《光纤通信》第8章复习思考题参考答案剖析.doc

第8章 复习思考题 参考答案 8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种 答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。 图8.1.1 光纤通信网络基本结构 8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图 答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。 图8.1.2 点对点光纤传输系统 8-3 什么是损耗限制系统？什么是色散限制系统 答：光纤色散导致光脉冲展宽，BL乘积的限制。当色散限制传输距离小于损耗限制的传输距离时，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 (m波段上，2.5 dB/km），，10~30 km。而长波长1.3~1.6 (m系统，，1.3 (m处损耗的典型值为0.3~0.4 dB/km，在1.55 (m处为0.2 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，1.55 (m波长处的最低损耗窗口，200 km。一般说来，1.3 (m单模光纤通信系统在 B 1 Gb/s 时为损耗限制系统，B 1?Gb/s时可能成为色散限制系统。 8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题 答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。 首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（），SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。 8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求 答：光纤通信对光源的要求是： （1）电光转换效率高，，，； ，，MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR 100（20 dB）MPN）的影响降到最小。 （3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，1.55 (m波长系统中，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。 （5）因此高速光纤通信系统，DFB LD，以减小频率啁啾的影响。 对光电探测器的要求是灵敏度高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高，并且它的光敏面应与光纤芯径匹配。 对光纤的基本要求是：从发射光源耦合进光纤的光功率要最大， （1）衰减 在选定的波长，，。 它包括光源耦合损耗和检测器耦合损耗。纤芯尺寸和数值孔径大，；。，（LED） 连接损耗包括连接器和接头的损耗。纤芯直径的公差、不圆度和纤芯与包层同心度误差要尽可能小，，，， 为了使已调制的光信号以最小畸变通过光纤全长，，（g），1.55 (m的G.654单模光纤。波分复用系统要选择色散系数虽然很小、但不为零的G.655单模光纤，以减小四波混频的影响。用于城域网的 DWDM 系统要选择因无水峰可用波长范围特别宽的全波光纤。采用发光管（LED）的系统，，，-电-光转换，，，，，，，，，-电-光转换，，，，-电-光转换过程，，，-电-光3R（Reshaping, Regenerating, Retiming，3R）再生中继器。 8-7 影响中继距离的因素有哪些？是如何影响的 答：中继距离L是系统的一个重要设计参数，L随光纤损耗的减小而增加，同时它也随接收机灵敏度和光源输出光功率的提高而增加。 由于光纤的色散，L与系统码率B有关。在点对点的传输中，BL是表征系统性能的一个重要指标。由于光纤的损耗和色散都与波长有关，BL也与波长有关。对工作波长0.85 (m的第一代商用化光纤通信系统，BL的典型值在1 (Gb/s)(km左右，而1.55 (m波长的第三代系统的BL值可以超过1 000 (Gb/s)(km。 8-8 如何进行系统的功率预算 答：光纤通信系统功率预算的目的是，保证系统在整个工作寿命内，接收机要具有足够大的接收光功率，以满足一定的误码率要求。如果接收机的接收灵敏度为，发射机的平均输出光功率为，则应该满足 （8.2.1） 是通信信道的所有损耗，，的单位为dBm，和的单位用dB表示。为了保证系统在整个寿命内，因元器件劣化或其他不可预见的因素，引起接收灵敏度下降，此时系统仍能正常工作，为6~8 dB。 信道的损耗应为光纤线路上所有损耗之和，，表示光纤损耗系数（dB/km），L，，， （8.2.2） dBm（3.2 mW），3 dB，1 dB损耗，km有一个熔接头，100 km共有49个接头，每个有0.1?dB损耗。 表8.4.2给出功率预算的结果。由表可知，如果采用APD接收机，则损耗预留有10?dB，2 dB。 8.4.2 单模 InGaAsP 激光器+单模光纤 1.55 (m 系统功率预算 预算项目 分类项目 数值 最终结果 线路等效 增益预算 LD输出功率Pout 5 dBm APD接收机灵敏