光纤通信技术知识点简要(考试必备)
光纤通信.
1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤
3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。
4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法
5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤.
6.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：损耗限
制系统的传输距离, 色散则限制
系统的传输容量.
7.色散是在光纤中传输的光信
号，由于不同成分的光的时间延
迟不同而产生的一种物理效
应. 色散的种类：模式色散、材
料色散、波导色散.
8. 波导色散纤芯与包层的折射
率差很小，因此在交界面产生全
反射时可能有一部分光进入包
层之内，在包层内传输一定距离
后又可能回到纤芯中继续传输。
进入包层内的这部分光强的大
小与光波长有关，即相当于光传
输路径长度随光波波长的不同
而异。有一定谱宽的光脉冲入射
光纤后，由于不同波长的光传输
路径不完全相同，所以到达终点
的时间也不相同，从而出现脉冲
展宽。具体来说，入射光的波长
越长，进入包层中的光强比例就
越大，这部分光走过的距离就越
长。这种色散是由光纤中的光波
导引起的，由此产生的脉冲展宽
现象叫做波导色散。
9. 偏振模色散：实际光纤不可避
免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆
度和内部残余应力，使两个偏振
模的传输常数不同，这样产生的
时间延迟差称为偏振模色散或
双折射色散。
10. 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。
11.光线的损耗：（1）吸收损耗：
a.本征吸收损耗：紫外吸收损
耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损
耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散
射损耗 a线性散射损耗：瑞利散
射，光纤结构不完善引起的散射
损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲
率半径比光纤的直径大得多的
弯曲 b.微弯：微米级的高频弯
曲，微弯的原因：光纤的生产过
程中的带来的不均；使用过程中
由于光纤各个部分热胀冷缩的
不同；导致的后果：造成能量辐
射损耗. 与宏弯的情况相同，模
场直径大的模式容易发生微弯
损耗
12. 柔性光纤的优点：1. 对光的
约束增强 2. 在任意波段均可实
现单模传输：调节空气孔径之间
的距离 3. 可以实现光纤色散的
灵活设计 4. 减少光纤中的非线
性效应5. 抗侧压性能增强
13. 光纤的制作要求（1）透明（2）
能将其拉制成沿长度方向均匀
分布的具有纤芯-包层结构的细
小纤维；（3）能经受住所需要
的工作环境。光纤是将透明材料
拉伸为细丝制成的。
14. 光纤预制棒简称光棒，是一
种在横截面上有一定折射率分
布和芯/包比的的透明的石英玻
璃棒。根据折射率的不同光棒可
从结构上分为芯层和包层两个
部分，其芯层的折射率较高，是
由高纯SiO2材料掺杂折射率较
高的高纯GeO2材料构成的，包
层由高纯SiO2材料构成。制作
方法: 外部气相沉积法；气相轴
相沉积法；改进的化学气相沉积
法；等离子化学气相沉积法。
15. 光缆基本要求：保护光纤固
有机械强度的方法，通常是采用
塑料被覆和应力筛选。光纤从高
温拉制出来后，要立即用软塑料
进行一次被覆和应力筛选，除去
断裂光纤，并对成品光纤用硬塑料进行二次被覆。二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光纤四种，应力筛选条件直接影响光纤的使用寿命。
16. 光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。1. 缆芯缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分。被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。加强件起着承受光缆拉力的作用，通常处在缆芯中心，有时配置在护套中。光缆的基本型式：层绞式骨架式中心束管式带状式 2. 护套护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。根据使用条件光缆可以分为：室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等。
护套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和铝带或钢带构成。
18. 根据使用条件光缆可以分为：室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等19. 光缆特性 1.拉力特性 2. 压力特性3. 弯曲特性4. 温度特性20. 成缆对光纤特性的影响 1. 成缆的附加损耗 2. 成缆可以改善光纤的温度特性3. 机械强度增加21. 光纤的特性参数很多，基本上可分为几何特性、光学特性和传输特性三类。几何特性包括纤芯与包层的直径、偏心度和不圆度；光学特性主要有折射率分布、数值孔径、模场直径和截止波长；传输特性主要有损耗、带宽和色散。
22.(1) 损耗测量光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的
后向散射光功率，称后向散射
法。(2) 带宽测量光纤带宽测量
有时域和频域两种基本方法。时
域法是测量通过光纤的光脉冲
产生的脉冲展宽，又称脉冲法；
频域法是测量通过光纤的频率
响应，又称扫频法。 (3) 色散测
量光纤色散测量有相移法、脉冲
时延法和干涉法等。
23 光纤的熔接工艺步骤 (1) 将
待熔接的光纤端头切割成平整
且垂直于轴线的端
面； (2) 利用微调装置将两
根光纤调准直； (3) 利用电弧放
电将两根光纤熔接在一起。
24光纤熔接引起损耗的原
因 (1) 光纤轴线的横向相对误差
（错位）；(2) 两根光纤的纤芯
直径不同；(3) 两根光纤的性能
参数不同；(4) 光纤端头之间的
相对距离； (5) 角向相对偏离。
25 光纤连接器是光纤技术应用
中使用量最大的光无源器件，和
光纤接头一样，光纤连接器也是
对两光纤端面进行对接，所不同
的是光纤接头是永久性的熔接，
而光纤连接器是临时性连接，具
有使用的灵活性。损耗是它们重
要的光学参数。
以下为光无源器件
26光纤连接器损耗的分类
(1) 插入损耗；(2) 回波损耗
27 光纤连接器的插损机理光
纤公差引起的固有损耗：主要由
光纤制造公差，即纤芯尺寸、数
值孔径及纤芯/包层同心度等。连
接器加工装配引起的固有损耗：
主要由光纤制造公差，即端面间
隙、轴线倾角及横向偏移等。
28 光纤连接器的回损机理光纤
端面菲涅耳反射引起的光能量
损耗。这种损耗发生在纤芯空气
交界面，有效的解决方法是设计
两个连接器的物理接触面。
29光纤连接器的损耗表达
式: NA引起的损耗端面间隙
引起的插损回波损耗主观因
素损耗：端面划伤、尘粒、定位
不准。
30 光纤连接器的组成由跳线、
尾纤或尾缆、适配器组成。
31. 光插头的组成 (1) 光纤或单
芯光缆(2) 插针体(3) 外部零件
32. 光纤连接器的技术指标：插
入损耗：光通过连接器后，光功
率损耗的大小；回波损耗：光通
过连接器后，后向反射光与入射
光的比值；重复性：重复插拔后
插损的变化值，1000次插拔后，
小于±0.1dB；互换性：插头和适
配器按一定的规则互换后，插入
损耗的变化值，互换性小于±0.2
dB。
33. 光纤连接器的分类(1) 按光
纤的模式分单模、多模光纤连接
器; (2) 按插针体的端面分端面
一般都是加工成球面、精抛球面
和斜球面等。PC、SPC、APC。
APC: 将端面抛磨成与插针体中
心线成80角。(3) 按连接器的类
型分 FC、SC、ST: 目前应用最
广泛的三种,体积比较大。FC: 螺
纹锁紧式SC: 插拔式/咬合式S
T: 卡口旋转锁
34 光纤耦合器是用来连接3个
或3个以上的光接点。光信号经
过光纤耦合器后，在多个输出端
口之间分配，降低了每个信号输
出端的信号强度。
35.光纤耦合器的性能参数
(1) 插入损耗(2) 耦合比(3) 附加
损耗（4）隔离度A（5）分光比
T
36. 光隔离器是只沿一个方向传
输的光器件，阻止了后向反射和
散射的光到达敏感器件，比如激
光器和光放大器，是一种光学单
行道器件。光隔离器主要应用在激光器或者是光放大器的输出端，以防止光纤线路中的后向反射光造成激光器或光放大器的工作不稳定性。
37. 光隔离器的性能参数要求(1) 隔离度大，单芯隔离器的典型值是40dB; (2) 插入损耗小，单芯隔离器的典型值是0.2dB。
37. 就光纤材料而言，光敏性是指光纤材料的折射率在外部光的作用下发生永久性的改变。
38. 光纤光栅就是利用光纤的光敏性，用特定波长的激光以特定方式照射光纤，导致光纤内部的折射率沿轴向形成周期性或非周期性的空间分布，从而把光纤做成具有精确控制谐振波长的光栅。
39. 光纤光栅的最基本原理是相位匹配条件：β1、β2是正、反向传输常数，Λ是光纤光栅的周期，在写入光栅的过程中确定下来。
40. 波分复用技术要求光器件在光发射机端合并多个信号进入单根光纤同时向前传输，并在光接收机端分离这些信号，以便分立的光接收机进行处理，实现这种功能的光器件就是波分复用器。波分复用器从功能上分为两部分: 发射机端的为复用器，其作用是合并光信道；接收机端的为解复用器，其作用正好相反，分离复用在一起的光信道，而且必须完全分离光信道，且串扰要低。
41. 光开关的性能参数: a 插入损耗b 回波损耗c 隔离度d 开关时间e. 串扰f. 消光比
42. 光衰减器主要用于光纤通信系统的特性测试和其他测试中，是对光功率有一定衰减量的器件。根据衰减量是否变化，可以分为固定衰减器和可变衰减器。
43. 波长转换器：使信号从一个
波长转换到另一个波长的器件。
波长转换器根据波长转换机理
可分为光电型波长转换器和全
光型波长转换器。
以下为有源器件
44. 光源器件：光纤通信设备的
核心，其作用是将电信号转换成
光信号送入光纤。光纤通信中常
用的光源器件有半导体激光器
和半导体发光二极管两种。四小
类：同质半导体激光器、异质半
导体激光器、PIN光电二极管、
雪崩光电二极管
45. 半导体激光器（LD）工作原
理：用半导体材料做成的激光
器，当激光器的P-N结上外加的
正向偏压足够大时，将使得P-
N结的结区出现了高能级粒子
多、低能级粒子少的分布状态，
这即是粒子数反转分布状态，这
种状态将出现受激辐射大于受
激吸收的情况，可产生光的放大
作用。被放大的光在由P-N结构
成的F-P光学谐振腔（谐振腔的
两个反射镜是由半导体材料的
天然解理面形成的）中来回反
射，不断增强，当满足阈值条件
后，即可发出激光。特性参数：
（1）发射波长（2）阈值特性（3）
光谱特性（4）转换效率（5）温
度特性（6）光束发散(7). 频率
特性(8). 瞬态特性
46. 码型效应当电光延迟时间t
d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，幅度变小，严重时可能使单
个“1”丢失
47. 发光二级管（LED）的结
构 LED也多采用双异质结芯
片，不同的是LED没有解理面，
即没有光学谐振腔。由于不是激
光振荡，所以没有阈值。 LED
的工作特性（1）光谱特性（2）
输出光功率特性（3）温度特性
（4）耦合效率（5）调制特性
(6) 频率特性
48. 光电检测器是利用半导体材
料的光电效应实现光电转换的。
49. 雪崩光电二极管（APD）AP
D的雪崩倍增效应，是在二极管
的P-N结上加高反向电压，在结
区形成一个强电场；在高场区内
光生载流子被强电场加速，获得
高的动能，与晶格的原子发生碰
撞，使价带的电子得到了能量；
越过禁带到导带，产生了新的电
子—空穴对；新产生的电子—空
穴对在强电场中又被加速，再次
碰撞，又激发出新的电子—空穴
对……如此循环下去，形成雪崩
效应，使光电流在管子内部获得
了倍增。APD就是利用雪崩效
应使光电流得到倍增的高灵敏
度的检测器。
50. PIN管特性包括响应度、量
子效率、响应时间和暗电流。A
PD管除有上述特性外，还有雪
崩倍增特性、温度特性等。PIN
光电二极管的特性：（1）响应
度和量子效率响应度和量子效
率表征了光电二极管的光电转
换效率。量子效率表示入射光子
转换为光电子的效率。它定义为
单位时间内产生的光电子数与
入射光子数之比（3）响应时
间表征检测器对光信号响应速
度快慢的参量。
51. 对APD特性新引入的参数
是倍增因子和附加噪声指数
52. 按光纤中光波调制原理来
分：强度调制，频率调制，波长
调制，相位调制和偏振调制光纤
传感器。光纤传感器系统包括光
源，光纤，传感头，光探测器和
信号处理电路等。光纤传感器的
光源的要求：(1) 光源的体积小，便于与光纤耦合；(2) 足够的亮度，以提高传感器输出的光功率；(3)光源发出的光波长应适合(4) 稳定性好、噪声小(5) 便于维护，使用方便。光纤传感器用光探测器的要求：(1)线性好(2)灵敏度高(3)响应频带宽、响应运度快，动态特性好(4)性能稳定，噪声小。
53. 光强度调制型：用被测对象引起光纤中光强度的变化实现对被测对象的检测。分为内调制型和外调制型两种。外调制型：光纤仅起传光作用，光纤本身特性不改变，调制过程发生在光纤以外的环节。属于传光型传感器。内调制型：调制过程发生在光纤内部，是通过光纤本身特性的改变来实现光强度的调制，属于功能型光纤传感器。有两种途径：1)?????? 改变光纤的几何形状，从而改变光线的传播入射角。2)?????? 改变光纤纤芯或包层的折射率。如采用电光材料、磁光材料、光弹性材料，微弯效应等。
54. 强度调制的原理：1 由光的传播方向改变引起的强度调制 2 由透射率的改变引起的强度调制 3 由光纤中光的模式的改变引起的强度调制 4 由折射率改变引起的强度调制 5 由光吸收系数的改变引起的强度调制 a.利用光纤的吸收特性引起的强度调制 b.利用半导体的吸收特性进行强度调制.举例：移动球镜光学开关传感器
55. 频率调制光纤传感器：频率调制就是利用外界因素改变光纤中光的频率，通过测量频率的变化来测量外界被测参数。光的频率调制是在有限的一些物理条件下出现的，最重要的物理现象要属反射光束的多普勒频移。
56. 频率检测：对光的频率的检
测不象对强度的检测那样简单--
--直接将光耦合到探测器上即
可。由于光探测器响应速度远低
于光频，不能用来测量光频而只
能用来测量光强，所以，必须把
高频光信号转换为低频信号才
能探测频移从而达到测量运动
速度的目的。有两种方法可以测
量频移，即零差检测和外差检
测。举例：激光多谱勒测速系统
57. 波长（颜色）调制光纤传感
器：波长调制是利用外界因素改
变光纤中光能量的波长分布或
者说光谱分布，通过检测光谱分
布来检测被测参数，由于波长与
颜色直接相关，波长调制也叫颜
色调制。调制方式有以下几种：
1.利用黑体辐射进行波长调制
2.
利用磷光（荧光）光谱的变化进
行波长调制 3.利用滤光器参数
的变化来进行波长调制 4.利用
热色物体的颜色变化进行波长
调制
58.波长检测：光波波长检测实
际上是确定输出光谱及其能量
的分布，那么首先就要使各个波
长的光分离，棱镜，光栅以及各
种滤光片都能达到分光的目的；
其次就是各个波长能量的测量。
所以波长调制的检测方法之一
就是光谱分析法，即用分光仪和
电荷耦合器件或者波长响应较
宽的光电探测器相结合来检测
光谱的能量分布。但在许多情况
下并不需要检测输出光的整个
光谱分布，而只需检测其中某两
个波长的能量变化，所以波长调
制的检测方法之二是比色法。举
例：F-P腔光谱调制传感原理
59. 相位调制光纤传感器：光纤
传感器中的相位调制，原理就是
利用外界因素改变光纤中的相
位，通过检测相位的变化来测量
外界被测参量。决定光纤中光的
相位的因素：光纤波导的物理长
度，折射率及其分布，波导横向
几何尺寸。
60. 干涉技术：目前各类光探测
器都不能敏感光的相位变化，必
须采用某种技术使相位变化转
换为强度变化，才能实现对外界
物理量的检测，即干涉技术。光
纤传感器中的干涉技术是在光
纤干涉仪中实现的。
61. 偏振态调制光纤传感器：偏
振态调制其原理就是利用外界
因素改变光的偏振态，通过检测
光的偏振态的变化来检测各种
物理量。在光纤传感器中，偏振
态调制主要基于人为旋光现象
和人为双折射，如法拉第磁光效
应，克尔效应及弹光效应。
62. 偏振态的检测：检测光的偏
振态最简单的方法就是用检偏
器，在光纤传感器中，是用检偏
器与光探测器结合来检测偏振
态的。
63. 四种干涉仪：1.光纤马赫－
曾特尔干涉仪原理：激光束通过
分束器后分为两束光:透射光作
为参考光束，反射光作为测量光
束。测量光束经透镜耦合进入单
模光纤，单模光纤紧紧缠绕在一
个顺变柱体上，顺变柱体上端固
定有质量块。顺变柱体作加速运
动时，质量块的惯性力使圆柱体
变形，从而使绕在其上面的单模
光纤被拉伸，引起光程差的改
变。相位改变的激光束由单模光
纤射出后与参考光束在分束器
处会合，产生干涉效应。在垂直
位置放置的两个光探测器接收
到亮暗相反的干涉信号，两路电
信号由差动放大器处理。2.光纤
迈克尔逊干涉仪：激光器发出的
光经过一个3dB耦合器分成两
束光束入射到光纤，一路到达固定的光纤反射端面，称为参考臂，另一路到达可动光纤端面，反射回来的光经3dB耦合器耦合到光探测器，外界信号S0（t）作用于可移动的信号臂。探测器接收到的光强为：ΦΔ为两臂之间的相位差，其中包括外界信号S0（t）引起的相位差。3.萨格纳克光纤干涉仪：激光器发出的光由分束器或3dB耦合器分成1：1的两束光，将它们耦合进入一个多匝（多环）单模光纤圈的两端，光纤两端出射光经分束器送到光探测器
4.光纤法布里－珀罗干涉仪：白光由多模光纤经聚焦透镜进入两端设有高反射率的反射镜或直接镀有高反射膜的腔体，使光束在两反射镜（膜）之间产生多次反射以形成多光束干涉，再经探测器探测。
64. 七种技术：光放大技术，光波分复用技术，光交换技术，光孤子通信，相干光通信，光时分复用技术和波长变换技术
65. 光纤放大器的实质是：把工作物质制作成光纤形状的固体激光器，所以也称为光纤激光器。对波分复用器的基本要求是：插入损耗小，熔拉双锥光纤耦合器型和干涉滤波型波分复用器最适用。光隔离器的作用是: 防止光反射，保证系统稳定工作和减小噪声。对光隔离器的的基本要求是：插入损耗小，反射损耗大。在泵浦光功率一定的条件下，当输入信号光功率较小时，放大器增益不随输入信号光功率而变化，基本上保持不变。“波分复用+光纤放大器”被认为是充分利用光纤带宽增加传输容量最有效的方法。
66. 光波分复用技术基本原理是：在发送端将不同波长的光信
号组合起来(复用)，并耦合到光
缆线路上的同一根光纤中进行
传输，在接收端又将组合波长的
光信号分开(解复用)，并作进一
步处理，恢复出原信号后送入不
同的终端，因此将此项技术称为
光波长分割复用，简称光波分复
用技术。对波分复用器的基本要
求是：插入损耗小、隔离度大、
带内平坦，带外插入损耗变化陡
峭、温度稳定性好、复用通路数
多、尺寸小等。
67. 光交换技术：在现有通信
网络中，高速光纤通信系统仅仅
充当点对点的传输手段，网络中
重要的交换功能还是采用电子
交换技术。光交换主要有三种方
式：空分光交换、时分光交换、
波分光交换。空分光交换的功能
是：使光信号的传输通路在空间
上发生改变。空分光交换的核心
器件是光开关。光开关有电光
型、声光型和磁光型等多种类
型，其中电光型光开关具有开关
速度快、串扰小和结构紧凑等优
点，有很好的应用前景。时分光
交换是以时分复用为基础，用时
隙互换原理实现交换功能的。波
分光交换(或交叉连接)是以波分
复用原理为基础，采用波长选择
或波长变换的方法实现交换功
能的。
68. 光孤子通信：光孤子(Soli
ton)是经光纤长距离传输后，其
幅度和宽度都不变的超短光脉
冲(ps数量级)。光孤子的形成是
光纤的群速度色散和非线性效
应相互平衡的结果。利用光孤子
作为载体的通信方式称为光孤
子通信。光纤通信的传输距离和
传输速率受到光纤损耗和色散
的限制。光孤子源是光孤子通信
系统的关键。光孤子源有很多种
类，主要有掺铒光纤孤子激光
器、锁模半导体激光器等
69. 相干光通信技术：相干光通
信，像传统的无线电和微波通信
一样，在发射端对光载波进行幅
度、频率或相位调制；在接收端，
则采用零差检测或外差检测，这
种检测技术称为相干检测。相干
光，就是两个激光器产生的光场
具有空间叠加、相互干涉性质的
激光。实现相干光通信，关键是
要有频率稳定、相位和偏振方向
可以控制的窄线谱激光器。相干
检测原理?：光接收机接收的信
号光和本地振荡器产生的本振
光经混频器作用后，光场发生干
涉。由光检测器输出的光电流经
处理后，以基带信号的形式输
出。相干光接收方式是适用于所
有调制方式的通信体制。相干检
测有零差检测和外差检测两种
方式。相干检测技术主要优点
是：可以对光载波实施幅度、频
率或相位调制。相干检测的解调
方式有两种：同步解调和异步解
调。
70. 光时分复用技术：提高速率
和增大容量是光纤通信的目标。
若要继续提高速率一般有两种
途径：波分复用(WDM)、光时分
复用(OTDM) OTDM是在光域
上进行时间分割复用，一般有两
种复用方式：比特间插、信元间
插
71. 波长变换技术：是将信息从
承载它的一个波长上转到另一
个波长上。在WDM光网络中使
用波长变换技术的原因
有：〓信息可以通过WDM网
络中不适宜使用的波长进入WD
M网络。〓在网络内部，可以
提高链路上现有波长的利用率。
波长变换的基本方法有两种：光
/电/光方法和全光方法。
光纤通信论文毕业设计
光纤通信 专业: 通信技术班级: 0701 姓名: 学号: 完成日期: 2009 年11 月30 日
摘要本文简要介绍了光纤通信发展的历史及现状,较全面的向大家展现了制作"光缆开剥与接续"多媒体课件的过程。与此同时,还对课件制作过程中使用的工具和器材及作者的心得体会作了基本介绍,希望能给读者以启发. 一、前言 光纤通信自问世以来,通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点,已经广泛应用于市内局间中继,长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网,同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用.并已逐渐用于用户系统.光缆将取代过去用户系统无法实现宽频信息传输的传统线路,这样便可提供高质量的电视图像和高速数据等新业务,以满足人们广泛的生活和业务的需要. 光缆线路,是光纤通信系统组成的重要部分.光缆线路的建设质量是确保光通信系统性能良好和长期稳定的关键,而光缆开剥接续则是光缆线路施工中工程量大,技术要求复杂的一道重要工序,其质量好坏直接影响线路的传输质量和寿命,光缆开剥、接续、封合的快慢将影响整个工期的进程,对于20
芯以上光缆的接续不仅要求施工人员技术熟练,而且要求施工组织严密,在保证质量的前提下,确保施工的时间。 . 二、光纤通信的发展概况及动向 2-1发展概况 光波是人们最熟悉的电磁波,其波长在微米级,频率为100000亿HZ数量级.由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴.目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内,即波长为0.8-1.8um可分短波长波段和长波长波段,短波长波段是指波长为0.85um,长波长波段是指1.31um和1.51um,这是目前采用的三个通信窗口. 利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信其发展只有二、三十年的历史,它的发展以1960年美国人Mainman发明的红宝石激光器和1966年英籍华人高琨博士提出利用SIO2石英玻璃可制成低损耗光纤的设想为基础,直到1970年美国康宁公司研制出损耗为20db/km的光纤,才使光纤进行远距离传输成为可能.自此以后,光纤通信在世界范围内展开并得到迅猛发展,在短短的一、二十年的时间中,以从0.85um短波长多模光纤发展到1.31um-1.55um的长波长单模光纤,同时开发出许多新型光电器件,激光器寿命已达十万小时甚至百万小时,许多国家相继建成了长距离的光纤通信系统.
光纤通信期末考试题
一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页
二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、在激光器中，光的放大是通过（） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )。 A. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为( )。 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 第 2 页共5 页
通信工程《光纤通信》考试题(含答案)
1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极 管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸 收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态 的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长
光纤通信分析论文
光纤通信分析论文 一、光波分复用（WDM）技术 光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM 是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM 系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）
光纤通信 期末考试试卷(含答案)
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；
光纤通信技术论文
光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。 光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤通信具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。 (2)信号串扰小、保密性能好; (3)抗电磁干扰、传输质量佳。 (4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输; (5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (6)无辐射,难于窃听, (7)光缆适应性强,寿命长。 (8)质地脆，机械强度差。 (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。 (10)分路、耦合不灵活。 (11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm） (12)有供电困难问题。 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤光缆技术 光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 光复用技术 复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(WDM)技术和光时分复用(OTDM)技术。光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，OPDM)。而光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。光时分复用(OTDM)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。
光纤通信技术试题及答案2
试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。
2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤；
光纤通信期末考试题
一、填空题(每空1分,共30分) （1）在光纤通信中,中继距离受光纤损耗与色散的制约。 （2）色散的常用单位就是 ps/(nm、km) , G、652光纤的中文名称就是标准单模 ,它的0色散点在1、31微米附近。 （3）光子的能量与其频率的关系为 :E P = hf 。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时,这时感应光子与发射光子就是一模一样的,就是指发射光子与感应光子不仅___频率_____ _相同、相位相同,而且偏振与传输方向都相同。 （4）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分____固定__衰减器与__可变__衰减器两种。 （5）光纤通信的光中继器主要就是补偿衰减的光信号与对畸变失真信号进行整形等,它的类型主要有光电型光中继器与全光型光中继器。 （6）光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声与放大器噪声等。受激辐射自发辐射(12) (13) （7）WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长,优先选用的波长为1、51μm。 （8）SDH中,当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整,利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特比特就是作为信息比特,还就是填充比特。 （9）半导体激光器工作时温度会升高,这时会导致阈值电流升高 ,输出光功率会降低。 （10）WDM系统可以分为集成式系统与开放式系统两大类,其中开放式系统要求终端具有标准的光波长与满足长距离传输的光源。 （11）对于SDH的复用映射单元中的容器,我国采用了三种分别就是:C－12、C3与C－4。 （12）数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH 与SDH 。 二、选择题 2、在激光器中,光的放大就是通过( A ) Ａ.粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ.光学谐振腔来实现的 Ｃ.泵浦光源来实现的Ｄ.外加直流来实现的 3、STM-64信号的码速率为( D ) A.155、520 Mb/s B.622、080 Mb/s C.2 488、320 Mb/s D.9 953、280 Mb/s 4、以下哪个就是掺铒光纤放大器的功率源( C )
光纤通信技术论文
光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词：光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤
通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽，通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低，中继距离长。 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤；此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。
光纤通信期末考试试卷参考答案
潍坊学院2009-2010学年第2学期期末考试 《光纤通信基础》试卷（A卷）参考答案及评分标准 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1C、2B、3B、4D、5C、6A、7D、8C、9C、10D、11C、12D、13B、14C、15A 二、填空题(每空1分，共20分) 1、光作为载波 2、um um 3、大 4、自聚焦 5、谐振腔 6、受激辐射 7、暗电流噪声8、隔离度9、动态范围10、10-270 11、光纤放大器12、量子效率 13、不能14、分插复用器交叉连接设备15、下降16、17、空分交换波分交换 三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分) 1、答：光纤通信系统主要由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。（2分） 发射机的主要作用：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，以尽可能小的崎变 和衰减传输至接收机。光接收机把从光纤线路输出的光信号还原为电信号。（3分） 2、答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗：（2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（1分） 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引起的散射产生的（1分） 光纤损耗使系统的传输距离受到限制，不利于长距离光纤通信。（1分） 3、答：在PN结界面上，由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场；内部电场使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动，最终使能带产生倾斜，在PN线路附近形成耗尽层。（1分） 当入射光照射PN结时，若光子能量大于带隙，便发生受激吸收，而形成光生电子—空穴对。（1分） 在耗尽层，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光生漂移电流。在耗尽层两侧中性电场区，由热运动，部分光行电子和空穴通过扩散运动进入耗尽层，在电场的作用下，形成和漂移运动相同方向的光生扩散电流。（2分） 光生漂移电流分量和光生扩散电流分量的总和即为光生电流，当P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生光生电动势，这种效应称为光电效应。（1分） 4、答：在LD的驱动电路里，设置自动功率控制电路（APC）是为了调节LD的偏流， 使输出光功率稳定。（2分）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 响较大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感，为保证输出特性稳定，对激 光器进行温度控制是十分必要的。（3分）
《光纤通信技术》试题.doc
2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤
输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器
最新光纤通信期末考试试题(简答)
光纤通信期末考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0 掺饵光纤放大器简述 【引言】：光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，以成为现代通信的主要支柱之一。本文主要介绍掺饵光纤放大器的基本结构和工作原理 【关键字】：光纤放大器掺饵光纤放大器原理发展 光纤放大器（Optical Fiber Ampler，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好 的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。 当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口：1.55μm波段和1.31μm波段。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。 （1）掺饵光纤放大器（EDFA） EDFA工作在1.55μm窗口，该窗口光纤损耗系数1.31μm 窗低（仅0.2dB／km）。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系 统中备受青睐。目前，“掺铒光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（DWDM）+非零色散光纤（NZDF）+光子集成（PIC）”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。 （2）掺镨光纤放大器（PDFA） PDFA工作在1.31μm波段，已敷设的光纤90％都工作在这一窗口。PDFA对现有光通信线路的升级和扩容有重要的意义。目前已经研制出低噪声、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不稳定，增益对温度敏感，离实用还有一段距离。 掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。)是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。 掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值，分别对应于1530nm和1550nm。 光纤通信期末考试题及答案分析 一、填空： 1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。 2、光纤传输是以作为信号载体，以作为传输媒质的传输方式。 3、光纤通常由、和三部分组成的。 4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为和。 5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。 6、光纤通信的最低损耗波长是，零色散波长是。 7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。 8、阶跃光纤的相对折射率差公式为 9、光纤通信中常用的低损耗窗口为、1310nm、。 10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。 11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。 12、阶跃折射率光纤单模传输条件为：。 13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为、和受激吸收。 14、光纤通信中最常用的光源为和。 15、光调制可分为和两大类。 16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。 17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。 18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：。 19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法 和。 20、光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式。 21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于。 22．数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：。 23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种分布形式。 24、传统的O/E/O式再生器具有3R功能，即在、和再生功能。 25、按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和两类。 26、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和的影响，使得信号的幅度受到衰减；波形出现失真。 27、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为。 28、半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与方向一致，这有利于耗尽层的加宽。 29、采用渐变型光纤可以减小光纤中的色散。 30、SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了。 31、SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，列。 32、处于粒子数反转分布状态的工作物质称为。 光纤通信技术特点分析论文 论文关键词:光纤通信技术,特点,应用 论文摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。 1.光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。 2.光纤通信技术的特点 (1)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 (2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。 (3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不 一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理. 光纤通信论文课程:光纤通信原理 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 学号： 姓名： 班级： 指导老师： 多模光纤的弯曲损耗 摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。 为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。 关键词：弯曲损耗；弯曲半径 一、光纤传输特性 1、光纤的宏弯损耗、微弯损耗和弯曲过渡损耗 1.1光纤的宏弯损耗 宏弯损耗是由光纤实际应用中必须的曲折等引起的宏观弯曲导致的损耗。对宏弯损耗进行理论分析比较困难，在这里我用通过讨论模的传输损耗来计算。如下图： 图1-1弯曲损耗理论模型 设：1、波导沿y方向（垂直于纸面方向）无限延伸； 2、E只有y分量，Ⅱ只有r分量和 分量(TE模)； 3、半径R很大，场分布近似与平板波导一样； 5、由于辐射所损耗的满足弱导条件； 4、弯曲功率不影响功率分布。 满足波动方程，在直角坐标系下求出其场解。对于波导芯区外侧（r 1>r 2）有： ()cos .exp y W E A U x a a ?? ??=-- ??????? （1-2） 式中:a 为芯区半径； U 和W 为归一化横向传播常数； 0μ为真空中的磁导率； β为相移常数； 1 2 2A p a a w ωμββ? ?? ?=??+??? ? （1-3） 其中P 为导模功率。 对于波导弯曲时，导模功率有泄漏。 光纤处于弯曲状态时，其传导模式的场分布如下图： 图1-4传导模式的场分布图 从能量的角度，光纤弯曲损耗源于延伸到包层中的消失场的尾部的辐射。 当这个模式在光纤内传播时，其纤芯内和包层中的场分布应该作为一发整体沿光纤的轴线向前运动，即：原来这部分场与纤芯中的场一起传输，共同携带能量。由于光纤是弯曲的，则在远离曲率中心一侧的场的运动速度应比靠近曲率中心一侧的场的运动速度快。 假设光纤在轴线处，场的运动速度为该导模在直光纤情形下的传播速度，这一传播速度比平面波在纤芯介质中的传播速度大，因为纤芯内模式传播速度为模式场的相速度，而相速度是可以大于同一介质中的光速。但要比包层介质中的平面波传 一．单项选择题（每题1分,共20分） 1、在激光器中，光的放大是通过（Ａ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ）Ａ．光衰减器Ｂ．光耦合器Ｃ．光隔离器Ｄ．光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） Ａ．光功率无法传输Ｂ．光功率的菲涅耳反射 Ｃ．光功率的散射损耗Ｄ．光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A） A．保证传输的透明度B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测D．解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A） A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A．0.85μm和1.3μm B．0.85μm和1.48μm C．0.98μm和1.48μm D．0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号 C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括（ D ） A．全光解复用技术B．光时钟提取技术 C．超短波脉冲光源D．匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性（A） Ａ．由掺铒元素决定Ｂ．有石英光纤决定 Ｃ．由泵浦光源决定Ｄ．由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B） A．5％B．10％C．15％D．20％ 13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D） A．10-6B．10-5C．10-4D．10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于（D） A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器 C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B）光纤论文
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