光纤通信资料

光纤通讯系统第一章所谓光纤通讯，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。通讯系统的容量往常用比特率—距离积BL表示，B为比特率,L为中继间距。三种低消耗窗850nm、3dB/km；1310nm、km；1550nm、km4、PDH和SDH各表示什么其速率等级 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是什么答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采纳同步，高次群复用采纳异步；示同步数字序列。PDH速率等级标准：SDH表SDH速率等级标准：STM-1：sSTM-4：Mbit/sSTM-16：Gbit/STM-64：10Gbit/s3、光纤通讯有哪些长处答：1、频带宽，通讯容量大2、消耗低，中继距离长3、抗电磁扰乱4、无串音扰乱，保密性好5、光纤线径细、重量轻、柔嫩6、光纤的原 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 资源丰富，用光纤可节俭金属资料7、光纤拥有耐腐化力强、抗核幅射、能源耗费小等长处。、图示光纤通讯系统，解说系统基本结构。答：光纤通讯系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元构成。系统中包含一些互连与光信号办理零件，如光纤连结器、隔绝器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。在长距离系统中还设置有中继器(混淆或全光)。光纤由哪几部分构成从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系单模光纤和多模光纤中中二者的芯经一般分别为多少答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8μm～１２μm，包层直径：2b=125μm；多模光纤纤芯直径：2a=50μm，包层直径：2b=125μm。3、依据芯、包折射率散布及模式流传状况，指出有哪些典型形式光纤答：依据折射率：折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律渐渐降低的光纤称为渐变光纤。依据传输模式：单模光纤和多模光纤。5、数值孔径NA的物理意义表达式是什么答：光纤的数值孔径NA,它的含义是反应光纤对光信号的集光能力（接收能力），NA值越大，对光信号集光（接收）能力越强。NA＝sin?Cn0sin0n1sin(900c)Qn01sin0n1coscn11sin2cn11n22n12n1n12n222n2n2n121或n12NA＝n12n22或n126、什么是光纤的自聚焦产生在何种种类光纤里产生自聚焦的条件答：若折射率散布适合，能够使以不一样角度入射的所有光射线以同样的轴向速度，同时抵达光纤轴上的某点，即所有光射线都拥有同样的空间周期L，这类现象称为自聚焦，拥有自聚焦特征的光纤称为自聚焦光纤；梯自聚焦---以不一样角度入射的光射线以同样的轴向速度，拥有同样的空间周期L，这类光纤称为自聚焦光纤。产生在渐变（梯度）型光纤中；当折射率散布按平方率散布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特征。第二章7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1＝和n2＝，试计算：相对芯包折射率差△；若该光纤的端面外为空气(n0=1)，计算同意的最大入射角?0及数值孔径NA；若该光纤浸于水中(n0=，计算?0及NA的大小。解：n12n22(a)2n120.00683(b)n12n220Q1)0arcsin()9.8(n0n0NAn0sin01sin9.800.17(c)n12n220Qn01.33)0arcsin()7.4(n0NAn0sin01.33sin7.400.178、有一SI型多模光纤的芯径为50?m，芯包折射率分别为nl=和n2=。计算与光纤轴线夹角最大的那便条午射线，在1m的传输距离上共要反射多少次解：1、导模的流传常数应知足什么条件k0n2k0n1答：2、归一化频次V与什么参量相关其值与导模数的关系答由式（），与自由空间波数、芯经、波长、折射率和相对折射率差相关。v2v2V2(k0a)2(n21n22)MM423、什么是单模光纤实现单模传输的条件是什么答：单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单调基模的光纤。当阶跃光纤的归一化频次V<时，实现单模传输。什么是光纤色散光纤色散包含哪些零色散点所处的波长在那边决定什么要素a）光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增添，因为不一样成分的光传输时延不同惹起的脉冲展宽的物理效应。b）资料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。d）在1310nm处，决定要素是资料色散和波导色散。全色散为两种色散的近似相加，即D＝Dmat+DW[ps/]全色散为零的波长约在?m。1、什么叫光纤消耗写出消耗的表达式。光纤消耗有哪几种造成光纤消耗的原由是什么答：当光在光纤中传输时，跟着传输距离的增添，光功率渐渐减小，这类现象即称为光纤的消耗。消耗一般用消耗系数α表示。(dB/km)10lgPoutPin光纤消耗有：汲取消耗、散射消耗和辐射消耗。消耗产生的主要原由是光纤资料的汲取、散射作用和光纤在使用过程中因为连结、曲折而致使附带光功率损失。光纤的衰减机理主要有3种，即光能量的汲取消耗、散射消耗和辐射消耗。汲取消耗与光纤资料相关；散射消耗则与光纤资料及光纤中的结构缺点相关；辐射消耗是由光纤几何形状的微观和宏观扰动惹起的。2、光纤有那些种类、、、光纤各表示什么答：光纤（SSF）：惯例单模光纤，色散为零的波长约在1310nm，1550nm具有更低的消耗；光纤(DSF)：色散位移光纤，将零色散波长从?m移到，这类低消耗、低色散的光纤，无疑对长距离大容量光纤通讯来说是十分有益的。光纤(CSF)：截止波长位移光纤，设计的出发点进一步降低1550nm处的衰减，而零色散波长仍为1310nm。光纤(NZ-DSF)：非零色散位移光纤，将零色散波长移至1550nm邻近，目地是应用DWDM，战胜非线性产物四波混频（FWM）。1、依据成缆结构方式不一样可分为哪几种光缆答：层绞式、骨架式、带状式、束管式2、光纤光缆制造的主要流程是什么答：制棒---拉丝---涂敷---成缆光纤预制棒制作方式：用气相堆积法（MCVD)制造一根拥有所需折射率散布的预制棒。典型的预制棒长1m，直径2cm，包含拥有适合相对尺寸的纤芯和包层。、比较发光二极管与半导体激光器，指出各自特色答：发光二极管特色：以自觉辐射为基础，发一般荧光，发散角大，是无阈值的器件，发射功率一般为微瓦级。半导体激光器特色：以受激辐射为基础，发相关（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，发射线性激光；小于阈值点为自觉辐射光），发射功率一般为毫瓦级。、光和物质的互相作用是什么答：受激辐射、自觉辐射、受激汲取1、半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些答：半导体激光器产生激光输出的基本条件是：形成粒子数反转；供给光反应；知足激光振荡的阈值条件。1、用于光纤通讯的发光二极管有哪几类特色是什么答：LED的基本结构可分为两类：面发光LED和边发光LED。面发光LED：称为布鲁斯(Burrus)型LED，这类LED发射面积限制在一个小地区，小地区的横向尺寸与光纤纤芯直径靠近。面发光管输出功率较大，一般注入电流100mA时可达几毫瓦，但光发散角大，其水平发散角θ‖≈120°，垂直发散角θ⊥≈120°，光束呈朗伯散布，与光纤耦合效率很低。边发光LED：采纳条形半导体激光器的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，其发散光束不一样于面发光LED，它在垂直于结平面方向的发散角仅为30°，所以边发光LED的输出耦合效率比面发光LED高，调制带宽亦较大，可达约200MHz。2、制张弛振荡、减小电光延缓时间的简单方法是什么答：把LD预偏置在Ith邻近时，是减小td，缩短载流子寿命?sp，有利于提高调制速率的简单方法。所以，不论是从减弱张弛振荡，仍是从缩短电光延缓时间来提高调制性能，LD都需要预偏置在阈值邻近。LD的Ith跟着工作温度的提高，P-I特征曲线向右挪动，这时阈值电流增大，斜率减小。外量子效率(总效率)调制特征光发送机作用：将输入的电信号加载到光源的发射光束上变为光信号，送入光纤。信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波。把信息加载到光波上的过程就是调制。调制方式：将电信号转变为光信号的方式往常有两种：直接调制和间接调制。直接调制技术拥有简单、经济和简单实现等长处，因为光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，所以调制电流变化变换为光频调制是一种线性调制。1、光驱动电路的基本结构是什么特色是什么答：光驱动电路由调制电路和控制电路构成，即供给恒定的偏置电流和调制信号，采纳伺服回路保持均匀光功率恒定不变。分为LED、LD光驱动电路两类。数字电路往常由差分对管构成差分电流开关电路，特色是速度快，电路易于调整，若用LD管还需供给预偏电路。模拟电路由单管或多管构成，因为对线性要求较高，需要复杂的赔偿电路。2、APC与ATC电路起何作用答：为了战胜温度及老化造成的输出功率的降落，在驱动电路中要采取稳固赔偿举措，这就是自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)。ATC控制利用LD组件内的半导体致冷器及热敏电阻进行反应控制即可恒定LD芯片的温度。APC可经过两条门路来实现，一是自动追踪Ith的变化，使LD偏置在最正确状态；二是控制调制脉冲电流幅度Im，自动追踪?d（外量子效率）的变化。因为一般?d随温度的变化不是特别大，所以简单的方法是经过检测直流光功率控制偏置电流，也能收到较好的效果。光源与光纤耦合效率的主要要素：●光源的发散角发散角大，耦合效率低。●光纤的数值孔径(NA)NA大，耦合效率高。●光源发光面、光纤端面尺寸、形状及二者间间距也都直接影响耦合效率。针对不一样的要素，往常采纳两类方法来实现光源与光纤的耦合，即直接耦合法：直接耦合法：是将光纤端面直接瞄准光源发光面，当发光面大于纤芯面积时，这是一种有效的方法。透镜耦合法：透镜耦合法：当光源发光面积小于纤芯面积时，可在光源与光纤之间搁置聚焦透镜，使更多的发散光芒汇聚进入光纤来提高耦合效率。光接收机作用是：将光信号变换回电信号，恢复光载波所携带的原信号。光接收机主要由3部分电路构成，分别为由光电二极管和前置放大器构成的接收机前端，由主放大器和平衡滤波器构成的线性通道及由裁决器和时钟恢复电路构成的重生电路。★光电检测器(光电二极管或雪崩光电二极管)对光信号解调，将光信号变换为电信号。光电检测器的输出电流信号很小，一定由低噪声前置放大器进行放大。光电检测器和前置放大器构成光接收机前端，其性能是决定接收敏捷度的主要要素。响应度和量子效率关系1、光纤通讯系统用的光检测器是如何偏置外加工作电压的答：反向偏置。足够大的反向偏置电压，目的是使本征区中的载流子完整耗尽，形成高电场耗尽区。使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率变换成光生电子。APD管加上更高反向电压，能够形成雪崩倍增增益。2、比较PIN光电检测器与APD光电检测器，各自有那些特色答：（1）PIN光电二极管没有倍增，使用简单，工作偏压低(5-10V)，不需要任何控制。在较大光功率注入下，PIN接收机噪声性能要比APD接收机噪声性能（信噪x比降低G倍）优胜。（2）APD拥有很高的内部倍增因子（经过合理设计，能够使APD工作在最正确倍增状态），这样接收敏捷度比PIN光检测器高。但因为APD需要较高的工作偏压（200V）以及其倍增特征受温度的影响较严重所以使用起来也比较复杂，需要AGC电路对APD的工作偏压进行精美控制，在要求较高的数字光接收机中，还一定对APD采纳温度赔偿举措。在较小光功率注入下，APD接收机噪声性能（信噪比提高G2倍）要比PIN接收机噪声性能优胜。1、光接收机的敏捷度是如何定义的答：光接收机的敏捷度是描绘其正确检测光信号能力的一种性能指标。光接收机的敏捷度定义为接收机工作于某一误码率（BER）条件下所要求的最小均匀接收光功率。2、误码率如何定义往常标准要求是多少答：数字光接收机的误码率(BER)定义为接收机裁决电路错误确立一个比特的概率，1×10-6的BER相应于每百万比特中均匀有一个错码。对数字光接收机往常使用的标准要求BER≤10-9，这是往常实质光波系统的系统 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。4、惹起光接收机敏捷度恶化要素是那些答：1、消光比惹起的敏捷度恶化2、强度噪声惹起的敏捷度恶化3、取样时间颤动惹起的敏捷度恶化光中继器原理图光放大器的原理光放大器是鉴于受激辐射或受激散射原理实现入射光信号放大的一种器件，其体制与激光器完整同样。实质上，光放大器在结构上是一个没有反应或反应较小的激光器。1、光放大器有哪几种类应用最为广泛的是哪一种答：半导体光放大器(SOA)光纤放大器（掺稀土元素）非线性光纤放大器（光纤喇曼放大器FRA）最常用的是掺铒光纤放大器2、掺铒光纤放大器（EDFA）有哪些长处答：其长处为：高增益、高功率、宽带宽、低噪声、低串音、低插损等优秀特征。3、EDFA光放大器主要应用方式答：主要做为发送机功率提高放大器、光接收机前置放大器和代替3R光电—电光中继器的光中继放大器。4、掺铒光纤放大器（EDFA）的重点技术是什么答：是掺铒光纤和泵铺源技术光放大器在光波系统中的4种基本应用1）将光放大器作为在线放大器取代光电光混淆中继器，当光纤色散和放大器自觉辐射噪声积累还没有使系统性能恶化到不可以工作时，这类取代是完整可行的，特别是对多信道光波系统更具迷惑力，能够节俭大批的设施投资。2）将光放大器接在光发送机后以提高光发送机的发送功率，增添传输距离，这类放大器称为功率放大器。3）将光放大器接在光接收机前，以提高接收功率和信噪比，增添通信距离，这类放大器称为前置放大器。4）将光放大器用于赔偿局域网中的分派消耗，以增大网络节点数。还能够将光放大器用于光子互换系统等多种场合，这类放大器亦称为功率放大器。放大器的特征主要由混杂元素决定，而不是由起主介质作用的石英光纤决定。图掺铒光纤放大器的基本结构前向或正向泵结构EDFA；(b)后向或反向泵结构EDFA；(c)双向泵结构EDFA。泵浦光由半导体激光器（LD）供给，与被放大信号光一同经过光耦合器或波分复用耦合器注入掺铒光纤（EDF）。光隔绝器用于隔绝反应光信号，提高稳固性。光滤波器用于滤除放大过程中产生的噪声。为了提高EDFA的输出功率，泵浦激光亦可从EDF的尾端（放大器输出端）注入，或输入输出端同时注入，分别如图(a)、图(b)、图所示。这3种结构的EDFA分别称为前向泵、后向泵和双向泵掺铒光纤放大器。1、无源器件主要有哪几种答：光纤连结器、光纤衰减器、光隔绝器、光纤耦合器、自聚焦透镜（滤波器、分路器、复用器）、光调制器及光开关等。光无源器件有好多种类，主要有光纤连结器、光纤耦合器、光滤波器、光隔绝器、波分复用/解复用器、光开关、光衰减器、光环形器、偏振选择与控制器等。光纤固定接头方法：熔接法，V形槽法，套管法。2、衰减器的作用是什么光连结器的作用是什么答：光衰减器的作用是对光功率进行衰减。光连结器的作用是实现光纤与光纤之间可拆卸的连结。光纤连结器的作用是实现系统中设施之间、设施与仪表之间、设备与光纤之间及光纤与光纤之间的活动连结，以便于系统的接续、测试和保护。3、光隔绝器在光纤线路上作用是什么答：光隔绝器在光纤线路上作用是隔绝反射光返回器件，防止其对正向光形成扰乱。结构N×N多星形耦合器：采纳多个2×2星形耦合器级联的方法构成N×N星形耦合器。2、系统在什么条件下受色散限制此时决定的要素是什么答：当系统的消耗足够小，传输码速高时，传输距离主要受光纤色散等的限制。即在光纤消耗较低，码速较高时，对传输距离的限制常常主要来自色散造成的系统上涨时间的限制，这类系统称为色散限制系统。1、简述光纤通讯系统发展状况并分别写出限制BL的要素。答：1.μm光波系统,采纳低成本的多模光纤作为传输媒质。限制BL主要的要素是光纤的模间色散。多模阶跃型光纤：cBL=多模渐变型光纤：BL=2cn12μm光波系统，初期单模光纤，限制BL主要的要素是光源的谱宽。BL1Dμm光波系统，第三代光波系统工作在消耗最小的μm波长。限制BL主要的要素是光纤色散。B2L1162第二章4、有一SI型单模光纤，其截止波长为?m，芯包折射率分别为nl=，n2=，计算它的纤芯半径及在波长分别为及?m的模式数。解:从式（）获得此时纤芯半径为5、有一阶跃光纤，NA=，当?=850?m时可支持1000个左右的模式，计算：纤芯直径；在?=1310nm波长时的传输模式数；在?=1550nm波长时的传输模式数。解：将式代入式、已知一弱导波阶跃型光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1＝，n2＝，纤芯半径a＝4?m，?＝?m，L＝1km。计算：1）光纤的数值孔径；2）光纤的归一化频次；3）光纤中传输的模数目；4）光纤的最大时延差。解：（1）NA＝sin?max＝（n21－n22）1/2＝（2）式（）p24V2n1a22an12n222m)4(m)1.521.4521.31(7.37（3）M＝V2/2＝2＝27式（4）式TLn12Cn2n12n220.0328Q2n121.520.03281(km)2.250.032811.453105(km/s)4.351050.017105(s)=170ns4、有一个波长为1310nmLED，其谱宽45nm。则光纤资料色散造成的单位长度脉冲展宽是多少假如谱宽为2nm的LD，则脉冲展宽又是多少解：由式（）得DM1.22(10)1.2730.034ps/nm.km1.22(1)代入式（）获得LED脉冲展宽：1.31LEDDL0.034(ps/nmkm)1(km)45(nm)1.55ps同理获得LD脉冲展宽：LDDL0.034(ps/nmkm)1(km)2(nm)0.068ps3、有一个1300／1550nm的WDM系统，在1300nm和1550nm波长上的入纤信号光功率分别为150?w和100?w。若这两个波长上的光纤消耗分别为dB／km和／km，试计算当光纤长度为50km时它们的输出光功率。解：4、设一长度L=1km的光纤，其消耗常数?＝×10—5／cm，光纤输入端的功率为lmw。计算光纤输出端的功率。解：第三章3、设激光器的高能级和低能级的能量各为E1和E2，频次为，相应能级上的粒子密度各为N1和N2。试计算：（1）当频次=300MHzT=300K时，N2∕N1为多少（2）当波长λ=1μm，T=300K时，N2∕N1为多少（3）当波长λ=1μm，若N2∕N1=，环境温度T为多少（按玻尔兹曼散布规律计算）解：(3.1.2)式(P62)(1)N2exp(hv110.9995N1)hv6.62610343000106HzkTekTe1.381023300(2)N2exp(hc11.431021)hckTN1kTeN2hc(hc)(3)exp(ekT0.1N1)kT(hc)hcQlnekT;ln0.12.303kTThc6255k2.3032、有一个双异质结InGaAsP—LED，中心发光波长为1310nm，其资料的辐射复合率为50ns，非辐射复合率为70ns。试计算：发光时的内量子效率?int；设驱动电流为100mA，计算该LED的内部发光功率；若该LED芯片与多模光纤的直接耦合效率为-14dB，计算入纤的光功率大小。解：(a)由式（）得11in0.5831rr15070nr由式（）得Pintint(h/q)Iint(hcI)q55.29mw由式（）得Peextint2.2mw3、分别画出用发光二极管和激光器进行数字调制的原理图。解：5、有一个GaAs—LD，工作波长870nm，其纵模之间的间隔为278GHz，GaAs的折射率，n1＝，计算其光腔的长度及纵模数。解：cQvL2nLc3108(m/s)150mL(23.6)(2781092nvL/s)由式（）得cmcvm2nL2nL(23.6)150mm0.871241m1、画出半导体激光器的L-I特征曲线。若调制信号为脉冲型，试画出调制图。解：3、一个GaAsAl一LD在1502C时的阈值电流密度为3000A／cm。计算在条形接触为20?m×100?m、阈值温度系数为T0=180K及工作温度为600C时的阈值电流。解：因为第四章3、光电检测器变换能力的物理量有哪些写出其表达式。答：量子效率?和响应度R0IP/eIPhcP0/hfP0eR0IPe(A/W)P0hc1.24注意：以m为单位4、现有1011个光子／秒，光子能量为×10-19J，入射到一个理想的光电二极管上，计算：入射光波长；输出光电流大小；若这是一个APD，其G=18，计算光电流。解：＝1554nm5、有一个PIN光电二极管，其?=，?=1300nm，入射光功率P0=-37dBm。计算：光电流大小；当负载电阻RL等于50?，1000?及lOM?时的输出电压。解：＝（A/W）光电流为IPR0P0(0.94A/W)(37dBm)0.9421070.188A(b)负载电阻RL上的输出电压为RL50时，V=IPRL(0.188106A)(50)9.4VRL1000时，V=IPRL(0.188106A)(1000)188VRL50M时，V=IPRL(0.188106A)(10106)1.88V4、高阻抗前置放大器的输入电阻为4M?，它与光检测器的偏置电阻Rb相般配，CT=6pF，计算未平衡时带宽；若采纳互阻抗，Rf=100k?，反应环路的增益G=400，计算其带宽。解：由式（）得同理，当Rf=100k?，反应环路的增益G=400时可见，互阻抗接收机的带宽比高阻抗增添了近10倍。3、有一个光纤通讯系统，光源为LED，输出功率：10mW，工作波长850nm，LED与光纤的耦合消耗为14dB。系统光纤的总消耗20dB，其余消耗10dB。PIN光电二极管的R0＝A／W，ID=2nA，负载电阻RL=50?，接收带宽?f=10MHz，T=300K．计算接收光功率、检测信号电流和功率、散弹噪声和热噪声功率，最后计算其信噪比。解：(1)求出接收功率PR和IP值（2）求散粒噪声由式（）得is22eIPBe21.61019(C)0.2106(A)107(Hz)0.0641017(A2)（3）求电路噪声由式（）得ic24kTFnBeRL50331.21017(A2)（4）求信噪比S/NSIP2R4kTFnBe2eIPBeRL(0.2106)20.0641017331.210170.04101212(10.8dB)331.2641017第八章4、有一长距离单模光纤传输系统，工作波长1300nm，其余参数以下：LD光源均匀入纤功率0dBm光缆消耗dB／km熔接头消耗dB／km活动连结器消耗1dB／个APD接收机敏捷度：-9-55dBmB=35Mb／s时(BER=10)B=500Mb／s时(BER=10-9)-44dBm系统充裕度9dB试计算消耗限制传输距离。解：（a）当B=35Mb/s时5、有一条?m光波系统，设计工作码速为lGb／s，拟采纳单模光纤，中继距离5Okm。发送机和接收机上涨时间分别为和，光源谱宽3nm，光纤均匀色散在工作波长上为2ps／(nm·km)：计算RZ和NRZ码时的系统上涨时间估算。解：PS：资料不全，请自行增添。