光纤通信复习

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第一章概述

1.光纤通信有哪些优点?P3-4

2.光纤通信系统的构成(最基本组成:光发送机,光接收机,光纤线路)P6

5.光发送机其核心部件?主要采用哪两种器件?P6

3.为什么使用石英光纤的光纤通信系统中,工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种。P7

4.色散位移光纤在波长λ为?处损耗和色散最小。P7

6.光接收机的的核心?其广泛使用的器件类型?P7

5.PDH准同步数字体系基群传输速率为:?,其也称为E1,即30/32路PCM。P7

第二章光纤传输理论及传输特性

1.光纤包层和纤芯折射率的关系?(n1和n2的大小关系)P9

2.ITU-T规定的光纤型号包括:G.651光纤(多模光纤)、G.652光纤(常规单模光纤)、

G.653(色散位移光纤)、G.654(低损耗光纤)、G.655(非零色散位移光纤)P10

3.光缆构成三部分?P11

4.光纤矢量模式分类:P24

当m=0时,可以得到两套独立的分量,一套是Hz、Hr、Eφ,Z向上只有H分量,称为TE模;一套是Ez、Er、Hφ,Z向上只有E分量,称为TM模。

当m>0时,Z向上既有Ez分量,又有Hz分量,称之为混合模。若Z向上的Ez分量比Hz分量大,称为EH mn模;若Z向上的Hz分量比Ez分量大,称为HE mn模。

5.问答:何谓模式截止?P24

对每一个传播模来说,在包层中它应该是衰减很大,不能传输。如果一个传播模,在包层中不衰减,也就是表明该模是传过包层而变成了辐射模,则就认为该传播模被截止了。所以一个传播模在包层中的衰减常数W=0时,表示导模截止。

(1)m=0

(1)当n=1,u=2.40483,此时TE01,TM01模截止

(2)当n=2,u=5.520083,此时TE02,TM02模截止

因为截止时,W=0,V=u。此时V(Vc)称为归一化截止频率。

(2)m=1

(1)当n=1,u=0,是HE11模的截止频率;

(2)当n=2,u=3.83,是HE12模的截止频率;

HE 11模的截止频率为0,也就意味当其他模式截止时它仍能传输,所以称其为基模。

6.弱导光纤和线性极化模 P30

光纤包层的折射率n 2仅略低于纤芯层的折射率n 1,即它们的相对折射率差△=(n 1-n 2)/n 2<<1,这样的光纤称之为弱导光纤。

在弱导光纤中场的纵向分量和横向分量相比是很小的,电磁场几乎是横向场,电磁场也几乎是线性极化的。此时我们可以用标量近似法来分析阶跃折射率光纤中的模式。在△<<1的条件下,用标量近似法得到的模式就是线性极化模,称之为LP 模。

(1) m=0

(1)当n=1,u=0,此时LP01模的截止频率;

(2)当n=2,u=3.83171,此时LP02模的截止频率;

LP01模的截止频率为0,也就意味当其他模式截止时它仍能传输,所以称其为基模。

7. 问答:线性极化模LP 和矢量模的对应关系P33

单模光纤中传输的是LP01模,对应的矢量模是HE11模。

LP11模对应的矢量模是TE01,TM01,HE21。

8.

问答:光纤单模传输的条件是什么?P33 单模光纤传输条件:归一化频率 例:阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52,n 2=1.48,纤芯半径a=6μm ,工作波长λ=1.55μm ,求光纤的归一化频率V ?

9.截止波长由下式计算P34

例:阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52,n 2=1.48,纤芯半径a=6μm ,求光纤实现单模传输的截止波长?

10.阶跃型光纤的导光原理? P38-39

11.计算:数值孔径NA P39(2-123)习题10 P55

例:阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n 1=1.52,n 2=1.48,

求此阶跃光纤的数值孔径是多少?

例:已知一阶跃光纤的纤芯折射率n 1=1.48,相对折射率差△=0.02

求此阶跃光纤的数值孔径是多少?

12.光纤的传输特性:损耗限制传输距离和色散限制系统容量。

13.光纤产生损耗的原因是什么?损耗对通信有什么影响?P43-44 4048.222221n n a c -=πλ405.222221<-=n n a V λπ

14.光纤的损耗系数o

i P P L lg 10= 的相关计算P42,习题2 P55 15. 问答:光纤中产生色散的原因是什么?色散对通信有什么影响?P44

16. 问答:光纤中色散有几种?单模传输光纤中主要是什么色散?多模传输光纤中主要存在什么色散?P44-45

17. 单模光脉冲展宽计算P45(2-153)习题13 P55

18.多模传输时模色散脉冲展宽计算(最大时延差τmax ) P48(2-168)习题11 P55

例:一阶跃折射率光纤,已知n1=1.486,n2=1.472,仅考虑模式色散,计算每1km 长度的脉冲展宽。

第三章 光源和光发送机

1.半导体光源的工作原理

自发辐射(LED ),受激辐射(LD ),受激吸收(光检测器PIN 、APD ) P57

2.实现光辐射(放大)的条件:粒子数反转分布状态P57-58

3. LD 激光器包括的三个基本部分: P59

4.比较半导体激光器和发光二极管的异同。半导体激光器(LD )有哪些特性?半导体发光二极管(LED )有那些特性? P63-65 P70-71

LED 和LD 最大区别是有无谐振腔。

LD 的阈值电流随温度的变化

其中只有LD 需要APC 电路和ATC 电路对功率和温度进行控制。

5.如果PCM 电端机输出码型为双极性码,光发送机的输入电路将其变换成适合光纤线路的单极性码。(因为光源无法将双极性码中的-1表示为负光脉冲)例PCM 电端机输出码型为双极性的HDB3码,通过输入接口可变成单极性的NRZ 码。P74-75

6.某数字光纤通信系统中,信息码速为139.264Mbit/s ,若采用5B6B 码其线路码速为多少?若采用4B1H 线路码速又为多少?P78

7. 问答:在光发送电路中为什么要设置自动功率控制(APC )电路?用APC 电路是控制LD 的哪些因素?试述APC 电路的工作原理。P83

8. 问答:在光发送电路中为什么要设置自动温度控制(ATC )电路?用ATC 电路是控制LD 的哪些因素?试述ATC 电路的工作原理。P84-85

第三章 光检测和光接收机

1.光检测器的作用P87

2.光接收机常用的光检测器P87

3.问答:何谓暗电流?暗电流是怎么产生的?暗电流的存在对信号的接收会产生什么影响? P91-92

4.APD 雪崩二极管相对PIN 光电二极管的独有特性参数:雪崩倍增因子

5.光接收机中光检测和前置放大电路采用什么组件?P96

6.光接收机中均衡电路的作用?P98

7.问答:光接收机中的噪声包括哪些?这些噪声是怎么产生的? P102-103

8.光接收机的动态范围计算P112 习题7 P116

9.影响光接收机的灵敏度最主要因素为:噪声,其次为码间干扰,消光比,暗电流。