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光纤通信期末总复习一、总述题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题）考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学（不考）要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术语做了整理，可在网络教学平台下载），平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统1、光通信所用波长（红外、可见、紫外），2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率v fλ=4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小2、数值孔径（NA ）定义，意义3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算Proof::dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB kmγααγγααααγα用表示的衰减值；：衰减系数：传输距离当时值就是；单位为=-==--=≈-2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）12212112122ccf f f c f c thenf f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫-∆=-=-= ⎪⎝⎭⎛⎫∆∆== ⎪⎝⎭∆∆∆∆⎛⎫∆=⇒∆=⇒=⎪⎝⎭3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长变化的特性称为色散Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of thewaveguide.L L ττ∆∆⎡⎤⎛⎫= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦''n M L c τλλλ⎛⎫∆=-∆=-∆ ⎪⎝⎭4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念1(1)222c m mc f f f m c mc c f Ln Ln Ln∆∆+=-+=-=2cc oo co c c of ff f ccλλλλλλ∆∆∆∆∆===7、平面边界上的反射，全反射临界角计算1212n n n n ρ-=+221212power reflected R power incidentR n n R n n ρ≡=⎛⎫-= ⎪+⎝⎭分界面上损耗计算什么是消逝场？发生全反射时低折射率材料中仍然有光能量 五、 光纤波导1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE121n n n -∆=00sin NA n α== 单模光纤的NA 和多模光纤NA 通常哪个更大？光纤包层和纤芯折射率关系是怎样的？2、光纤损耗Losses may be classified as: AbsorptionScattering ： Rayleigh Scattering Geometric effects目前光纤损耗水平大致是多少？在什么波长？ 光纤三个透光窗口是什么，中心波长分别是多少3、归一化频率计算；V is called the normalized frequency or V parameter2a V NA πλ==归一化频率和光斑尺寸关系是什么？4、多模光纤模式数目计算对于阶跃折射率光纤，若V>1022V N =对于抛物线分布折射率光纤，若V>1024V N =5、单模传播条件2.405V =<aλ<2.4052aNAλπ<6、多模光纤中的畸变阶跃折射率：11211122()()n n n nn n L cn cn c τ-∆⎛⎫∆==∆≈ ⎪⎝⎭对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:212n L c τ∆⎛⎫∆= ⎪⎝⎭可知多模阶跃折射率光纤中模式畸变一般情形下远大于GRIN 光纤这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽. 因此总的脉冲展宽:τ∆=modal modal pulse spread τ∆=dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ∆=那么总的色散可计算如下()g M M L τλ⎛⎫∆=-+∆ ⎪⎝⎭由于色散导致的展宽和那几个因素有关？L 、D 、λ∆7、单模截止波长2.4052aNAλπ<=那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:c (2)2.612.405a NA a NA πλ==8、普通光纤中传输的光信号一般是非偏振的.六、光源和光放大器1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度(能带间隙 bandgap)与辐射波长关系g i P W e η⎛⎫= ⎪⎝⎭P g W i η=2、量子效率定义，计算。
光纤通信系统复习提纲PS ：红色不要求第一章 绪论 第五章 系统和其它1． 光纤通信系统基本构成（单波长系统（第一章）各部分功能），DWDM各部分要求（第五章）2． 光纤通信系统优缺点（第一章），频率间隔和波长间隔的转换（第一章），光纤通信容量的表示方法（BL ），各代光纤通信系统特点（第一章）3． NRZ 和RZ 格式（第一章和第三章一起看，会画眼图，其中66%占空比的也称为CS-RZ ），复用方式（第一章），调制方式：第一种分法：（第一章：IM （intensity modulation ，强度调制）（也叫OOK 或者ASK ）和PSK ）；第二种分法：模拟调制，数字调制；第三种分法：内调制、外调制。
频谱图（注意CS-RZ 没有载波分量）眼图4．光纤通信系统典型拓扑结构（广播和分配网（HUB和BUS拓扑结构）、局域网（BUS拓扑结构：Ethernet，Ring拓扑结构：FDDI(FiberDistribution Data interface)）注意：功率分配不要求。
5．光纤通信系统功率预算和上升时间预算6．光放大器的分类（3种），EDFA、波分复用器等重要器件，波长控制等关键技术会画示意图。
第二章光纤1．光纤基本参量计算：数值孔径（NA），归一化频率（V<2.405），模场半径（w：最大值1/e处的半径），相对折射率差delta，光纤的分类。
2．TE、TM、HE、EH、LP模下标之间的关系（下标分别表示什么，在图上要知道），什么是模式折射率，模式折射率满足的条件。
3．光纤损耗机理和作用效果（分类，掌握本征损耗两个，其中瑞利散射的特点和波长4次方成反比），损耗系数单位的转换0.2（dB/km）/4.343，光纤通信的三个工作窗口4．光纤色散（模间色散和模内色散，模间色散（多模阶跃和多模渐变）两个BL限制），色散单位的含义（常用ps/(nm*km）），群速度色散D（也叫模内色散=材料色散+波导色散，图要会画），色散位移光纤（G.653）（色散图+原因），偏振模色散，高阶色散，色散补偿光纤（DCF）实现色散补偿的原理（要求D1L1+D2L2=0，S1L1+S2L2=0），考虑D和S的BL限制（或色散大小T)5．色散致脉冲展宽：正色散、负色散、正常色散、反常色散的定义关系和脉冲速度随频率的关系：D>0时（反常色散区），频率高的速度快；反之，频率高的速度慢，知道这个即可。
光纤通信技术》复习提纲参考书籍：（任选其一即可）《光纤通信系统》，杨祥林，国防工业出版社《光纤通信系统》，顾畹仪，北京邮电大学出版社《Fiber－optic Communication Systems》，G.P.Agrawal, Wiley Interscience.要掌握知识点：（复试和面试）1．DWDM 光通信系统基本构成和各部分功能2．光纤通信系统优缺点，各代光纤通信系统特点3．模拟信号和数字信号的转换，NRZ 和RZ 格式，复用方式，调制方式4．光纤的基本概念，光纤损耗, 损耗系数单位的转换，损耗的机理，光纤通信的三个工作窗口5．光纤色散，色散单位，群速度色散，偏振模色散，高阶色散，色散补偿的原理6．光纤中非线性：SRS、SBS、SPM、XPM 的产生机理，FWM 的危害和克服方法7. 各种光纤的特点：G651、G.652、G.653、G655、大有效面积光纤、DCF、全波光纤8. 半导体发光的物理基础：三种跃迁过程，费米能级，粒子数反转，正向偏置PN 结，双异质结结构对半导体发光器件的性能改善，非辐射复合，如何决定半导体材料的组分？9. LED 的特性，为什么LED 适合用在短距离、低速、模拟通信中？10 . LD 的工作条件，阈值条件，纵模条件11. LD 的典型结构，增益导引和折射率导引条形激光器，同质结、异质结、条形激光器、多量子阱结构如何实现阈值电流的降低？12. 如何实现单纵模？DBR、DFB、外腔、VCSEL13. 光发射机驱动电路，LED 和LD 驱动电路的不同，PI 曲线表示调制过程，LED 的数字驱动电路，带光反馈的LD 数字驱动电路14. 光探测器的设计思想，PN、PIN、双异质结PIN、APD、SAM-APD、SAGM-APD 、SAGCM-APD 每一种的特点15. 光接收机三部分的设计思想：前端、线性通道、判决16. 光接收机噪声分析，散粒噪声、热噪声、放大器噪声指数、APD 过剩噪声17. 数字光接收机误码率分析，灵敏度求解18. 数字光接收机的极限灵敏度分析19 . 功率代价的意义20. 光纤通信系统典型拓扑结构21. 光放大器的种类及简单工作原理。
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
光纤通信复习提纲题型:一、选择题，共15小题，总计30分二、填空题，共20空,总计20分三、简答题，共4小题,总计20分四、计算题，共3小题，总计30分一、选择题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。
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。
622080C.2488320D.99532806.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.8507.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.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9。
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码型调整10.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。
光纤通信知识点提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？2、光纤通信和电通信的区别。
2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
3、弱导波光纤的概念。
4、相对折射率指数差的定义及计算。
5、突变多模光纤的时间延迟。
6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
7、归一化频率的表达式。
8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。
2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
4、什么是粒子数反转分布？5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
6、静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性。
8、DFB激光器的优点。
9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。
11、光电二极管的工作原理。
12、PIN和APD的主要特点。
13、耦合器的功能。
14、光耦合器的结构种类。
15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？17、光隔离器的结构和工作原理。
第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。
2、光电延迟和张驰振荡。
3、激光器为什么要采用自动温度控4、数字光接收机的方框图。
5、光接收机对光检测器的要求。
6、什么是灵敏度？7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？9、数字光纤通信读线路码型的要求。
10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
第五章知识点小结1、SDH的优点。
2、SDH传输网的主要组成设备。
3、SDH的帧结构（STM-1）。
4、SDH的复用原理。
5、三种误码率参数的概念。
6、可靠性及其表示方法。
7、损耗对中继距离限制的计算。
8、色散对中继距离限制的计算。
第七章点知识小结1、光放大器的种类2、掺铒光纤放大器的工作原理3、掺铒光纤放大器的构成方框图4、什么WDM？5、光交换技术的方式6、什么是光孤子？7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式9、相干光通信技术的优点。
《光纤通信技术》复习提纲第一章概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
4、光纤通信：就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
5、色散：在光纤中，不同信号的各频率或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一定距离后，不同成份之间出现时延差，从而引信号畸变。
二、光在电磁波谱中的位置三、光纤通信所用光波的波长范围光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口:810nm,1310nm,1550nm五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属六：光纤结构: 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成七、光纤分类:若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。
第二章小结一、名词概念1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
《光纤通信》课程复习提纲1.光纤通信的优点（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2.光纤通信系统的基本组成(单向传输)3.光纤通信对光源的要求对光源的要求：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定， 器件寿命长。
4.直接调制和间接调制直接调制是用电信号直接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化而实现的。
这种方案技术简单， 成本较低，容易实现，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。
外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，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使用。
5.光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成；光检测器是光接收机的核心。
光接收机最重要的特性参数是灵敏度。
灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。
6.检测方式有直接检测和外差检测的区别。
检测方式有直接检测和外差检测两种。
直接检测是用检测器直接把光信号转换为电信号。
这种检测方式设备简单、 经济实用， 是当前光纤通信系统普遍采用的方式。
外差检测要设置一个本地振荡器和一个光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差拍而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换为电信号。
外差检测方式的难点是需要频率非常稳定，相位和偏振方向可控制，谱线宽度很窄的单模激光源；优点是有很高的接收灵敏度。
7.灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。
灵敏度主要取决于组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声，并受传输速率、光发射机的参数和光纤线路的色散的影响，还与系统要求的误码率或信噪比有密切关系。
光纤通信原理复习大纲第一章1.什么叫光纤通信？光纤通信的发展大致分为哪几个阶段？以光为载波，光纤为传输媒介的通信叫光纤通信。
发展分为5个阶段：第一代：从基础研究到商业应用的开发时期 (1966~1979)；第二代：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 (上世纪80年代早期)；第三代：进一步提高传输速率和增加传输距离的时期 (上世纪80年代后期初90年代初)；第四代：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 (上世纪90年代之后)；第五代：以光孤子脉冲为通信载体，以光时分复用技术（OTDM）和波分复用技术（WDM）联合复用为通信手段，以超大容量、超高速率为特征。
2.光纤通信的优缺点是什么？优点：（1）通信容量大：（2）损耗低、中继距离长；（3）抗干扰能力强；（4）传输误码率极低；（5）保密性强；（6）体积小、重量轻；缺点：（1）有些器件比较昂贵；（2）光纤的机械强度差；（3）不能传输电力；（4）光纤断裂后修复比较困难，需要专用工具；3.光纤通信系统有哪些部分组成？简述各部分的作用。
由发射机、接收机、光纤线路组成；发射机又分为光发射机和电发射机；光发射机的作用是：将输入电信号转化为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度的注入到光纤线路。
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在信道中传输的电信号。
接收机也分为光接收机和电接收机。
光接收机的作用：把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；电接收机的作用：放大和完成与电发射机相反的的变换，包括码型反变换和多路分接；光纤线路：把来自于光发射机的光信号，已经可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
第二章1.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?由于单模光纤不存在模间色散，带宽大，可用于长途传输；又因为光纤的几何尺寸大小与传输光波长在同一数量级，故光纤通信要向长波长和单模光纤发展。
2.子午光线是指始终在包含中心轴线的平面上传播的光线。
复习提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？利用光纤传输光波信号的通信方式。
2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
3.光纤通信和电通信的区别。
光纤通信和电通信的主要差别：（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。
设折射率，纤芯为n 1；包层为n 2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n 1>n 2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
定义临界角θc 的正弦为数值孔径3、相对折射率指数差的定义及计算。
相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n 1和n 2）4、弱导波光纤的概念。
弱导波光纤中n1和n2相差很少，则 n1+n2 ≈2 n1所以有： 5、突变多模光纤的时间延迟。
6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。
这是因为(1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c 为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。
(2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。
所以这些光线的时间延迟近似相等。
∆≈-==2sin 12221n n n NA C θ2122212n n n -=∆2121212))((n n n n n +-=∆≈==∆c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ121/)(n n n -≈∆7、归一化频率的表达式。
光纤的归一化频率V定义：V 2=u 2+w 2=a 2k 2(n 21-n 22)8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
对于突变型光纤，g →∞，M=V2/2； 对于平方律渐变型光纤，g=2，M=V2/4。
第三章知识点小结1、光纤通信中常用的光器件的种类。
有源器件：光源、光检测器和光放大器无源器件：连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等。
2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
E 2-E 1=hf 12 或E 1-E 2=hf 124、什么是粒子数反转分布？设在单位物质中，处于低能级E 1和处于高能级E 2(E 2>E 1)的原子数分别为N 1和N 2。
当系统处于热平衡状态时是N1>N2。
如果出现N2>N1的分布，和正常状态(N1>N2)的分布相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。
5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
半导体内产生自发辐射的三个步骤：（1） 在P 型和N 型半导体组成的PN 结界面上， P 型的空穴向N 型扩散， N 型的电子向P 型扩散，因而产生扩散运动，形成内部电场（2） 内部电场产生与扩散相反方向的漂移运动，直到P 区和N 区的E f 相同，两种运动处于平衡状态为止。
并且由于存在内建电场的电位差，使得 P 区的电子要比N 区电子的电位势能要高，P 和N 之间形成势垒结果能带发生倾斜。
（3） 在PN 结上施加正向电压，产生与内部电场相反方向的外加电场，使得能带倾斜减小，扩散增强。
最后在PN 结形成一个特殊的增益区。
增益区的导带主要是电子，价带主要是空穴，结果获得粒子数反转分布2)2()2(2122v g g n k a g g M +=∆+=粒子数反转分布是产生受激辐射的必要条件，把激活物质置于光学谐振腔中，对自发辐射产生的光的频率和方向进行选择，能获得连续的光放大和激光振荡输出。
6、静态单纵模激光器。
随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐减少， 谱线宽度变窄。
这种变化是由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模消失、主模增益增加而产生的。
当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这种激光器称为静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性。
激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电流I th 随温度升高而增大，二是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。
温度升高时，I th 增大，ηd 减小， 输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。
当以直流电流驱动激光器时，阈值电流随温度的变化更加严重。
8、DFB 激光器的优点。
（1）谱线宽度很窄，在高速率脉冲调制下保持动态单纵模特性；（2）发射光波长稳定，并能实现调谐；（3）阈值电流低， 而输出光功率大。
9、LD 与LED 的主要区别（1）LD 发射的是受激辐射光，LED 发射的是自发辐射光。
（2）LED 不需要光学谐振腔， 没有阈值。
10、常用光电检测器的种类。
光电二极管(PD)PIN 光电二极管雪崩光电二极管(APD)11、光电二极管的工作原理。
在入射光作用下，由于受激吸收过程产生的电子-空穴对的运动，在闭合电路中形成光生电流。
12、PIN 和APD 的主要特点。
由于PN 结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性区吸收， 因而光电转换效率低，响应速度慢。
为改善器件的特性，在PN 结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)，这种结构便是常用的PIN 光电二极管。
APD 是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，采用APD 有利于延长系统的传输距离。
但是采用APD 要求有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路，结果增加了成本。
因此在灵敏度要求不高的场合，一般采用PIN-PD 。
13、耦合器的功能。
把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。
14、光耦合器的结构种类。
耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前途的有光纤型、微器件型和波导型。
15、什么是耦合比？耦合比CR 是一个指定输出端的光功率P oc 和全部输出端的光功率总和的比值，用%表示。
16、什么是附加损耗？由散射、吸收和器件缺陷产生的损耗，是全部输入端的光功率总和P it 和全部输出端的光功率总和P ot 的比值，用分贝表示 ∑===N n on oc Ot OC p p P P CR 1⎭⎬⎫⎩⎨⎧=∑∑==Nn N n ot it Pin Pin p P 11lg 10L e =10lg17、光隔离器的结构和工作原理。
隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。
第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。
2、光电延迟和张驰振荡。
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t d ，其数量级一般为ns 。
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， 称为张弛振荡，其振荡频率f r (=ωr /2π)一般为0.5~2 GHz 。
3、激光器为什么要采用自动温度控温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流I th 和外微分量子效率ηd 产生。
温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。
4、数字光接收机的方框图。
5、光接收机对光检测器的要求。
(1) 波长响应要和光纤低损耗窗口(0.85 μm 、 1.31 μm 和1.55 μm)兼容；(2) 响应度要高， 在一定的接收光功率下， 能产生最大的光电流；(3) 噪声要尽可能低， 能接收极微弱的光信号；(4) 性能稳定， 可靠性高， 寿命长， 功耗和体积小。
6、什么是灵敏度？灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时，能够接收微弱光信号的能力。
提高灵敏度意味着能够接收更微弱的光信号阻塞SOP7、什么是误码和误码率？误码：把发射的“0”码误判为“1”码，或把“1”码误判为“0”码。
误码率：光接收机对码元误判的概率称为误码率(在二元制的情况下，等于误比特率，BER)，用较长时间间隔内，在传输的码流中，误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示。
8、什么是动态范围？动态范围(DR)的定义是：在限定的误码率条件下，光接收机所能承受的最大平均接收光功率〈P〉max和所需最小平均接收光功率〈P〉min的比值9、数字光纤通信读线路码型的要求。
(1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。
这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。
(2) 能给光接收机提供足够的定时信息。
因而应尽可能减少连“１”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0”码的分布均匀，保证定时信息丰富。
(3) 能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。
但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余码，以免占用过大的带宽。
10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
扰码，mBnB码，插入码第五章知识点小结1、SDH的优点。
(1) SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。
最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520Mb/s；4个STM1 同步复接组成STM-4，传输速率为4×155.52 Mb/s=622.080 Mb/s。
(2) SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。
因此，光接口成为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连，不同厂家的产品可以互通，(3) 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，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。
(4) 采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。
(5) SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力。
2、SDH传输网的主要组成设备。
SDH终端复用器TM、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。
SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配。
ADM是一种特殊的复用器，可以它转发、分接、复接信号所承载的信息。
DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。
3、SDH的帧结构（STM-1）。
（1）段开销(SOH)，(2) 信息载荷(Payload)，(3) 管理单元指针(AU-PTR)。
4、SDH的复用原理。
映射，定位，复用5、三种误码率参数的概念。
（1）劣化分(DM) ：误码率为1×10-6时，感觉不到干扰的影响，选为BER th。
选择取样时间T0为 1 min。
选择T L为1个月。
定义误码率劣于1×10-6的分钟数为劣化分(DM)。
HRX 指标要求劣化分占可用分(可用时间减去严重误码秒累积的分钟数)的百分数小于10%。
（2）严重误码秒(SES) ：由于某些系统会出现短时间内大误码率的情况，严重影响通话质量，因此引入严重误码秒这个参数。
