光纤通信第三章2-放大器的噪声

光纤通信网络中的信号传输与噪音干扰分析引言：随着科技的不断发展，光纤通信网络成为了现代通信中的重要组成部分。

其高速、大容量、低延迟等优势使得光纤通信成为了传输信息的首选方式之一。

然而，在光纤通信中，信号传输与噪音干扰一直是亟待解决的关键问题。

本文将着重探讨光纤通信网络中信号传输的原理以及噪音干扰的来源和对通信质量的影响，并提出相应的解决方案。

一、光纤通信网络中信号传输的原理光纤通信网络是通过携带光信号进行信息传输的。

光信号通过光纤内的光纤芯传播，而光纤芯是由高折射率的材料构成，被低折射率的护套包覆。

在光信号传输过程中，主要涉及两个基本原理。

首先，光的全反射原理使得光信号可以在光纤内部沿着芯线无损耗地传播。

当光信号由高折射率的光纤芯射入到低折射率的护套时，由于折射率的不同，光信号会完全被反射回光纤内部，实现信号的传输。

其次，光的多路复用原理使得光纤网络能够同时传输多个信号。

光的多路复用是指将多个不同的信息信号通过光的特性，在不同的频率上进行传输，然后在接收端进行解复用，以达到同时传输多个信号的目的。

二、噪音干扰的来源与对通信质量的影响在光纤通信网络中，噪音干扰是指信号传输过程中由于各种外界因素导致的信号受损或失真的现象。

常见的噪音干扰来源有以下几种：1. 环境噪音干扰：环境中存在的光源，如太阳光、灯光等，会产生背景光噪声，影响光信号的强度和清晰度。

2. 多径传播引起的间接干扰：由于传输距离长或传输路径中存在弯曲、扭曲等情况，光信号会经历多次反射、折射等，并引起失真现象。

3. 光纤质量问题：光纤材料的纯度、折射率等因素会影响信号传输的品质，不良的光纤质量会导致信号衰减、跳变等问题。

4. 设备噪音干扰：光纤通信系统中的光发射器、接收器等设备本身会产生热噪声、散弹噪声等干扰信号。

噪音干扰对光纤通信网络的质量和性能产生重大影响。

它会导致信号衰减、失真、延迟增加等问题，从而降低网络的传输速率和可靠性。

因此，准确分析噪音干扰的原因和影响是解决通信质量问题的关键。

光纤放大器增益及噪声指数测试分析方法摘要：光纤通信技术具有成本低、损耗低、高安全及不受电磁干扰等特点，光纤放大器有效的解决了光信号传输中的衰减，在光纤密集组网中广泛应用。

光纤放大器是实现光信号放大、延长传输距离的最佳手段，应用极广。

光纤放大器的增益及噪声指数指标直接影响着信号传输质量。

本文阐述了一种基于光谱分析仪的光纤放大器增益及噪声指数测试分析方法，详细介绍了光纤放大器光谱测试方法及核心参数的提取及分析。

关键词:光纤放大器 EDFA 增益特性噪声指数0 引言光纤通信以其良好的通信质量和巨大的带宽资源成为骨干传输的必然选择，是主流的通信媒介。

随着人们对通信业务的需求急剧增长，对信息的传输提出了越来越高的要求，但是由于光纤本身的散射和吸收等因素的影响，使得信号在传输的过程中严重失真，限制了传输的距离。

20世纪80年代末光纤放大器的出现，有效的解决了信号衰减的问题。

光纤放大器可以直接在光域放大光信号，并具有高增益、偏振无关、无串扰、低噪声系数和低插入损耗等优点[1-3]。

光放大器的出现使得全光网的实现成为可能。

光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统发展，并且逐步向全光网络演进[4]。

1 光纤放大器光纤放大器的运作机理与光源类似。

光纤放大器按照原理的不同大体上分为两类：传输型光纤放大器和掺杂型光纤放大器。

传输型光纤放大器利用光纤中的受激散射现象，在泵浦光的作用下，使得光纤内的信号放大。

与传输性光纤放大器相比，这两种放大器都是依靠光激励来实现，但它们的光放大工作原理不相同。

在掺杂型光纤放大器中，EDFA是性能优异、技术最成熟、应用最广泛的光纤放大器。

1988年，低损耗的掺铒光纤技术已相当成熟，并达到实用水平。

它的研制成功是光纤通信领域内的一次革命[5]。

1.1.EDFA工作原理掺铒光纤中的铒离子工作原理是以爱因斯坦的光受激辐射理论为理论基础的。

在泵浦光的作用下，铒离子先由基态E1跃迁到激发态E3或E2，跃迁到激发态E3（寿命约为1μs）的粒子迅速以非辐射跃迁的形式由泵浦态跃迁至亚稳态E2。

光纤放大器测量好坏的原理光纤放大器是一种特殊的光学器件，它能够扩大光信号的强度。

在现代通信系统中，光纤放大器在光纤通信中起到了非常重要的作用。

为了确保光纤放大器的性能达到最佳状态，需要进行好坏检测。

下面我将详细介绍光纤放大器测量好坏的原理。

光纤放大器的好坏主要通过三个指标来评估：增益、噪声和非线性失真。

增益是指信号在通过光纤放大器后的输出功率与输入功率之间的比值，通常以dB为单位。

噪声是指光纤放大器内部杂散信号产生的功率，通常以dBm为单位。

非线性失真是指光纤放大器在信号放大过程中产生的非线性失真。

在进行光纤放大器的好坏检测时，首先需要使用光源产生一束特定频率的光信号作为输入信号。

这个光源可以是激光器或者LED光源。

然后将产生的光信号输入到光纤放大器的输入端口，通过光耦合器将光信号耦合到光纤中进行传输。

在光信号穿过光纤放大器时，通过拉曼散射和受激布里渊散射等机制，原本的输入信号被放大。

同时，光纤放大器内部的受激辐射也会引入一定的噪声。

因此，测量光纤放大器的增益和噪声是评估其好坏的重要指标。

为了测量光纤放大器的增益，可以使用光功率计测量光信号在通过光纤放大器前后的功率差。

通过比较输入光功率和输出光功率的差异，可以计算出光纤放大器的增益值。

一般来说，增益值越大，光纤放大器的性能越好。

除了增益以外，噪声也是评估光纤放大器性能的重要指标之一。

测量光纤放大器的噪声可以使用光谱分析仪或光功率计。

光谱分析仪可以分析光信号在不同频率上的功率分布，并得到噪声功率的大小。

光功率计则可以直接测量光信号功率的噪声值。

一般来说，噪声值越小，光纤放大器的性能越好。

此外，非线性失真也是光纤放大器好坏检测的重要指标之一。

非线性失真通常是由于光纤在传输过程中的非线性效应引起的。

非线性失真的测量可以使用光频域反射仪或者光时域反射仪。

这些仪器可以测量信号在光纤中的传播时间和衰减程度，从而得到光纤放大器的非线性失真情况。

综上所述，测量光纤放大器好坏的原理主要包括测量增益、噪声和非线性失真等指标。

第一章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1.55μm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。

光纤通信重要知识点总结第一章1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。

通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。

2.光纤：由绝缘的石英（2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。

3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。

光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。

输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。

光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。

系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。

光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。

光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。

它一般由光电检测器和解调器组成。

光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。

中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。

为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。

还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。

在这个过程中，受调制的电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。

目前大都采用强度调制与直接检波方式。

又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。

数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。

发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件，则就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。

光纤通信系统中的噪声与电磁干扰分析第一章：前言电话、互联网、电视等通信技术在我们的日常生活中扮演着重要的角色。

在现代化的社会中，光纤通信技术已经成为一种最为普遍和先进的通信方式，在数据传输方面有着极其重要的作用。

光纤通信系统的设计和工作需要解决一系列技术问题，其中一个关键的问题就是噪声和电磁干扰引起的信号损失。

在本文中，我们将探讨光纤通信系统中噪声和电磁干扰的来源、影响以及避免的方法，希望能够为相关技术工作者提供一些指导性的意见和建议。

第二章：噪声的来源噪声是我们在通信技术中不可避免的问题之一。

其来源包括三个方面，分别是热噪声、散粒噪声和增益噪声。

（一）热噪声：热噪声是由于光纤本身的热运动造成的，在高温环境下这种噪声会更为突出。

与光纤的长度、温度和频率有关，通常使用冷却手段或者实现更低的温度可将噪声控制在较小范围内。

（二）散粒噪声：散粒噪声是由于光子和固体粒子碰撞产生的，其光子的能量会因碰撞而散开。

与光纤的直径、成分和长度有关，可以通过装置透镜运用等方法实现控制。

（三）增益噪声：增益噪声是由于光纤放大器的放大效应造成的，在设计和使用过程中需要合理规划放大器的位置、数量和功率等参数。

第三章：电磁干扰的影响电磁干扰是指在通信过程中接受方的电信号被外部电磁场干扰时，造成信号质量下降或信号中出现干扰噪声。

例如雷击、无线电波干扰（如手机信号干扰）等。

电磁干扰会导致光纤通信系统中的信号质量下降或不稳定。

另外，在光信号和电信号两个环节之间的转换中，电磁干扰还可能会进一步引起误码和丢失信号等问题。

为了减少这种干扰，需要在设计光纤通信系统时预判并解决电磁干扰的问题。

第四章：噪声和电磁干扰的解决方案为了降低光纤通信系统中噪声和电磁干扰的影响，我们需要通过以下途径实现：（一）选用合适的材料：光纤通信系统中，主要有两种材料可以用来制作光纤，即单晶硅和多成分硅玻璃。

其中多成分硅玻璃的杂质含量较高，容易引起噪声。

因此，在进行光纤材料的选择时应该注意多成分硅玻璃的杂质含量，并尽量选用单晶硅材料来制作光纤。

光纤通信网络中的噪声与干扰抑制研究随着信息时代的不断发展，光纤通信网络已成为现代通信系统中极为重要且广泛应用的传输媒介。

然而，在光纤通信中，噪声与干扰问题成为制约其性能提升和数据传输质量的重要因素之一。

因此，对光纤通信网络中的噪声与干扰进行深入研究和有效抑制是提高通信质量和可靠性的关键。

首先，我们需要了解光纤通信网络中的噪声和干扰来源，以便进行相应的抑制措施。

在光纤通信系统中，噪声主要来自光纤本身和其它外部干扰源。

光纤本身的噪声主要包括热噪声、杂散噪声和自发噪声。

热噪声是由于光子在光纤中的热运动引起的，与光纤的温度、长度和材料有关。

杂散噪声则是由于光纤中的阻塞、弯曲或其他形状不规则导致的，会导致光波的散射和损耗。

自发噪声是由于激光器的随机发射造成的，也是一种重要的噪声信号。

除了光纤本身的噪声，光纤通信系统还会受到外部干扰源的影响，如电磁干扰和激光器间的串扰等。

针对光纤通信网络中的噪声与干扰问题，研究人员提出了多种有效的抑制方法。

首先，可以采用适当的光纤材料和结构来减少热噪声的产生。

光纤的材料和长度决定了其热噪声的大小，选择低噪声的材料和适当的长度可以有效降低热噪声的影响。

另外，可以采用光纤的折射率分布和芯径等参数来减少杂散噪声的产生。

通过优化光纤的结构，可以减少光波的散射和损耗，从而降低杂散噪声对通信质量的影响。

其次，对于自发噪声的抑制，可以采用光纤放大器和光纤色散等技术。

光纤放大器可以对光信号进行放大，从而提高信号的强度和质量，抑制自发噪声的影响。

而光纤色散则可以通过调节光信号在光纤中的传播速度来改善系统的传输性能，降低自发噪声的影响。

对于外部干扰源的抑制，可以采用电磁屏蔽和光纤隔离等方法。

电磁屏蔽可以有效地阻止电磁辐射的干扰，保护光纤通信系统的正常工作。

光纤隔离则可以避免光信号在光纤间的串扰现象，提高系统的抗干扰能力。

此外，还可以采用调制解调器、编码等技术进行信号处理和纠错，提高系统的数据传输质量。

1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。

A. 可见光B. 红外光C. 紫外光D. 毫米波2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。

A ． μm, μm, μmB ． μm, μm, μmC ． μm, μm, μmD ． μm, μm, μm3.限制光纤传输容量（BL 积）的两个基本因素是( )和光纤色散。

A ．光纤色散B ．光纤折射C ．光纤带宽D ．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20ps/km ，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0）在此光纤中传输8km ，则输出端的脉冲宽度为( )5.下列说法正确的是( )A ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率B ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率C ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率D ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折射率6.对于工作波长为μm 的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为，包层折射率为(空气)，纤芯直径的最大允许值为（ ）。

7. 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( )A ．V ＞0B ．V ＞VcC ．V ＞D ．V ＜Vc 8.下列现象是光纤色散造成的，是（ ）。

A.光散射出光纤侧面B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ ）。

A.折射B.在包层折射边界上的全内反射C.纤芯—包层界面上的全内反射D.光纤塑料涂覆层的反射 10. 1mW 的光向光纤耦合时，耦合损耗为，而在光纤输出端需要的信号，则在衰减为km 的光纤中，可以将信号传输多远（ ）。

11. 光纤的数值孔与( )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12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ ）。

A.21n n - B.∆2a C.∆2n 1 D.21n n a -13. 在SiO 2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是( )。

光纤通信系统中噪声的分析及对策随着科技的飞速发展，人类进入了一个信息爆炸的时代，信息的传输变得越来越重要。

光纤通信系统是目前最快、最先进的信息传输方式之一，其速度和带宽远远超过了传统的电信网络。

然而，在实际应用中，光纤通信系统中噪声的存在往往会影响到其传输效果和稳定性，需要进行分析并采取相应的对策。

一、光纤通信系统中噪声的来源光纤通信系统中噪声来自于多种因素，例如声学噪声、光学噪声、电子噪声等等。

其中声学噪声主要由周围环境的振动和声音所引起，而光学噪声则是指在光纤传输过程中因纤芯的不完美导致的散射噪声、吸收噪声等。

电子噪声则是指在电路中引入的噪声，例如电源电压波动、分立元器件的噪声等。

二、光纤通信系统中噪声的影响噪声会影响到光纤通信系统的传输效果和稳定性。

首先，它会导致信号的丢失和损失。

在信号传输过程中，噪声会参与信号的运动和扭曲，从而使信号的形状、振幅、相位等参数发生改变，导致传输的信号变得模糊不清，甚至无法被正确解读。

其次，它会降低通信系统的信噪比，从而使系统的误码率增加。

信噪比是指在信号传输中信号功率与噪声功率的比值，它越高，系统的传输效果就越好。

如果噪声较大，信噪比就会下降，从而使系统的传输效果变差。

三、光纤通信系统中噪声的对策为了避免噪声对光纤通信系统的影响，需要采取一系列措施。

首先，可以对光纤通信系统的部件进行优化，例如选择高品质的电子元器件、使用高质量的光纤等。

其次，可以采用一系列滤波器来减小噪声干扰。

滤波器的作用是在特定频段内衰减噪声，从而保证信号的质量。

例如，可以采用低通滤波器来减小高频电子噪声的影响，采用带通滤波器来滤除光学噪声。

另外，信号放大器也是光纤通信系统中的重要部件。

放大器可以提高信号强度和信噪比，从而使信号的传输距离更远、效果更好。

然而，放大器也会引入一定的噪声，需要注意到这一点。

除此之外，还可以采用一些信号处理技术来降低噪声对光纤通信系统的影响。

例如，可以采用前向误差修正技术来纠正传输中的误码，采用自适应均衡技术来提高信号的稳定性等等。

光通信概论总复习1、原子的三种基本跃迁过程是：1、2、4（1）自发辐射；（2）受激辐射；（3）自发接受；（4）受激吸收;2、光纤型光放大器可分为：1、2、3（1）光纤拉曼放大器（2）掺铒光纤放大器（3）光纤布里渊放大器（4）半导体光放大器3、下面说法正确的是：3（1）为了使光波在纤芯中传输,包层的折射率必须等于纤芯的折射率；（2）为了使光波在纤芯中传输,包层的折射率必须大于纤芯的折射率；（3）为了使光波在纤芯中传输,包层的折射率必须小于纤芯的折射率；（4）为了使光波在纤芯中传输,包层的折射率必须大于涂覆层的折射率;4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：1（1）V<；（2）V>；（3）V<；（4）V>;5、STM-4一帧的传输速率是1;19×270×8×8000；29×270×8×8000×4；39×270×8；49×270×8×4;6、光纤通信主要应用的3个波长是：1、2、3、4（1） 850nm；（2） 1310nm；（3） 1550nm；（4）上述全部7、下面说法正确的是：1、3（1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽；（2） DFB激光器的线宽大于LED的线宽；（3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽；（4） LED的线宽小于DBR激光器的线宽;8、下面说法正确的是：11损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；2当损耗限制比色散限制距离短时,称这种光纤通信系统为色散限制系统；3色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；4色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服;9、多模光纤中存在的色散：1、2、3、4（1）模间色散；（2）材料色散；（3）波导色散；（4）偏振模色散;10、作为光中继器使用的掺饵光纤放大器在传输系统中的主要作用是3（1）提高光纤中的信噪比；（2）消除传输光脉冲的相位抖动；（3）补偿光纤损耗；（4）调节光纤色散;11、EDFA泵浦光源的典型工作波长是2;（1）μm；（2）μm；（3）μm；（4）μm;12、半导体激光器是通过受激辐射产生光的器件；半导体激光器的激射条件为：粒子数反转、受激辐射和正反馈;13、光纤色散的种类有:模间色散、材料色散、波导色散、偏振模色散等;14、引起光纤损耗的主要因素有:吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等;15、掺铒光纤放大器主要由掺铒光纤、波分复用器、光隔离器和泵浦激光器等光电器件构成;16、000100101,偶校验码时的码流信号为000100100;17、石英光纤的三个低损耗窗口的中心波长分别位于850nm、1310nm和1550nm;18、光接收机的主要作用是光电变换、信号再生和信号放大;19、根据增益介质的不同,目前主要有两类光发大器：一类是,如半导体材料和掺稀土元素光纤,利用受激辐射机制实现光的直接放大,如半导体光放大器和掺杂光纤放大器；另一类,利用受激散射机制实现光的直接放大,如光纤拉曼放大器和光纤布里渊放大器;20、STM-1帧结构信息净负荷位置在1-9行中的第10~270列;21、SDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM-N,主要步骤是：指针处理、映射、复用和定位校准;22、画出数字光发射机各组成部分方框图,并简要说明各所填方框的主要功能; 线路编码功能：将数字码流转换成适合于光纤传输的码型、送入光纤线路;调制电路功能：把要传送的信息转变为电流信号注入LD,从而获得相应的光信号; LD功能：实现信号的光电转换;控制电路的功能：控制激光器的直流偏置电流,使其自动跟踪阈值的变化,从而使LD 总是偏置在最佳工作状态;23、画出数字光接收机各组成部分方框图,并简要说明各所填方框的主要功能;光电变换——光电检测器把光信号转换成电流信号;前置放大器——前置放大器的噪声对整个放大器的输出噪声影响甚大;主放大器及AGC电路——主放大器的作用除提供足够的增益外,它的增益还受AGC 电路控制,输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响;均衡滤波——均衡滤波器的作用是保证判决时不存在码间干扰;判决及时钟恢复电路——对信号进行再生;译码器——如果在发射端进行了线路编码或扰乱,则在接收端需要有相应的译码或解扰电路;24、画出一个s单通道光纤通信系统点到点传输结构图光纤长度大于100公里;25、画出一个10Gb/s单通道光纤通信系统点到点传输结构图光纤长度大于100公里;26、画出双向泵浦掺铒光纤放大器的结构图,指出各器件的作用;27、画出波分复用光纤通信系统的原理图,指出各器件的作用;28、比较DWDM和OTDM光纤通信系统的特点,包括各自采用了哪些关键技术各自的优缺点是什么;DWDM的关键技术：激光器调制技术直接调制技术、外调制技术；波分复用/解复用器；光放大器增益带宽、带内增益平坦特性、噪声指数的饱和输出功率;DWDM的优点：充分利用光纤的低损耗波段,大大增加光纤的传输容量,降低成本；对各信道传输的信号的速率、格式具有透明性；节省光纤和光中继器；可提供波长选路;DWDM的缺点：WDM系统可复用的光波长数目和传输的距离都是有限的；WDM系统间的互操作性以及WDM系统与传统系统间互连互通太差;OTDM的关键技术:超短光脉冲产生,光脉冲压缩；超短光脉冲传输和色散管理；全光时钟恢复；全光解复用；全光采样；全光时分分插复用;OTDM的优点：使用极窄脉冲产生较大的带宽,可以更加有效地利用光纤的频谱资源；产生极高比特率的合成数据流；可实现多路信号同时接入到同一根光纤;OTDM的缺点：该技术不如WDM技术成熟,真正实用化还需时日;29、一单模光纤传输系统由两段光纤构成,在1310nm处,第一段光纤的损耗值为km,色散值为2＝15ps2/km；第二段光纤的损耗值为km,色散值为D＝150ps/kmnm;如果在光纤输入端的入纤功率为4mW,系统要求到达接收端的光功率不低于1W,同时脉冲的波形在输出端不能有任何畸变或展宽;试计算：1该系统所能达到的最大传输距离;2在达到最大传输距离的情况下,两段光纤的长度分别是多少km;c为真空中的光速,c=3×108m/s,λ是光信号的波长解：⑴先统一单位：4mW=6dBm,1W=-30dBm;群速度色散：2＝15ps2/km,则色散系数：⑵列光纤损耗等式：接收端的光功率=入纤功率第一段光纤的损耗值第二段光纤的损耗值；所以有：-30dBm=列光纤色散等式：第一段光纤的色散值=第二段光纤的色散值；所以有：=150L2⑷联立损耗和色散等式得：L1=;L2=该系统所能达到的最大传输距离为：L=L1+L2==+=。

1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。

解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J mλ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。

如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。

解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。

解：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。

5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。

处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。

6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。

当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。

（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。

光纤通信系统中噪声和衰减探讨光纤通信系统作为现代信息传输的重要手段，以其高速传输、大带宽和低衰减等优势，被广泛应用于电话、电视、计算机网络以及各种数据传输领域。

然而，在实际应用中，光纤通信系统的性能会受到噪声和衰减的影响。

因此，深入了解光纤通信系统中的噪声和衰减现象，对于保证通信质量和提高传输性能具有重要意义。

首先，我们来探讨光纤通信系统中噪声的问题。

噪声是一种随机信号，可以对通信信号产生干扰，降低通信的可靠性和传输质量。

光纤通信系统中主要存在的噪声包括热噪声、散射噪声和增益噪声。

热噪声是由于光纤传输介质的热运动引起的噪声，是光纤通信系统中最主要的噪声源。

它的强度与温度成正比，并且与光纤的长度和频率也有关系。

热噪声会导致信号的信噪比下降，从而降低了系统的传输性能。

为了降低热噪声的影响，可以采用增加光纤的直径、降低温度以及使用低噪音光源等方法。

散射噪声是光纤通信系统中的另一个重要噪声源。

它主要由于光的散射引起的，包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。

散射噪声会使得信号的能量漫反射，降低传输信号的功率。

为了减小散射噪声的影响，可以采用增加传输功率、使用低损耗光纤以及合理设计光纤连接等方法。

增益噪声是由于光纤通信系统中的光放大器引起的噪声。

光放大器可以增加光信号的强度，但在放大的过程中也会引入噪声。

为了降低增益噪声的影响，可以采用合理的放大器设计以及优化放大器的工作参数等方法。

除了噪声问题，光纤通信系统中的衰减现象也是需要关注的。

衰减是指光信号在传输过程中逐渐减弱的现象，是光纤通信系统中的主要信号损耗来源。

光纤的衰减主要包括吸收衰减、散射衰减和弯曲衰减等。

吸收衰减是由于光信号在光纤材料中的吸收引起的。

光纤材料的特性决定了其对不同波长的光信号的吸收能力。

为了降低吸收衰减的影响，可以采用低吸收材料制作光纤，选择合适的波长进行传输，以及合理设计光纤连接和光纤放大器等。

散射衰减是由于光信号在光纤中的散射引起的。

光纤放大器工作原理和调试光纤放大器（Optical Fiber Amplifier，简称OFA）是光纤通信领域中一种重要的光信号处理设备，其主要功能是增强输入光信号的强度。

光纤放大器具有高增益、低噪声、宽带宽等显著优点，在光纤通信系统中起到了至关重要的作用。

下面我们将详细介绍光纤放大器的工作原理和调试方法。

一、光纤放大器的工作原理：光纤放大器的主要组成部分包括光纤、泵浦源、光栅等，其中光纤是最重要的部件。

泵浦源通常采用高功率的激光器，其输出波长要能够与光纤材料的共振吸收波长匹配。

光栅则可以通过频率选择性的衍射将泵浦光和输入光信号进行有效分离。

光纤通常采用掺杂有稀土离子（如铒Er、镱Yb）的多模光纤，泵浦光激发稀土离子的高能态，使其跃迁到激发态，从而产生大量的激发子。

输入光信号经过泵浦光与激发子的相互作用，发生受激辐射跃迁，从而得到放大。

二、光纤放大器的调试方法：1.泵浦光源匹配调试：由于光纤放大器的泵浦光源需要与掺杂光纤材料的共振吸收波长匹配，所以需要进行波长匹配的调试。

常用的泵浦光源包括半导体激光器、二极管激光器等，根据不同的光纤材料选择相应的波长。

2.泵浦光功率调试：泵浦光功率是影响光纤放大器增益大小的重要参数。

通过调节泵浦光功率的大小，可以控制放大器的增益值。

一般来说，增益随泵浦功率的增加而增加，但当泵浦功率超过一定阈值时，增益会饱和。

3.输入光信号的调试：输入光信号的功率和波长也会对光纤放大器的性能产生影响。

光纤放大器一般接收连续波信号或者脉冲信号，通过调整输入光功率的大小和波长的选择，可以得到满足要求的放大效果。

4.放大器的稳定性和线性度调试：光纤放大器的稳定性和线性度对于其工作效果和性能很关键。

通过调整放大器的工作温度、光纤长度、光栅衍射效果等参数，可以获得稳定、线性的放大效果。

5.噪声调试：光纤放大器的噪声也是一个重要的指标。

通过调整泵浦光功率、信号光功率等参数，可以降低噪声水平。