第3章 光收发设备(电路及系统)
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★★第一章★★★光纤通信:是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
★光纤通信工作在什么区,其波长和频率:目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。
它是工作在近红外区,波长为0.8~1.8μm,对应的频率为167~375THz。
★光纤通信的主要优点:1 通信容量大;2 中继距离远;3 抗电磁干扰能力强,无串话;4 光纤细,光缆轻;5 资源丰富,节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
★光纤通信系统:光发送设备、光接收设备、光传输设备。
1 光发送设备:主要有驱动器和光源,其作用试吧店端机输入的信号对光源进行调制,使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。
2 光接收设备:主要有光检测器和光放大器,3 光传输设备:短距离的是电缆,长距离时要加中继器。
4 中继器:由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。
作用是将光信号变成电信号。
★★第二章★★★光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用,这种相互作用有三种主要过程:自发辐射、受激辐射、受激吸收。
自发辐射:该过程与外界作用无关,各个原子的辐射是自发地、独立地进行,彼此毫无关联。
(LED)受激辐射:在受激辐射中,通过一个光子的作用,可以得到两个特征完全相同的光子,如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射,就可以得到四个特征完全相同的光子,…,如此进行下去,将形成“雪崩”反应。
(LD)受激吸收:该过程对外来光有严格的频率选择性。
★形成粒子反转的条件:首先要有能实现粒子数反转分布的物质,也就是激光器的工作物质,它具有对光信号放大的能力;其次,要实现粒子数反转,还必须从外界输入能量,使工作物质中有尽可能多的粒子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。
这一过程也称为激励。
当激励强度足够大时,便可在一堆激光能级之间实现粒子数反转。
★★第三章★★★通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯度SiO2,并有少量掺杂剂,以提高折射率。
光纤通信课后答案第一章基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么?答:当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率,即O<V<2.40483时,此时管线中只有一种传输模式,即单模传输。
2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响?答:在光纤通信系统中,光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一,在很大程度上决定着传输系统的中继距离;光纤的色散引起传输信号的畸变,使通信质量下降,从而限制了通信容量和通信距离。
3、光纤中有哪几种色散?解释其含义。
答: (1)模式色散:在多模光纤中存在许多传输模式,不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同,到达接收端所用的时间不同,而产生了模式色散。
(2)材料色散:由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数,从而使光的传输速度随波长的变化而变化,由此引起的色散称为材料色散。
(3)波导色散:统一模式的相位常数随波长而变化,即群速度随波长而变化,由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响?答:光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用,一方面可引起传输信号的附加损耗,波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等,另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类?答:单模光纤分为四类:非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
7、光缆由哪几部分组成?答:加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点:巨大带宽(200THz)、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。
*、光纤损耗:光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素:本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散:由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的,不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同,导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素:光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类:模式色散(同波长不同模式)、材料色散(折射率)、波导色散(同模式,相位常数)。
光收发模块深度解析光收发模块是一种集成电路(IC),可以独立地双向发送和接收数据。
该设备将发射器和接收器组合成一个模块,将电信号转换为光信号,使这些信号能够通过光纤电缆在服务器之间高效传输。
发射器将电输入转换为来自激光二极管或LED光源的光输出(光通过连接器耦合到光纤中并通过光缆传输)。
来自光纤末端的光被耦合到接收器,然后检测器将光转换成电信号,该电信号经过调节以供接收设备使用。
光收发器内部是什么?光纤收发器由发射器、接收器、光器件和芯片组成。
其中芯片通常被视为光纤模块的心脏。
近年来,人们越来越关注在收发器芯片中使用硅光子学——在硅上构建激光器,然后将光学元件与硅集成电路融合在一起。
它满足了机架与机架之间以及整个数据中心之间更快连接的需求。
它有效地简化了装配过程。
此外,收发器可以做得更紧凑,从而减少服务器的整体占用空间,使数据中心更小、更精简,同时保持高端口密度。
另一方面,更小的尺寸意味着更少的功耗和更低的成本。
光收发模块简史将硅光子学应用于收发器芯片部分证明了光收发器技术的巨大进步。
趋势是光纤收发器正在向更紧凑的尺寸和更高的数据速率发展,以适应因特网革命带来的飞速增长的数据流量。
下图很好地说明了光模块这些年来的发展历程。
数据速率模块最新修订年份描述应用IGbps GBIC2000千兆接口转换器千兆以太网、SDH/SONET(2.5Gb/s)和光纤通道(4Gb∕s)单反2001年小型可插拔千兆以太网、SDH/SONET(2.5Gb/s)和光纤通道(4Gb∕s)IOGbps新派克2001年用于IOGb以太网的光收发器典型的路由器线卡应用、存储、IP网络和LANX22005年用于IOGb以太网的光收发器数据中心、企业配线柜和服务提供商传输网络XFP2005年用于IOGb以太网的光收发器支持光纤通道(8Gb/s)、10Gb/s以太网和光传输网络光纤+2013增强型小型可插拔支持光纤通道(8Gb/s)、10Gb/s以太网和光传输网络标准OTU240/100 Gbps CFP2013C外形可插拔支持40G和100G以太网、OC-768∕STM-256>OTU3(100G)和OTU4QSFP+/QSFP282013四路小型可插拔IOG和28G 支持高达40Gb∕s和100Gb/s的以太网、光纤通道、InfiniBand和SONET/SDH标准光收发器:选择单模还是多模?技术人员有时会发现自己在单模收发器和多模收发器之间进退两难。