光纤通信考试复习资料..docx

1. 光纤通信的优点：传输容量很大传输损耗小，中继距离长且误码率很小泄露小，保密性好节省大量有色金属重量轻、 体积小抗电磁干扰性能好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率的波长特性和光源的谱线宽度。　 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。 偏振模色散由于输入光脉冲激励的两个正交的偏振模式之间的群速度不同而引起的色散。8 光纤损耗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。9 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有三种基本方式： (a) 受激吸收；(b) 自发辐射；(c) 受激辐射 10 电子在E1和E2两个能级之间跃迁，吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件，即 E2－E1=hf12式中，h=6.628×10－34 J?s，为普朗克常数，f12为吸收或辐射的光子频率。11 价带、导带：半导体是由大量原子周期性有序排列构成的共价晶体。在这种晶体中，由于邻近原子的作用，电子所处的能态扩展成能级连续分布的能带。能量低的能带称为价带，能量高的能带称为导带。12 半导体激光器的温度特性：温度升高时，阈值电流Ith增大，外微分量子效率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。13 发光二极管(LED)的工作原理与激光器(LD)有所不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。14 和激光器相比，发光二极管输出光功率较小，光谱宽度较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。因此，这种器件在小容量短距离系统中发挥了重要作用。15 雪崩效应含义：高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。有这种效应的光电二极管称雪崩光电二极管(APD)。16抖动：抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。 抖动产生抖动的原因很多，主要与定时提取电路的质量、输入信号的状态和输入码流中的连“0”码数目有关。17模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制三种。18模拟基带直接光强调制(D-IM)：用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例。 19模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调制(IM)。这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统。预调制又有多种方式，主要有以下三种：频率调制(FM)、脉冲频率调制(PFM)、方