光纖通訊系統複習

試卷1

1、填空題

1.費米能級不是一個能夠被電子佔據的實在的能級，它是反映（電子）在各能級中分佈的參量，低溫下，本徵半導體費米能級處於（禁帶）的中心。
2.製做半導體激光器的材料必須是（直接帶隙）的半導體材料。
3.光接收機的動態範圍實際上表示接收機（接收強光信號）的能力。
4.PCM的復接設備的輸出碼型通常是HDB3碼，（CMI）碼，經常使用的光線路碼型大致能夠概括爲（擾碼二進制），（字變換）碼和插入碼型。
5.我國準同步數字體系（PDH）以（30）路數字電話爲基羣，速率爲（2.048Mb/s）.
6.區段的配置和EDFA的選擇通常保證光信噪比大於（20）db.
7.波分複用、密集波分複用、光頻分複用本質上都是（光波長）分割複用，在DWDM系統中，ITU-T建議標準波長間隔爲（0.8nm）波長的整數倍。

2、簡答題

1.光纖的主要傳輸特性是什麼？

1.損耗：包層物質的吸取損耗：本徵吸取和雜質吸取 ; 包層材料的散射損耗 ; 光纖表面隨機畸變或粗糙產生的波導損耗等。
2.色散(光脈衝在傳播過程當中被展寬)：
2.1 在多模光纖中：
模式色散(主要)： 多模光纖中各模式在同一頻率下有不一樣的羣速度，可選取適當的g值
波導色散：模式自己的色散
材料色散： 石英的折射率隨波長而變所引發的
2.2 在單模光纖中：
材料色散：石英的折射率隨波長而變所引發的
波導色散：模式自己的色散
偏振模色散：沿兩個不一樣偏振方向傳輸的同一模式的羣時延差形成的

2.單模光纖中傳輸的是什麼模式的電磁波？G652叫作什麼光纖，它的特色是什麼？

HE11,G.652：最先實用化的是常規單模光纖，結構多采用階躍型或下陷包層型折射率分佈，零色散波長在1.31um,在該波長上有較低的損耗和很大的帶寬。

3.在光電器件中，自發發射，受激輻射，受激吸取3種做用機理分別對應哪3種半導體器材？

自發發射：LED
受激輻射：LD
受激吸取：光電二極管

4.爲使光接受機動態範圍最大，在電路設計中應該注意什麼？

爲了使光接收機達到最大的動態範圍，在電路設計上儘可能使APD的雪崩增益的控制和放大器的電壓增益的控制分別前後起做用。另外一方面，因爲APD的擊穿電壓隨溫度的升高而增長，若使用固定偏壓當溫度變化時，雪崩增益會發生較大變化，因此AGC電路的設計也儘可能作到能在必定程度上補償AGC的溫度特性

3、名詞解釋

1.粒子數反轉分佈

N2>N1,高能級上的電子密度大於低能級上的，是一種處於非熱平衡狀態
下的反常狀況，稱爲粒子數反轉或布居反轉，對應激光型放大器的狀況

2.電光延遲時間

激光輸出與注入電脈衝之間存在一個時間延遲，通常爲納秒量級

3.SDH

光同步傳送網，後改名爲同步數字體系(SDH)

4、綜述題

1.爲何光纖通訊系統中經常使用半導體光源

1.半導體光源體積小，發光面積能夠與光纖芯徑相比較，從而具備較高的耦合效率
2.發射波長適合在光纖中低損耗傳輸
3.能夠直接進行強度調製，即只要將信號電流注入半導體激光器或發光二極管，就能夠獲得相應的信號輸出
4.可靠性較高，尤爲是半導體激光器，不只發射功率大、耦合效率高、相應速度快，並且發射光的相干性也較好

5、計算題

看做業題就好了

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試卷2 

1、填空題

1.在階躍折射率光纖中能夠存在（TE0m），（TM0m），（HEvm），（EHvm）這幾種可導模。
2.製做半導體激光器的材料必須是（直接帶隙）的半導體材料。
3.在光發射端，模擬調製電路應是電流（放大）電路，數字調製電路應是電流（開關）電路。
4.場效應管的主要噪聲源有（散粒）噪聲和（溝道熱）噪聲。
5.由噪聲分析知道，放大器輸入端偏置電阻越（大），放大器輸入電阻越（大），輸出端噪聲就越小。
6.光接收機的動態範圍實際上表示接收機（強光信號）的能力。

2、簡答題

1.光纖的色散有哪幾種？

在多模光纖中：
模式色散(主要)： 多模光纖中各模式在同一頻率下有不一樣的羣速度，可選取適當的g值
波導色散：模式自己的色散
材料色散： 石英的折射率隨波長而變所引發的
在單模光纖中：
材料色散：石英的折射率隨波長而變所引發的
波導色散：模式自己的色散
偏振模色散：沿兩個不一樣偏振方向傳輸的同一模式的羣時延差形成的

2.分析光纖中光的傳輸的兩種主要理論是什麼？

1.射線光學理論：忽略波長 入 的光學，用光射線去表明能量傳輸路線的方法
2.波動光學理論：把光纖中的光做爲經典電磁場來處理，所以，廣場必須服從麥克斯韋方程組及所有的光學條件

3.光纖通訊中經常使用的三個低損耗窗口的中心波長分別是多少？

低損耗窗口
0.85um
1.3um
1.55um

4.什麼是受激吸取？

受激吸取(光電二極管)：處在低能級上的電子在感應光場的做用下，吸取一個光子從而躍遷到E2

3、名詞解釋

1.單模光纖

單模光纖是在必定工做波長下，傳輸基模HE11的光纖。

2.靈敏度

指保證達到給定的誤碼率的條件下，光接收機須要輸入的最低光功率，靈敏度是光接收機最重要的性能指標，影響靈敏度的主要因素是檢測器和放大器引入的噪聲

3.SDH

SONET：光同步傳送網，後改名爲同步數字體系(SDH)

4、綜述題

1.光通訊系統中的前置放大器有哪幾種？各有什麼優缺點？

低電阻型前置放大器：線路簡單，接收機不須要或只須要不多的均衡，動態範圍大，可是噪聲也比較大。
高阻型前置放大器：動態範圍小，並且當比特率較高時，輸入端信號的高頻份量損失多，於是對均衡電路提出了更高的要求，通常只在碼速率低的系統中使用。
跨阻(互)型前置放大器：不只具備寬頻帶、低噪聲的優勢，並且動態範圍也比高阻型前放有很大的改善輸入端偏執電阻越大，放大器的輸入電阻越高，輸出端噪聲就越小

5、計算題

1.一階躍光纖，纖芯半徑a=25um，折射率n1=1.5，相對摺射率差△=1%。長度L=1Km。求（1）光纖的數值孔徑。
（2）子午光線的最大時延差。
（3）若將光纖的包層和塗敷層去掉，求裸光纖的數值孔徑和最大時延差。
2. 已知某種半導體激光器材料的禁帶寬度Eg=0.95eV，另外一種半導體激光器材料的禁帶寬度Eg=0.8eV，求這兩種激光器的發射波長。
3. 已知（1）Si PIN光電二極管，量子效率η=0.6，波長λ=0.85μm；（2）Ge光電二極管，η=0.35，波長λ=1.6μm，計算它們的響應度。
4. 若一個622Mbit/s的單模光纜通訊系統，其系統的整體要求以下：
系統中採用InGaAsP？？異質結構多縱橫激光器，其闕值電流小於50mA，標稱波長λ1=1310nm，波長變化範圍λ_1min=1295nm，λ_1max=1325nm，光脈衝譜線寬度△λ？≤2nm，發射光功率Pt=2dBm，若有高性能的PIN-FET組件，可在DER=1×〖10〗^(-25)條件下，獲得接收靈敏度Pt=-30dBm，動態範圍D≥20dB。光纖固有損耗At=0.25dB/Km，設備富餘度M=0.1dB/Km，光纖色散係數D≤2ps/（Km·nm）
那麼考慮採用直？方式狀況下，光纜工做環境溫度爲0~26℃時，計算最大中繼距離。