1、选择填空1：单模归一化频率：V= 小于等于 2.4052 12222：光电检测器的主要器件：分为 PIN 光电二极管和雪崩光电二极管 APD。利用材料的延时、衰减实现光电转换。3：SDH 帧的结构和模式：一个 STM-N 帧有 9 行，每行有 270N 个字节组成。这样每帧共有 9270N 个字节，每字节为 8000 帧。 SDH 帧大体可以分为三部分（1）段开销 为保证 SDH 帧中信息正常传输所需的附加字节。STM-1 的 SDH 是98（除第 4 行）=72Byte.前 3 行再生段开销，后 5 行复接段开销（2）信息载荷 承载各种业务信息的部分STM-M 中有 9261Byte=234
2、9 STM 模式：STM-1，STM-4 ，STM-16，STM-64（3）管理单元指针 用于指示 payload 第一个字节在帧内的准确位置，对于 STM-1中，有 9 字字节（第 4 行）SDH 段开销部分是用于网络的运行、维护和管理。4：掺铒放大器的性能指标？噪声系数？掺铒光纤放大器增益，噪声系数，输出光功率，输入光功率 在泵浦光功率一定的条件下，当输入光功率较小时，放大器增益不随输入信号光功率而变化，基本上保持不变，当心耗光功率增加到一定值，增益开始随光功率的增加而降低，因此出现输出信号光功率饱和的现象。噪声系数：47dB5光纤通信的三个波长窗口：0.85um，1.31um，1.55u
3、m6：光电检测器是利用材料的( 光电效应）来完成光电转换的。7在薄膜导波中导膜的截至条件：入 0入 c8. 光滤波器的作用：是用来进行波长选择的仪器，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光将会被拒绝通过。它可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用9：光纤通信主要光源有哪些：LD、LED、DFB光检测器：PIN、APD10光纤通信系统中传输码型有哪些？具体区别？扰码、mBnB 码、插入码11表征光纤通信系统中色散的物理量是什么？3dB 光带宽 f3dB 或脉冲，最大时延差KAO,光纤的带宽。12传输网有几部分组成传输设备和网络节点13色散分为哪几种色散？模
4、式色散，材料色散和波导色散；单模光纤的色散包括：材料色散和波导色散。14电磁波的传输形态有那几种？TE、TM 、TEM15波导有哪几部分组成？波导的基膜是什么？衬底、敷层、薄膜基膜是：HE11 模，指系统中截止波长最长的16按照射线理论阶跃光纤中光射线主要分为：子午线、斜射线17光纤的直径：0.1mm18激光器能产生激光振荡的最低限度叫做（激光器的阈值条件）。19渐变型光纤中子午线的自聚焦是指：不同入射角相应的光线汇聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。轴向速度 dr/dt=v（r ）sin 20随着激光器温度上升，输入功率降低。21EDFA 输出饱和功率是指：当饱和增益下降 3dB
5、 时所对应的输出功率值，他表示 EDFA 的最大输出功率。22在光纤通信系统利用光纤传输控制信号时采用：时分复用和频分复用23隔离器件的要求：插入损耗（1dB）和隔离度（4050dB）是隔离器的两个重要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好24.均匀光纤的导光原理为全反射原理，他的数值孔径表示了光纤收集光线的能力。25.线性极化波是波的电场矢量空间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线波，用 LP 表示。26.在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱导光纤中的 E 和 H 分布是一种近似的 TEM 波。27.在研究光和物质互相作用时，爱因斯坦指出
6、存在三种不同的基本过程：自发辐射，受激吸收，受激辐射。28.光纤通信中给系统引进了干扰和噪声问 i：码间干扰，模分配噪声，啁偢声。29.平方律型折射率指数分布光纤中总的模数量等于（ ）2/430.当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于(粒子数反转状态）31.光电检测器是利用材料的（光电效应）来实现光电转换。32.传输网主要有（传输设备）和（网络节点）构成。33.在 SDH 帧结构中， （段开销）使用于传输网络运行，管理和维护的附加字段34.发送机的消光比是（全 0 码对的平均输出光功率与全 1 码的平均输出光功率比）35.判决器和时钟恢复电路合起来构成（码形成电路）
7、36.STM-N 帧结构分为三部分（段开销） （净负荷区） （管理单元指针）名词解释1.光接收机灵敏度：使接收机调至最佳状态时接收微弱光的能力。灵敏度 Pr 的定义是，在保证通信质量（吸纳顶误码率或信噪比）的条件下，光接收机所需的最小平均接受光功率（P）min,并以 dBm 为单位。灵敏度是衡量光接收机的综合指标。(dBm)=10()()103 2.光检测器：光 信 号 经 过 光 纤 传 输 到 达 接 收 端 后 ， 在 接 收 端 有 一 个 接 收 光 信 号 的元 件 ， 在 光 纤 和 接 收 机 之 间 还 存 在 着 一 个 将 光 信 号 转 变 成 电 信 号 ， 然 后
8、再 由 电子 线 路 进 行 放 大 的 过 程 ， 最 后 再 还 原 成 原 来 的 信 号 。 这 一 接 收 转 换 元 件 称 作 光检 测 器 ， 或 者 光 电 检 测 器 ， 简 称 检 测 器 ， 又 叫 光 电 检 波 器 或 者 光 电 二 极 管 。光 检 测 器 负 责 光 电 转 换 ， 实 现 光 信 号 成 电 信 号 ， 也 就 是 对 光 进 行 调 解3.激 光 器 ： 能发射激光的装置。是向半导体 PN 结注入电流实现粒子束反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡。4.本 地 数 值 孔 径 ： 只 有 在 半 锥 角 小
9、于 等 于 c 的 圆 锥 内 入 射 的 光 束 才 在 光线 中 传 输 。 根 据 这 个 传 输 条 件 ， 定 义 临 界 角 c 的 正 弦 为 数 值 孔 径 NA。 NA表 示 光 纤 接 收 和 传 输 光 的 能 力 。 NA 越 大 ， 光 纤 接 收 光 的 能 力 越 强 。6.激光器的温度特性：激光器的阈值电流 Ith 随温度升高而增大，而是外微分量子效率 d 减少，输出的光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。当对激光器进行脉冲调制时，阈值电流随温度呈指数变化，在一定温度范围内，可以表示为：Ith=exp( ).07.光纤中的模式：光纤中的电磁场的一种场
10、型结构分布形式，模式不同，场型结构就不同8.光纤色散是指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不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致信号的畸变简答：1.什么叫渐变性光纤中的最佳折射指数分布？其最佳折射指数分布形式？由渐变型光纤导光原理可知，只要 n(r)取得合适，那么不同模式的光线就会具有相同的轴向速度。即具有不同条件的子午射线，从同一地点出发，达到相同的终端。这种现象称为光纤的自聚焦现象，相应的折射指数分布称为最佳折射指数分布。 分布形式为平方率分布形式，公式为：2.PDH 中 PCM 段的结构接口码率和码率型PDH 的帧结构是复帧形式，每个复帧包含 16 个帧
11、，即 16 个帧组成一个复帧。有两种基础速率：一种是 1.544Mb/s,一种是 2.048Mb/s；各次群的话路以 4 倍增。一次群 2.048Mb/s，AMI 和 HDB3 码，二次群 8.448 Mb/s，HDB3 码，三次群 34.368 Mb/s，HDB3 码，四次群 139.264 Mb/s，CMI 码3.雪崩光电二极管的工作原理以及雪崩效应是什么？工作原理：与光电二极管不同，雪崩光电二极管（APD）在结构设计上已考虑到使它能承受高反向偏压，从而在 PN 结内部形成一个高电场区。光生的电子或空穴经过高场区时被加速，从而获得足够的能量，它们在高速运动中与晶格碰撞，使晶体中的原子电离，
12、从而激发出新的“电子空穴”对，这个过程称为碰撞电离。通过碰撞电离产生的“电子空穴”对被称为二次“电子空穴”对。新产生的电子和空穴在高场区中运动时又被加速，又可能碰撞别的原子，如此循环下去，像雪崩一样的发展。简单工作原理：在二极管中，随着反向偏压的增加，开始光电流基本保持不变，当反向偏压增加到一定数值时，光电流急剧增加，最后期间被击穿，这个电压就是击穿电压 Ub，这是雪崩二极管的工作原理。雪崩效应：雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压（约 100150v） ，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
13、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。4.光发射机的基本组成框图：电信号输入 光信号输出光源的要求：发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致；电/光转换效率要高；允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统对传输容量的要求；器件应能在常温下以连续波方式工作，要求温度稳定性好，可靠性高，寿命长；还要求器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格便宜。调制电路和控制电路的要求：输出光脉冲的通断比应大于 10，以保证足够的光接收信噪比；输出光脉冲的宽度应远大于开通
14、延迟时间，光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形；对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的弛张振荡，保证发射机正常工作；应采用自动功率控制和自动温度控制，以保证输出光功率有足够的稳定性。线路编码电路的必要性：因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲，所以要变换为适合于光纤传输的单极性码。5.光接收机的基本组成框图光信号 前置放大器 主放大器 再生码流光检测器其性能特别是响应度和噪声直接影响接收机的灵敏度，对其要求如下：波长响应要和光纤低损耗窗口兼容；响应度要高，在一定的接
15、收光功率下，能产生尽可能大的光电流；噪声要尽可能低，能接收微弱的光信号；性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积小。放大器：前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大，主放大器一般是多级放大器，它的作用是提供足够的增益，并通过它实现自动增益控制（AGC ） ，以使输入光信号在一定范围内变化时，输出的电信号保持恒定。主放大器和 AGC 决定着光接收机的动态范围。均衡和再生：均衡的目的是对经光纤传输。光/电转换和放大后已产生的畸变（失真）的电信号进行补偿，是输出信号的波形适合于判决，以消除码间干扰，减少误码率。再生电路包括判决电路和时钟提取电路，他的功能是从放大器输出的信号与噪声
16、混合的波形中提取码元时钟，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。6.简述对线路码型的基本要求：主要要求是保证传输的透明性，基本要求（1）能限制信号带宽，减少功率谱中的高低频分量。 （2）能给光接收机提供足够的定时信输入接口 线路编码 调制电路 光源控制电路光检测器偏压控制均衡器AGC 电路判决器时钟提取息。 （3）能提供一定的冗余度，用于平衡码流、无码检测和公务通信7.简述半导体光检测器的基本原理：光检测器的主要功能是将光信号转换为电信号。它是现代光纤通信系统中的重要部件。目前光纤通信系统中使用的光检测器主要是移相开关二极管，即 PIN 二极管。PIN 二极管对低频信号具有整流作
17、用，而对高频信号，却只有阻抗作用。阻抗值的大小决定于中间层。当中间层为正偏时，因为有载流子注入中间层，器件呈低阻；而不中间层处于零偏或反偏时，器件呈高阻。从而可以用于信息的检测。光检测器除了用 PIN 二极管外，还可用雪崩光电二极管，它们的工作原理大致相同。8.标量模 LPmn 中，m、n 分别表示什么，光某一模式处于导行、截止和临界状态时，它的归一化频率 V 与归一化截止频率 Vc 的关系如何？答：m 方位角模数，n 径向模数 。导行条件： V Vc 截止条件： V Vc 临界条件： V Vc9.什么光纤色散，它分为哪几类，简述各种色散产生的原因并说明单模光纤和多模光纤各以什么色散为主？在
18、光 纤 中 传 输 的 光 信 号 的 不 同 频 率 成 份 或 不 同 的 模 式 分 量 以 不 同 的 速 度 传 播 ，到 达 一 定 距 离 后 必 然 产 生 信 号 失 真 ， 这 种 现 象 称 为 光 纤 的 色 散 或 弥 散 。 (1)模式色散(不 同 的 导 引 模 的 群 速 度 不 同 引 起 的 色 散 成 为 模 间 色 散 ， 模 间 色 散 只 存 在 与多 模 光 纤 中 )。(2)材料色散（由 于 材 料 折 射 率 n 是 波 长 （ 或 频 率 w） 的 非 线 性函 数 ， d2n/d20， 于 是 不 同 频 率 的 光 波 传 输 的 群 速
19、 度 不 同 ， 所 导 致 的 色 散 成 为材 料 色 散 。 ） （3）波导色散( 由 于 导 引 模 的 传 播 常 数 是 波 长 (或 频 率 w)的 非 线性 函 数 ， 使 得 该 导 引 模 的 群 速 度 随 着 光 波 长 的 变 化 而 变 化 ， 所 产 生 的 色 散 成 为 波导 色 散 。10.光纤通信由哪几部分组成，各部分的作用是什么？基本的光纤通信系统由光发射机，光纤线路，光接收机光发射机的作用是把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光纤信道。光纤线路的作用是把来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。光接收机的作用是把
20、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，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带信号。11.图示光吸收、自发辐射、受激辐射三个过程，并指出 LD 与 LED 分别利用什么原理制成。LD 是受激辐射光，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔并非必不可少的组成部分，但是一般激光器都具有谐振腔。LED 是自发辐射光。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。其利用注入式电致发光原理制作。12.画出 APC 电路图，简述其工作原理。13.一阶跃光纤，n1=1.5,=0.002,a=6um,求在下列条件下光纤传输那些导模1） 0=0.85um， 2） 0=1.3um 3） 0=1.55um
