最新光纤通信技术阶段作业二(五篇)

光纤通信技术阶段作业二篇三

光时分复用技术

摘要：光时分复用技术是提高光纤通信容量的一个重要手段，还是全光网络的一种重要技术方案。本文对光时分复用技术进行了介绍，并展望了其发展前景。关键词光纤通信光时分复用全光网络

1引言

光纤通信已有30多年的发展史。在这30多年里，光纤通信技术得到了飞速的发展，但是光纤的巨大容量还远远没有被利用起来，理论上，光纤可以提供25000 ghz的带宽。传统的电的时分复用（tdm）技术目前在实验室可以达到40gbit／s的水平，但是由于电子迁移速率的限制，采用这种方法进一步提高速率已经十分困难。目前有两种技术可以提高光纤的传输容量，一种是光波分复用（wdm）技术，一种是光时分复用（otdm）技术，前者是通过增加单根光纤中传输的信道数来提高光纤的传输容量，后者是提高单信道的速率。目前采用wdm技术实现的最高速率已达2.6tbit／s，而otdm技术实现的单信道最高速率达640gbit/s。

但是和wdm相比，otdm技术还很不成熟，很多的器件尚处于实验室的研究阶段。otdm之所以引起人们的很大兴趣，主要原因有两个：一是它可以克服wdm的一些固有的缺点，如：放大器级联产生的增益特性的不平坦。光纤非线性的限制等等；二是otdm技术被认为是一个长远的网络技术，将来的网络必将是采用全光交换和全光路由选择的全光网络，（otdm）的一些特点使它作为将来的全光网络技术方案更具吸引力。

wdm和otdm并不是互不兼容相互对立的技术，它们可以共存于同一个网络中，因为单靠wdm或otdm来提高光纤通信系统容量的能力是有限的。实际上，可以把多个otdm信号进行波分复用，从而大大提高传输容量。

2光时分复用技术

光时分复用的原理和电时分复用相同，电时分复用由于受到电子速率极限的限制，速率不可能很高，于是人们自然想到了直接在光域上进行时分复用的方法。超短脉冲光源在时钟的控制下产生重复频率为时钟频率的超短光脉冲，该超短光

脉冲经掺饵光纤放大器（edfa）放大后分成n路，每路光脉冲由各支路信号单独调制，调制后的信号经过不同的时延后用合路器合并成一路高速otdm信号，完成复用功能。假设支路信号的速率为b，则复用后的otdm信号速率为n×b。otdm信号经光纤传输到达接收端后首先进行时钟提取，提取的时钟作为控制信号送到解复用器解出各个支路信号，再对各个支路信号单独接收。

一个点对点的otdm系统的关键技术主要包括：高重复频率的超短脉冲光源；复用解复用技术；时钟提取技术；高速信号传输技术。

2.1高重复频率的超短脉冲光源

除了通常对光信号源稳定性的要求外，超高速光时分复用系统对所用的光信号源还有特别的要求。它要求脉冲宽度至少小于1／3码元周期、而且脉冲没有啁啾。目前，用于otdm系统的光源主要有四种：锁模光纤激光器、半导体锁模激光器、分布反馈半导体激光器／电吸收调制器组合光源和增益开关半导体激光器。

锁模光纤激光器可以产生重复频率达40ghz、脉冲宽度小于3ps的超短光脉冲，而且它还具有重复频率和波长可调两个优点，可用于超高速的otdm系统。这种光源的谐振腔由光纤环组成，腔长很长，主动销模是靠一个光调制器来完成，当加在调制器上信号的频率为谐振腔基模频率的整数信时，就可达到锁模的效果。

半导体锁模激光器具有体积小、结构紧凑的特点，它是通过锁定基模的方法来达到锁模的效果，可以达到数十ghz的重复频率。采用外部控制措施，半导体锁模激光器可以产生脉宽在1ps以下的光脉冲。

分布反馈半导体激光器／电吸收调制器组合光源和增益开关半导体激光器比较简单、较容易实现，目前在速率相对较低的otdm系统中应用比较广泛。

2.2复用解复用技术

传统的复用器由耦合器和光纤时延线组成。这种方法很简单，但很难保证产生的码元间隔精确相等，而且温度的改变将影响光纤时延线的长度，使得码元间隔随温度产生波动。目前较好的方法是采用全光调制和光时钟相结合的方案或采

用集成的方法。

otdm解复用器实质上是一个高速光开关，主要有两种类型：光电开关型解复用器和全光型解复用器。光电开关型解复用器速率较低，对于高速otdm系统，一般采用全光解复用器。全光解复用器包括非线性光纤环镜型解复用器（nolm）、半导体光放大器环镜型解复用器（slalom或toad）和半导体光放大器mach－zhender干涉仪型解复用器（soa－mzi），以及基于光纤或半导体光放大器中四波混频的解复用器。

nolm解复用器是利用光纤中的交叉相位调制效应来完成解复用的功能，它具有结构简单，开关速度高的优点，目前在otdm系统中得到了广泛的应用。半导体光放大器环镜型解复用器和半导体光放大器mach－zhender干涉仪型解复用器则是利用半导体光放大器中的交叉相位调制来实现解复用功能，由于半导体光放大器的非线性效应很大，所以需要的控制脉冲的能量小，而且结构比较紧凑。基于光纤或半导体光放大器中四波混频的解复用器则是利用了光纤或半导体光放大器中的四波混频效应，它的速率可以很高。

2.3时钟提取技术

otdm的时钟提取技术大体上可以分为三种类型：电时钟提取、全光时钟提取和光电锁相环时钟提取。otdm系统电时钟提取和电tdm中的时钟提取方法相同，它采用一个高q值的滤波器直接提取时钟。这种方法比较简单，但是不适合用于高速otdm系统中。

全光时钟提取技术主要包括光有源或无源窄带滤波器直接提取时钟技术和注入锁定时钟提取技术。采用光窄带滤波器提取的时钟质量不好，时间抖动较大。注入领定时钟提取技术适于提取位时钟，而不适于提取帧时钟。

光电锁相环时钟提取技术是一种比较好的时钟提取技术，它利用一个光比特相位比较器将本地产生的光时钟与人射光比特流锁定。这种技术既利用了光学信号处理的高速性能，又利用了传统的电子锁相环的频率和相位跟踪特性，因此在高速otdm传输系统中应用非常广泛。

2.4高速信号传输技术

对于高速otdm信号，光纤的色散是限制其传输距离的主要因素，在一个标准单模光纤上，如果不采用相应的补偿和控制措施，40gbit／s的信号只能传输4km。目前，主要有两种高速光信号传输技术：一是光孤子技术，另一个是色散补偿技术。

光孤子是具有特定形状和特定功率的光脉冲，在传输过程中，光纤色散产生的脉冲展宽效应和自相位调制产生的脉冲压缩效应正好完全抵消，从而可同时消除光纤色散和非线性的影响，脉冲可以传输很长距离而不会变形。而色散补偿主要是通过采用一段和光纤色散特性相反的色散介质来抵消色散的影响，或对信号进行相应的处理来消除或降低色散的影响。色散补偿技术主要有三种：色散补偿光纤、啁啾布喇格光纤光栅和中间光相位共轭补偿技术，目前的研究取得了很大的进展，有的已进入实用阶段。

随着速率的进一步提高，偏振模色散（pmd）和高阶色散对光纤传输系统的性能的影响越来越突出，要实现超高速otdm信号的长距离传输，必须要对偏振模色散进行补偿。但是我们也应注意到，这些补偿方法不可能完全消除信号在传输过程中因色散、非线性、放大器噪声等因素产生的畸变，所以在长距离传输或大规模的全光网络中，必要时应对光脉冲进行全光再生。

3.总结

从目前的研究情况看，otdm存在三个研究发展方向：一个发展方向是研究更高速率的系统并和wdm相结合，目前otdm的最高速率已达640 gbit／s，otdm和wdm相结合已实现了3tbit／s的传输速率；第二个发展方向是otdm实用化技术和比特间插的otdm网络技术，欧洲一直在从事40gbit／s的otdm系统和网络方面的研究工作，其中一些关键器件已接近实用；第三个方向是otdm全光分组网络，和电的分组交换网络将代替电的电路交换网络一样，光的分组交换网络将是全光网络的一个发展方向，主要是美国在这方面作了大量的研究，英国电信目前也在进行这方面的研究。

光纤通信技术阶段作业二篇四

浅谈光纤通信

摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势，和它以光纤链路为基础的现场测试。

关键词：光纤通信技术 特点 现状 发展趋势 光纤链路

0引言

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中,光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

1光纤通信技术

自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。

光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术，已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。

2光纤通信的特点(1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20thz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2db/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几

十、甚至上百公里。

(2)信号干扰小、保密性能好;

(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。

(4)光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；

(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。

(6)无辐射，难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

(7)光缆适应性强，寿命长。

(8)质地脆，机械强度差。

(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。

(10)分路、耦合不灵活。

(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）

(12)有供电困难问题。

利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．

3光纤通信技术的现状研究

(1)光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即ftth(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

(2)光纤通信技术中的波分复用技术。即wdm，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。

4不断发展的光纤通信技术

(1)光接入网通信技术的更进一步发展。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网络。

光接入网通信技术所要达到的主要目标有：最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加；与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一些优势特点。

(2)光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。

(3)新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的g.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。

4光纤通信链路的现场测试

4.1光纤链路现场测试的目的光纤链路现场测试是安装和维护光纤网络的必要部分，是确保电缆支持网络协议的一种重要方式。它的主要目的是遵循特定的标准检测光纤系统连接的质量，减少故障因素以及存在故障时找出光纤的故障点，从而进一步查找故障原因。

4.2光纤链路现场测试标准

目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。（1）光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同光纤系统，它的测试极限值是不固定的，它是基于电缆长度、适配器和接合点的可变标准。目前大多数光纤链路现场测试使用这种标准。世界范围内公认的标准主要有：北美地区的eia/tia—568—b标准和国际标准化组织的iso/iec11801标准等。（2）光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。每种不同的光纤系统的测试标准是固定的。常用的光纤应用系统有：100base—fx、1000base—sx等。

4.3光纤链路现场测试过程

对于光纤系统需要保证的是在接收端收到的信号应足够大，由于光纤传输数据时使用的是光信号，因此它不产生磁场，也就不会受到电磁干扰和射频干扰，不需要对next等参数进行测试，所以光纤系统的测试不同于铜导线系统的测试。

在光纤的应用中，光纤本身的种类很多，但光纤及其系统的基本测试参数大致都是相同的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统的工作波长、传输速率、传

输容量、传输距离、信号质量等有着重大影响。但由于光纤的色散、截止波长、模场直径、基带响应、数值孔径、有效面积、微弯敏感性等特性不受安装方法的有害影响,它们应由光纤制造厂家进行测试,不需进行现场测试。

在eia/tia—568—b中规定光纤通信链路现场测试所需的单一性能参数为链路损失（衰减）。

（1）光功率的测试：对光纤工程最基本的测试是在eia的fotp-95标准中定义的光功率测试，它确定了通过光纤传输的信号的强度，还是损失测试的基础。测试时把光功率计放在光纤的一端，把光源放在光纤的另一端。

（2）光学连通性的测试：光纤系统的光学连通性表示光纤系统传输光功率的能力。光纤系统的光学连通性是对光纤系统的基本要求，因此对光纤系统的光学连通性进行测试是基本的测试之一。通过在光纤系统的一端连接光源，在另一端连接光功率计，通过检测到的输出光功率可以确定光纤系统的光学连通性。当输出端测到的光功率与输入端实际输入的光功率的比值小于一定的数值时，则认为这条链路光学不连通。进行光学连通性的测试时，通常是把红色激光或者其他可见光注入光纤，并在光纤的末端监视光的输出。如果在光纤中有断裂或其他的不连续点，在光纤输出端的光功率就会下降或者根本没有光输出。

（3）光功率损失测试：光功率损失这一通用于光纤领域的术语代表了光纤链路的衰减。衰减是光纤链路的一个重要的传输参数,它的单位是分贝(db)。它表明了光纤链路对光能的传输损耗（传导特性），其对光纤质量的评定和确定光纤系统的中继距离起到决定性的作用。光信号在光纤中传播时，平均光功率延光纤长度方向成指数规律减少。在一根光纤网线中,从发送端到接收端之间存在的衰减越大，两者间可能传输的最大距离就越短。衰减对所有种类的网线系统在传输速度和传输距离上都产生负面的影响，但因为光纤传输中不存在串扰、emi、rfi等问题，所以光纤传输对衰减的反应特别敏感。

（4）光纤链路预算（olb）：光纤链路预算是网络和应用中允许的最大信号损失量，这个值是根据网络实际情况和国际标准规定的损失量计算出来的。一条完整的光纤链路包括光纤、连接器和熔接点，所以在计算光纤链路最大损失极限时，要把这些因素全部考虑在内。光纤通信链路中光能损耗的起因是由光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗三部分组成的。但由于光纤的长度、接头和熔接点数目的不定，造成光纤链路的测试标准不像双绞线那样是固定的，因此对每一条光纤链路测试的标准都必须通过计算才能得出。

虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。

[参考文献]

[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[j].中国科技信息.2006.(4).[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[j].网络电信.2004.(2).[3]辛化梅，李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报.2003.4.[4]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技.2007.7.

光纤通信技术阶段作业二篇五

光纤通信技术期末复习题

一.选择题。

1.光纤包层需要满足的基本要求是（a）a.为了产生全反射，包层折射率必须必纤芯低 b.包层不能透光，防止光的泄露 c.必须是塑料，使得光纤柔软 d.包层折射率必须必空气地 2.在激光器中，光的放大是通过（a）

a.粒子数反转分布的激活物质来实现的 b.光学谐振腔来实现的 d.泵浦光源来实现的 d.外加直流来实现的 -64信号的码速率为（d）

a.155.520mb/s b.622.080mb/s c.2488.320mb/s d.9953.280mb/s 4.以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源（c）

a.通过光纤的电流 不需要功率源 c.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器 d.从光信号中提取的功率 5.数字光接收机的灵敏度pr=100微瓦，则为（a）dbm a.-10 b.10 c.-20 d.-30 6.为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上（b）a.高正向电压 b.高反向电压 c.低反向电压 d.低正向电压 7.光纤的数值孔径与（c）有关。

a.纤芯的直径 b.包层的直径 c.相对折射率指数差 d.光的工作波长 8.光缆的规格代号中用两位数字来表示光纤的损耗常数，比如02表示光纤的损耗系数不大于（b）

a.2db/km b.0.2db/km c.20db/km d.无具体含义 9.光缆的规格代号中用一位数字来表示光纤的适用波长，比如3表示的波长是（c）a.0.85um b.1.31um c.1.55um d.1.51um 光电二极管，因雪崩倍加作用，因此其雪崩倍加因子为（c）a.g＞1 b.g＜1 c.g=1 d.=0 11.光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为（b）a.均衡器 b.判决器和时钟恢复电路 c.放大器 d.光电检测器 中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是（b）a.光滤波器 b.光耦合器 c.光环形器 d.光隔离器 -1的帧结构中，au指针区域的位置是在（d）

a.第4列，1～3行 b.第4列，1～9行 c.1～3列，第4行 c.1～9列，第4行 14掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（d）

a.0.85um～0.87um b.1.31um～1.35um c.1.45um～1.55um d.1.53um～1.56um 15.光缆的规格代号中用字母来表示附加导线的材料，如铜导线则附加字母是（d） b.l c.t d.没有字母

16.光时域反射仪（otdr）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密仪表，它不可以用作（d）的测量。

a.光线的长度 b.光纤的传输衰减 c.故障定位 d.光线的色散

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系数

17.下列哪一个不是sdh网的特点（d）

a.具有全世界统一的接口标准 b.大量运用软件运系统配置的管理 c.复用映射结构灵活d.指针调整技术降低了设备复杂性 18.光隔离器的作用是（b）

a.调节光信号的功率大小 b.保证光信号只能正向传输

c.分离同向传输的各路光信号d.将光纤中传输的监控信号隔离开 19.注入光纤的光功率为10mw，经过10km的传输过后输出的光功率为1mw，则这段光线的损耗系数为（b）

a.0.1db/km b.1db/km c.10db/km d.100db/km 20.光纤数字通信系统中不能传输hdb3码的原因是（a）

a.光源不能产生负信号光 b.将出现长连“1”或长连“0” c.编码器它复杂 d.码率冗余度太大 二.填空题。

1.1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家（高锟）首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。

2.光纤传输是以（激光光波）作为信号载体，以（光纤）作为传输媒质的传输方式。

3.光纤通常由（纤芯）、（包层）、（涂覆层）三部分组成的。

4.据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为（阶跃折射率型）和（渐变折射率型）。

5.光纤色散主要包括材料色散、（模式色散）、（波导色散）和偏振模色散。6.光纤通信的最低损耗波长是（1.55μm），零色散波长是（1.31μm）。7.数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为（）。8.阶跃光纤的相对折射率差公式为（）。9.光纤通信中常用的低损耗窗口为（850nm）、1310nm、（1550nm）。10.v是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为（）。

11.（he11）模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。

12.阶跃折射率光纤单模传输条件为（v<2.405）。

13.电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为（自发发射）、（受激辐射）和受激吸收。

14.光纤通信中最常用的光源为（半导体激光器）和（发光二极管）。15.光调制可分为（直接调制）和（间接调制）两大类。

16.光纤通信中最常用的光电检测器是（光电二极管）和（雪崩光电二极管）。

17.掺铒光纤放大器edfa采用的泵浦源工作波长为1480nm和（980nm）。

-1是sdh中的基本同步传输模块，其标准速率为（155.520mbit/s）。

19.单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法和（最坏值设计法）。

20.光纤通信是以（光波）为载频，以（光纤）为传输介质的通信方式。

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21.光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于（2.405）。22.数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为（）。

23.所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种（电磁场）分布形式。24.传统的o/e/o式再生器具有3r功能，即在（再整形）、（再定时）和再生功能。

25.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光纤和（斜射线）两类。26.光纤中的传输信号由于受到光线的损耗和（色散）的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。

27.半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为（能带）。

28.半导体p-n结上外加负偏压产生的电场方向与（内电场）方向一致，这有利于耗尽层的加宽。

29.采用渐变型光纤可以减小光纤中的（模式）色散。

网中，为了便于网络的运行、管理等，在sdh帧结构中设置了（开销比特（或管理比特））。

的stm-n是块状帧结构，有9行，（270×n）列。

32.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为（激活物质（或增益物质））。的泵浦结构方式有：a、（同向泵浦）结构；b、（反向泵浦）结构；c、双向泵浦结构。

34.（灵敏度）和动态范围是光接收机的恋歌重要特性指标。35.随着激光器温度的上升，其输出光功率会（减少）。

36.目前，通信用光纤的纤芯和包层绝大多数是由（石英）材料构成的。37.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（lp01）。38.根据光纤的传输模式数量分类，光纤可分为（多模光纤）和（单模光纤）。是一种阈值器件，它通过（受激）发射发光，而led通过（自发）发射发光。

40.光纤色散组要包括（模式色散）、（波导色散）、材料色散和偏振模色散，41.常见的光线路码型大体可以归纳为3类：扰码二进制、（字变换码）和插入型码。

42.在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为（光波分复用）。

43.允许单模传输的最小波长称为（截止波长）。

44.在1.3um波段进行光放大通常采用掺（镨）光纤放大器，1.55um波段通常采用掺（铒）光纤放大器。

45.导模的传输常数的取值范围为（）。

46.量子效率是用来衡量激光器的转换效率的高低，其主要分为内量子效率和（外量子效率和外微分量子效率）。47.典型的光电瞬态响应有：光电延迟、（张弛振荡）和（自脉动）。48.掺铒光纤放大器edfa采用的泵浦源工作波长为1480nm和（980nm）.49.自愈环结构可以分为两大类：（通道倒换环）和（复用段倒换环）。50.光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由（加强芯）、护层和（光纤）组成。

51.光衰减器按其衰减量的变化方式不同分（固定）衰减器和（可变）

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衰减器两种。

52.光电检测器的噪声主要包括（暗电流）、（量子）、热噪声和放大器噪声等。

53.光与物质作用时有受激吸收、（自发辐射）和（受激辐射）三个物理过程。

54.半导体激光器工作时温度会上升，这时会导致阈值电流（升高），输出光功率会（减小）。系统可以分为集成式系统和（开放式系统）两大类，其中开放式系统要求终端具有标准的光波长和满足距离传输的光源。

56.对于sdh的复用映射单元中的容器，我过采用了三种分别是：（c-12）、c3和（c-4）。57.数字光纤传输系统的两种传输体制为（pdh）和（sdh）.58.光纤通信中最常用的光电检测器是（pin光敏二极管）和（雪崩光敏二极管）。三.名词解释。1.受激辐射

处于高能级的电子，在受到外来能量为hf=（e2－e1）的光子激发的

情况下，跃迁到低能级，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。

2.网络自愈

指在网络发生故障时，无需人为干预，网络自动的在极短的时间内，使业务自动从故障中恢复传输

3.直接调制和间接调制

将激光器ld或发光二极管led的驱动电流用叠加在偏置电流上的电信号进行调制，由此实现对ld或led输出的光强度进行调制的方式

称为直接调制。使ld或led在一定的驱动电流下输出固定强度的光，再通过光调制器使输出光的信息随电信号而变化，将这种调制方式成为间接调制。

4.阈值电流

当ld注入电流达到将产生激光时的电流值。

5.雪崩光电二极管

是利用pn结在高反向电压下产生雪崩效应来工作的一种二极管，利用光载流子在强大电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益的一种具有内增益的二极管

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6.单模光纤

纤芯较细（一般为9或10微米的），只能传输单个模式光的光纤

四.简述题。

1按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪几种形式？

阶跃折射率光纤和渐变型多模光纤。

阶跃折射率光纤中，纤芯和包层折射率沿光纤半径方向分布都是均匀的，而在纤芯和包层的交界面上，折射率呈阶梯形突变。渐变型多模光纤中，纤芯的折射率不是均匀常数，而是随纤芯半径方向坐标增加而逐渐减少，一直变到等于包层折射率的值。

2.简述sdh网络中常用的组网结构，并画出结构图。

3.画出终端复用器、分/插复用器、数字交叉连接设备和再生中继器。

4.画出sdh帧结构图。

5.光纤通信发展至今经历了哪些里程碑？

（1）20世纪60年代初期，光纤通信发展史上迎来了第一个里程碑，世界上第一台相干振荡光源红白事激光器问世，给光通信带来了新的希望；（2）m，对光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，1970年，美国康宁玻璃公司的kapron博士等人研制出传输损耗仅为20db/km的光纤，这是光纤通信发展历史上的一个里程碑。（3）1985年，南安普顿大学的mears等人制成了掺铒光纤放大器（edfa）（4）等人提出了使用相位掩膜法制造光纤光栅，使得全光器件的研制和集成成为可能，光纤光栅、全光纤光子器件、平面波导器件及其集成的出现是光纤通信史上的又一个里程碑。

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6.应用于光纤通信系统的光源应该具备什么条件？

光纤通信系统均采用半导体发光二极管（led）和激光二极管（ld）作为光源。这类光源具有尺寸小、耦合效率高、发射波长在光纤中低损耗传输，响应速度快、波长和尺寸与光纤适配，并且可在高速条件下直接调制等优点

7.由p-i曲线知，半导体激光器是阈值型器件，简述激光器随着注入电流的不同而经历的几个典型阶段。

半导体激光器是一个阈值器件，它的工作状态随注入电流的不同而不同。当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转，自发发射占主导地位，激光器发射普通的荧光，其工作状态类似于一般的发光二极管。随着注入电流的加大，有源区里实现了粒子数反转，受激辐射占主导地位，但当注入电流小于阈值电流时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建立起一定模式的振荡，激光器发射的仅仅是较强的荧光，这种状态称之为“超辐射”状态。只有注入电流达到阈值以后，才能发射谱线尖锐。模式明确的激光。

8.光纤中产生损耗的主要因素是什么？光纤中有哪些损耗？

由于吸收和散射的原因使光纤发生损耗。光纤中发生损耗的原因，有来自光纤本身的损耗，也有光纤与光源的耦合损耗以及光纤之间的连接损耗，如熔接损耗，弯曲损耗，端面损耗，光学损耗等。光纤本身的损耗有吸收损耗（本征吸收、杂质吸收）和散射损耗（瑞利散射、结构缺陷散射）。本征损耗是光纤基础材料固有的吸收，并不是杂质或者缺陷所引起的。本征损耗特点是确定了某一种材料吸收损耗的下限，与波长有关。

9.简述雪崩光电二极管的工作原理。

当在光电二极管上加反向电压，使其耗尽区内的电场强度大于105v/cm时，光生载流子在强电场作用下高速通过耗尽区向两级移动。在移动过程中，由于碰撞游离而产生更多的新载流子，形成雪崩现象，从而使流过二极管的光电流成百倍地增加。利用光生载流子雪崩效应工作的pn结光电二极管就是apd。

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五.计算题。

已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。（开方、反三角函数计算困难时，必须列出最后的表达式。）1.光纤浸没在水中（n0=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角；

2.光纤放置在空气中，求数值孔径。

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