光纤通信课后答案

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时间:2018-05-14

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1、第一章基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么?答:当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率,即0<V<2.40483时,此时管线中只有一种传输模式,即单模传输。2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响?答:在光纤通信系统中,光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一,在很大程度上决定着传输系统的中继距离;光纤的色散引起传输信号的畸变,使通信质量下降,从而限制了通信容量和通信距离。3、光纤中有哪几种色散?解释其含义。答:(1)模式色散:在多模光纤中存在许多传输模式,不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同,到达接

2、收端所用的时间不同,而产生了模式色散。(2)材料色散:由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数,从而使光的传输速度随波长的变化而变化,由此引起的色散称为材料色散。(3)波导色散:统一模式的相位常数随波长而变化,即群速度随波长而变化,由此引起的色散称为波导色散。5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响?答:光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用,一方面可引起传输信号的附加损耗,波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等,另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。6、单模光纤有哪几类?答:单模光纤

3、分为四类:非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。12、光缆由哪几部分组成?答:加强件、缆芯、外护层。*、光纤优点:巨大带宽(200THz)、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。*、光纤损耗:光纤对光波产生的衰减作用。引起光纤损耗的因素:本征损耗、制造损耗、附加损耗。*、光纤色散: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的,不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同,导致信号的畸变。引起光纤色散的因素:光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。色散种类:模

4、式色散(同波长不同模式)、材料色散(折射率)、波导色散(同模式,相位常数)。*、单模光纤:指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。第二章光源和光发射机1、光与物质间的作用有哪三种基本过程?它们各自的特点是什么?答:(1)自发辐射:处于高能级电子的自发行为,与是否存在外界激励作用无关;自发辐射可以发生在一系列的能级之间,用此材料的发射光谱范围很宽;即使跃迁过程满足相同能级差,它们也是独立的、随机的辐射,产生的光子能量相同而彼此无关,各列光波可以有不同的相位和偏振方向,而且向空间各个角度传播,是一种非相干光。(2)受激辐射:感

5、应光子的能量等于向下跃迁的能级之差;受激辐射产生的光子与感应光子全是全同光子,它们是相干的;受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。(3)受激吸收:受激吸收时需要消耗外来光能;受激吸收过程对应光子被吸收,生成电子—空穴对的光电转化过程。2、什么是粒子数反转分布?答:处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。3、怎样实现光放大?答:使媒质中高能级上的电子密度大于低能级上的电子密度,则受激辐射占主导地位,光波经过媒质时强度按指数规律增长,光波被放大,则实现光放大。4、构成激光器必须具备哪些功能部件?答:有源区,光反馈装置,频

6、率选择元件,光束的方向选择元件,光波导。5、有哪些方法实现光学谐振腔?与之对应的激光器类型是什么?答:(1)用晶体天然的解理面形成法布里-珀罗谐振腔(F-P腔),当光在谐振腔中满足一定的相位条件和谐振条件时,建立起稳定的光振荡;(2)利用有源区一侧的周期性波纹结构提供光耦合来形成光振荡。*、激射的一般条件:(1)有源区里产生足够的粒子数反转分布;(2)存在光学谐振机制,并在有源区里建立起稳定的激光振荡第三章光接收机1、分析光电二极管和APD的工作原理。答:光电二极管:受激吸收,电子—空穴对运动;APD:电子—空穴对多次碰撞产

7、生雪崩光倍增。2、分析光电二极管和APD性能参数上的异同点。答:APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,用APD有利于延长系统的传输距离,在灵敏度要求不高的场合,一般用没有增益的PIN光电检测器。第四章光纤通信系统2、什么是SDH?简述出主要特点答:(1)SDH技术是在信息结构等级、开销安排、同步复用映射结构、指针定位调整和网络节点接口等方面标准化的、主要采用光纤传输媒质(少量微波和电缆)的数字传送技术。(2)特点(优点):①具有统一标准光接口;②开销比特丰富;③采用数字同步复用;④数字分插复用直接上下2

8、Mbit/s;⑤数字交叉连接提高网络灵活性;⑥环形网具有“自愈”能力。3、SDH的帧结构由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答:SDH的帧结构由三部分组成:(1)STM-N净负荷:存放STM-N传送的各种用户信息码块;(2)段开销SOH:保证信息净负荷正常传送所必须附加的运行、管理和维护(

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