,这种物质称为激活物质.N2>N1的分布和正常状态的分布相反,所以称为粒子数反转分布23)耦合器的主要特性参数是什么？耦合比CR,附加损耗Le,插入损耗Lt,方向性DIR,一致性U24)LED 与LD工作原理有什么不同?工作原理不同,LD发射是受激辐射光,LED发射是自发辐射光.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短距离通信系统;而LD主要应用于长距离大容量通信系统第二章习题：p46-47 2-5,2-6；2-7；2-12,2-14,；2-17；2-242-5 一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。

试问：（1）其纤芯直径为多少？（2）在1310nm波长上可以支持多少个模？（3）在1550nm波长上可以支持多少个模?得到模的个数为：第三章习题：P76 3-19；3-20；3-21；3-3；3-4第四章知识点：1)光发射机的功能？基本组成，框图？光发射机:光发射机的功能是把输入电信号转为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路.光发射机由光源,驱动器和调制器组成;2)光发射机的调制特性包括哪三个？电光延迟、张弛振荡、自脉动现象3)光接收机的功能？基本组成，框图？数字光接收机的功能：把经光纤传输后幅度被衰减、波形被展宽的微弱光信号转换为电信号，并放大处理，恢复为原发射的数字序列。

组成：光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器自动增益控制电路4)光接收机的噪声特性哪两个部分？外部电磁干扰产生的、内部产生的5)耦合器的主要特性参数是哪些6)光接收机的灵敏度定义？如何计算？灵敏度Pr的定义是，在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率〈P〉min，并以dBm为单位习题： P101— 4-10（计算）；4-13；4-14第五章知识点：1)SDH帧哪三个部分组成段开销SOH、信息载荷Payload、管理单元指针AU PTR2)抖动的定义？抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。

抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。

3)故障率的单位菲特4)EDFA的工作窗口？1550nm5)SDH中将低速的支路信号复接为高速信号需要哪3个步骤？映射,定位,复用6)概念：标准容器，虚容器、指针？7)SDH传输网的网络单元？它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG)第五章习题：P121— 5-4；第七章知识点：1)光放大器有哪两种类型？2者的主要区别？有两种类型：半导体光放大器、光纤放大器光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损耗小2)EDFA的关键器件？掺饵光纤和高功率泵浦光源3)实现EDFA的关键技术是什么？设计高增益掺饵光纤4)EDFA的4个优点？1）工作波长正好落在光纤通信最佳波段（1500nm~1600nm）;其主要是一段光纤（EDA），与传输光纤的耦合损耗很小，可达0.1dB.(2)增益高，约为30~40dB;饱和输出光功率打，约为10~15dBm；增益特性与光偏振状态无关。

(3)噪声系数小，一般为4~7dB；用于多信道传输时，隔离度大，串扰小，适用于波分复用系统。

(4)频带宽，在1550nm窗口，频带宽度为20~40nm，可进行多信道传输，有利于增加传输容量。

5)WDM的概念？光波分复用技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。