光纤通信系统复习资料之易考知识点
- 格式:docx
- 大小:15.74 KB
- 文档页数:3
第一章.概论1. 1880年,美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。
在光电话问世后光通信进展缓慢,主要原因:没有理想的光源和传输介质。
2. 1966年,高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径,奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
1970年,光纤研制取得了重大突破,低损耗光纤研制成功和激光器研制成功。
3.光纤最低损耗的理论极限值是0.148dB/km,实际使用是0.154 dB/km.4.光纤的工作波长,也是三个损耗很小的波长窗口是0.85um ,1.31 um,1.55 um.同样光纤对不同的光损耗不同,应该选择低损耗的。
5.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 6. .光纤通信系统的基本组成光发射机的功能是把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。
光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号,以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。
光源激光器的发射波长和光检测器光电二极管的波长响应,都要和光纤这三个波长窗口相一致。
光接收机的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,并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
第二章光纤和光缆1.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。
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.实用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。
突变型多模光纤纤芯内任意两点折射率相同,渐变型多模光纤以纤芯中心为圆,小于a 的值为半径作圆,圆上所有点折射率相同。
单模光纤输出脉冲最接近于输入脉冲。
系统容量(传输速率):单模光纤>多模光纤。
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。
光纤通信复习资料必看(总16页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习提纲第一章知识点小结:1.什么是光纤通信 3、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WDM5、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复习第一章1.什么是光纤通信光纤通信,是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式2.光纤通信和电通信的区别。
1.光纤结构:自内向外为:纤芯(芯层)→包层→涂覆层(被覆层)核心部分为纤芯和包层,二者共同构成介质光波导,实现光的传输,涂覆层提供机械保护2.光纤通信系统构成:光发送机,通信信道,光接收机3.光纤通信系统优点:①传输频带宽、通信容量大②传输损耗小③抗电磁干扰能力强。
④线径细、重量轻。
⑤资源丰富4.光纤分类:(1)按照折射率分布来分:①阶跃型光纤: 纤芯折和包层射率(指数)沿半径方向保持一定,在边界处呈阶梯型变化的光纤;②渐变型光纤:纤芯折射率沿着半径加大而逐渐减小,而包层折射率是均匀的。
(2)按照传输模式的多少来分:①单模光纤: 只传输单一模式, 纤芯直径较小,约为4 ~10 mm,纤芯中折射率的分布认为是均匀分布的。
由于单模光纤只传输基模,从而完全避免了模式色散,使传输带宽大大加宽。
适用于大容量、长距离的光纤通信。
主要是材料色散和波导色散。
②多模光纤: 在一定的工作波长下,可以传输多模光纤的介质波导,纤芯可以采用阶跃折射率分布,也可以采用渐变折射率分布,多模光纤的纤芯直径约为50 mm,由于模色散的存在使多模光纤的带宽变窄,但其制造、耦合、连接都比单模光纤容易。
主要是模式色散。
(3)按光纤的材料来分:①石英系光纤: 损耗低,强度和可靠性较高;②石英芯、塑料包层光纤;③多成分玻璃纤维;④塑料光纤。
5.损耗:色散导致光脉冲展宽,损耗是光信号能量损失,两者限制着光通信的传输速率和传输距离。
(1)吸收损耗:光波通过光纤材料时,有一部分光能变成热能,从而造成光功率的损失。
造成原因有很多,但都与光材料有关,有本征吸收和杂质吸收(2)散射损耗:由于光纤的材料、形状、折射指数分布等的缺陷或不均匀,使光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。
散射损耗包括线性散射损耗和非线形散射损耗。
线性损耗主要包括:瑞利散射和材料不均匀引起的散射;非线性散射主要包括:受激喇曼散射和受激布理渊散射等6.色散:信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的,这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度,从而引起色散。
光纤通信复习(各章复习要点)光纤通信复习(各章复习要点)第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的⾊散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归⼀化频率,模的数量第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线,测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿,对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析(p76)9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分3、光电检测器的两种类型4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM2、SDH系统3、再⽣段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理其他1、光孤⼦2、中英⽂全称:DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第⼀章习题⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上(B)⽽是能量集中在芯⼦之中传输。
A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是(A)的。
A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、⽬前,光纤在(B)nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右,接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050B、1550C、2050D、25504、普通⽯英光纤在波长(A)nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消,使⼆者总的⾊散为零。
A、1310B、2310C、3310D、43105、⾮零⾊散位移单模光纤也称为(D)光纤,是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。
1. 光纤通信的优点:(1)传输容量很大(2)传输损耗小,中继距离长且误码率很小(3)泄露小,保密性好(4)节省大量有色金属(5)重量轻、体积小(6)抗电磁干扰性能好2. 光纤通信系统的基本组成(单向传输)3 (1)直接调制: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。
(2)外调制: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。
4 光纤结构:光纤(Optical Fiber)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。
5 光纤类型:(a) 突变型多模光纤;(b) 渐变型多模光纤;(c) 单模光纤6 数值孔径:定义临界角θc的正弦为数值孔径(NA,Numerical Aperture)NA表示光纤接收和传输光的能力,NA(或θc)越大,光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高;纤芯对光能量的束缚越强,光纤抗弯曲性能越好。
7 光纤色散:色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号,由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。
从频域上看,色散限制了传输信号的带宽(Bandwith);从时域上看,色散引起信号脉冲的展宽(Pulse Broadening)。
色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。
模式色散是由于不同模式的传播时间不同而产生的,它取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料折射率的波长特性有关。
材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光),其传播时间不同而产生的。
这种色散取决于光纤材料折射波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的,它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
第1章概述1.光纤通信旳基本概念: 运用光导纤维传播光波信号旳通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区:0.8~1.8μm旳波长区, 对应频率: 167~375THz。
对于SiO2光纤, 在上述波长区内旳三个低损耗窗口, 是目前光纤通信旳实用工作波长, 即0.85μm、1.31μm及1.55μm。
2、光纤通信系统旳基本构成: (P2图1-3)目前采用比较多旳系统形式是强度调制/直接检波(IM/DD)旳光纤数字通信系统。
该系统重要由光发射机、光纤、光接受机以及长途干线上必须设置旳光中继器构成。
接 收发 射1)在点对点旳光纤通信系统中, 信号旳传播过程: 由电发射机输出旳脉码调制信号送入光接受机, 光接受机将电信号转换成光信号耦合进光纤, 光接受机将光纤送过来旳光信号转换成电信号, 然后通过对电信号旳处理后来, 使其恢复为本来旳脉码调制信号送入电接受机, 最终由信息宿恢复顾客信息。
2)光发射机中旳重要器件是可以完毕电-光转换旳半导体光源, 目前重要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)。
3)光接受机中旳重要部件是可以完毕光-电转换旳光电检测器, 目前重要采用光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)。
特性参数: 敏捷度4)一般地, 大容量、长距离光纤传播: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传播: 多模光纤+半导体发光二极管LED5)光纤线路系统:功能:把来自光发射机旳光信号, 以尽量小旳畸变和衰减传播到光接受机。
构成: 光纤、光纤接头和光纤连接器规定: 较小旳损耗和色散参数3.光纤通信旳特点:长处: (1), 传播频带宽, 通信容量大。
(2)传播损耗小, 中继距离长: 石英光纤损耗低达0.19 dB/km, 用光纤比用同轴电缆或波导管旳中继距离长得多。
(3)保密性能好:光波仅在光纤芯区传播, 基本无泄露。
(4)抗电磁干扰能力强:光纤由电绝缘旳石英材料制成, 不受电磁场干扰。
一、简答题1-1.光纤通信的优缺点各是什么?答:优点:容许频带很宽,传输容量很大;损耗很小,中继距离很长且误码率很小;重量轻、体积小;抗电磁干扰性能好;泄露小,保密性能好;节约金属材料,有利于资源合理利用。
缺点: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。
2-4 目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长:m μλ85.01=,mμλ31.12=,mμλ55.13=?答:m μλ85.01=,m μλ31.12=,mμλ55.13=附近是光纤传输损耗较小或最小的波长“窗口”,相应的损耗分别为2~3dB/Km 、0.5dB/Km 、0.2dB/Km ,而且在这些波段目前有成熟的光器件(光源、光检测器等)。
2-5 光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展? 答:长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。
(1)单模光纤没有模式色散,不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度。
(2)由光纤损耗和波长的关系曲线知,随着波长增大,损耗呈下降趋势,且在m μ55.1处有最低损耗值;而且在m μ31.1和m μ55.1处的色散很小。
故目前长距离光纤通信一般都工作在m μ55.1。
2-6 光纤色散产生的原因及其危害?答:光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同产生的。
光纤色散对光纤传输系统的危害有:若信号是模拟调制的,色散将限制带宽;若信号是数字脉冲,色散将使脉冲展宽,限制系统传输速率(容量)。
2 光纤色散的种类?答:色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。
模式色散是由于不同模式的传播时间不同而产生的。
材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,以及模式内部不同波长成分的光,其传播时间不同而产生的。
波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的。
2-7 光纤损耗产生的原因及其危害是什么? 答:光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。
光纤通信系统考点一、填空1、光纤通信用光波作为传输信号,用光纤作为传输线路。
2、通信窗口:第一代:波长0.85μm ,损耗3dB/km ;第二代:1.31μm ,0.4dB/km ;第三代:1.55μm ,0.2dB/km ;第四代:WDM ,OA ,EDFA 。
3、通信系统的信号:模拟信号,数字信号。
4、数模转换的方法:取样,量化,编码。
5、比特率:B=1/T 。
6、PDH(准同步数字序列)的两种模式:(1)北美和日本:24路,速率为1.544Mb/s 。
(2)欧洲和中国:30路,速率为2.048Mb/s 。
7、SDH (同步数字序列):STM-1:155Mb/s ,STM-4:622Mb/s ,STM-16:2488Mb/s ,STM-64:9953Mb/s 。
8、光纤的基本结构:纤芯,包层,涂覆层。
9、导波条件:1020n k n k ≤≤β10、脉冲展宽公式:λτ∆=∆DL (D 为色散系数会给,L 为长度,λ∆为谱宽)11、光纤衰减机理:材料吸收,材料散射,材料辐射。
12、光缆结构:层绞式、骨架式、带状式、束管式。
13、P-I 曲线:工作电流小于阈值电流时,自发辐射,光能量低;工作电流大于阈值电流,产生激光。
14、光谱特性:15、温度特性:T增大,P-I曲线右移,阈值电流增大,斜率减小。
16、数字光接收机的组成:前端:光电检测器与前置放大器;线性通道:主放大器与均衡器;再生电路:判决器与时钟恢复。
17、灵敏度:接收机工作于9-10的BER所要求的最小平均接收光功率P。
r18、光放大器的类型:半导体激光放大器和光纤型光放大器(FRA,FBA,EDFA,FPA)。
19、EDFA增益饱和特性:放大器增益随泵浦功率按指数增长,当泵浦功率超过某一值时,增长变慢。
20、光放大器的应用:在线,功率放大,前置放大。
21、当比特率小于100Mb/s时,损耗限制为主,大于时,色散限制为主。
二、简答题1、PDH和SDH各表示什么?答:PDH表示准同步数字序列,即在低端基群采用同步,高次群复用采用异步;SDH表示同步数字序列。
第一章一.光纤通信的优点1. 光纤的容量大2. 损耗低、中继距离长3. 抗电磁干扰能力强4. 保密性能好5. 体积小,重量轻6. 节省有色金属和原材料二.光纤通信的缺点1.光纤通信的缺点。
1. 抗拉强度低2. 光纤连接困难3. 光纤怕水四.光发射机的作用不论是数字信号,还是模拟信号,将输入的电信号转换成光信号;将转换后的光信号用尽可能高的效率耦合进入光纤。
光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成,其核心是光源。
五.光纤的作用尽可能少的失真,尽可能小的衰减,将光信号传递到接收端----光接收机六.光接收机的作用•将光发射机送出来的光信号转换(还原)成为电信号由V2=u2+w2得到单模传输条件为第二章一.光纤传输特性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:色散限制系统的传输容量,损耗限制系统的传输距离1.色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号,由于不同成分(模式,频率等)的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
2.色散的种类:模式色散,材料色散,波导色散3.光纤色散产生的原因及对光纤传输系统的影响:由光纤中传输的光信号的不同成分的传播时间不同而产生的。
在时域和频域的表示方法不同:从频域上看,色散限制带宽(Bandwith),用3 dB光带宽f3dB表示;从时域上看,色散产生脉冲展宽(Pulse broadening),脉冲展宽Δτ表示。
3.光纤损耗损耗的存在———光信号幅度减小————限制系统的传输距离 。
在最一般的条件下,在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化,可以用下式表示α是损耗系数4.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(Rayleigh )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。
光纤通信系统易考知识点
一、小知识点:
1.单位电子电荷量:1.6
2.普朗克常数:
3.单模光纤采用内包层的作用:
减少基模损耗
得到纤芯半径较大的单模光纤
4.单模光纤的色散模式色散材料色散波导色散
5.根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量,可将光电磁波传播形式分成三类:一为TEM波,二为TE波,三起TM波。
6.对于单模光纤来说,主要是材料色散和波导色散,而对于多模光纤来说,模式色散占主要地位。
7.光纤色散的测量方法有相移法、脉冲时延法、干涉法,光纤损耗的测量方法有插入法、后向测量法。
8.激光器输出光功率随温度而变化有两个原因:一个是激光器的阈值电流随温度升高而增大;另一个是外微分子量效率随温度升高而减小。
9.对LD的直接调制将导致激光器动态谱线增宽,限制光纤通信系统的传输速率和容量。
10.光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个,一个是在光纤中传输,另一个是通过光缆中附加的金属导线传输)。
11.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
12.在数字接收机中,设置均衡滤波网络的目的是消除码间干扰,减小误码率。
13.数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和动态范围。
14.APD的雪崩放大效应具有随机性,由此产生的附加噪声称为倍增噪声。
15.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及进行频率选择。
16.耦合器的结构有许多类型,其中比较实用的有光纤型、微器件型和波导型。
温度对激光器的输出光功率影响主要通过阈值电流和外微分量子效应。
17.数字光纤传输系统的两种传输体制为准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。
PDH有两种基础速率,一种是以1.544Mb/s为第一级基础速率;另一种是以2.048Mb/s为第一级基础速率。
18.隔离器主要用在激光器或光放大器的后面,功能避免反射光返回到该器件致使性能变坏。
它的两个主要参数是插入损耗和隔离度。
19.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧,则该系统的传送速率为2.488Gbit/s。
20.STM-1可复用63个2M信号3个34M信号1个140M信号
21.渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为自聚焦现象。
22.数字光纤通信系统的抖动是指数字信号的有效瞬间与其理想时间位置的短时间偏离。
23.光纤数字通信系统中,误码性能和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。
24.EDFA中光耦合器的主要作用是将输入光信号和原泵浦光混合起来。
25.EDFA噪声系数的定义式为放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比。
26.常用的SDH设备有终端复用器、分插复用器和交叉连接设备等。
27.WDM系统主要有五部分组成:光发射机,光中继放大器,光接收机,光监控信道,网络管理系统。
28.POH中常用的多址技术有三种:频多址分(FDMA),时多址分(TDMA),码分多址(WDMA)。
29.电信网有两大功能群:传送功能群和控制功能群。
30.光纤通信的目标是提高速率和增大容量。
31.自愈环结构可分为两大类,分别是通道倒换环和复用段倒换环。
二、大知识点:
1.雪崩光电二极管工作原理:
雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压(约100V~150V),在PN结内部形成一高电场区,入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量,这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞,使晶格中的原子电离,产生新的电子空穴对。
新的电子空穴对受到同样加速运动,又与原子碰撞电离,产生电子空穴对,称为二次电子空穴对。
如此重复,使载流子和反向光生电流迅速增大,这个物理过程称为雪崩倍增效应,雪崩过程倍增了一次光生电流,因此,在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。
2.EDFA(掺铒光纤放大器)工作原理:
在掺铒光纤(EDF)中,铒离子有三个能级:基态E1、亚稳态E2和激发态E3。
当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时,铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态,但激发态不稳定,电子很快返回到E2,若输入的信号光的光子能量等于E2和E1之间能量差,则电子从E2跃迁到E1,产生受激辐射光,故光信号被放大。
3.光纤通信系统特点:
①传输衰减小,传输距离长。
②频带宽,通信容量大。
③抗电磁干扰,传输质量好。
④体积小、重量轻、便于施工。
⑤原材料丰富,节约有色金属,有利于环保
⑥易碎不易接续。
4.光纤色散的测量方法:相移法、脉冲时延法、干涉法
光纤损耗的测量方法:插入法、后向测量法
表示光电检测器光电在转换能力的物理量:响应度、量子效率
表示数字光接收机光电转换能力的物理量:灵敏度、动态范围
根据传播方向上有无电场分量或磁场分量将光分为:
TEM横电磁波
TE横电波
TM横磁波
5.雪崩倍增效应:
雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压,在PN结内部形成一高电场区,入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量,这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞,使晶格中的原子电离,产生新的电子空穴
对。
新的电子空穴对受到同样加速运动,又与原子碰撞电离,产生电子空穴对,称为二次电子空穴对。
如此重复,使载流子和反向光生电流迅速增大,这个物理过程称为雪崩倍增效应,雪崩过程倍增了一次光生电流,因此,在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。
6.光纤色散:
由于光纤中所传信号的不同频率成分,或信号能量的各种模式成分,在传输过程中,因群速度不同互相散开,引起传输信号波形失真,脉冲展宽的物理现象称为色散。
7.光纤损耗及其造成原因:
当光在光纤中传输时,随着传输距离的增加,光功率逐渐减小,这种现象即称为光纤的损耗。
损耗一般用损耗系数α表示。
损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。
8.STM-N的帧结构及功能。
(1)段开销(SOH)区域
段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附加的字节,主要用于网络的OAM功能。
(2)信息净负荷(Payload)区域
信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特,也存放了少量可用于通道性能监视、管理和控制的通道开销(POH)字节。
(3)管理单元指针区域
管理单元指针(AU-PTR)是一种指示符,其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置,以便在接收端能正确分解。