光纤复习
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第二章

光纤的传输特性是光纤的 损耗 特性、色散 特性 非线性效应。

光纤的传输原理:

光是特定频率的电磁波,具有波粒二象性,因此,在讨论光纤中光信号的传输原理时,可以分别采用射线光学和波动光学分析方法进行讨论

损耗的三个分类:吸收损耗 散射损耗 辐射损耗

单模传输的条件

多模光纤 模式间色散占主导

单模光纤 材料色散占主导

常用的光纤类型:

常用的单模光纤G.652 , G.653 , G.654 G.655 G.656 G.657 和DCF

第三章

粒子的(光的)跃迁方式:光的自发辐射,受激吸收,受激辐射(三个过程同 时存在)

激光器的组成部分:工作物质,光学谐振腔,激励系统

光源的调制:

直接调制: 直接调制方法是把要传送的信息转变为驱动电流信号注入 LD 或 LED,从而获 得发光功率相应变化的光信号。 间接调制: 间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应和声光效应等性质来实现对光源发 出的稳定激光进行调制。 区别直接调制和间接调制: 直接调制:光源在调制器后 间接调制:光源在调制器前

频率啁啾:即光脉冲的载频随时间变化

线路码型变换的三种码字类型:扰码,字变换码,插入码

第四章

光检测器性能要求:灵敏度高,响应速度快,噪声小,稳定可靠

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灵敏度的三种表示形式: 1.输入的最小平均光功率𝑃𝑅。 2.每个光脉冲的最低平均光子数𝑛0。 3.每个光脉冲的最低平均能量𝐸𝑑。

光接收机的主要噪声分为:散粒噪声、热噪声。

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光中继器作用: 1. 补偿光纤吸收、散射造成的光信号衰减; 2. 对色散导致失真的脉冲波形整形,抑制噪声、降低误码; 3. 恢复信号,延长光纤通信传输距离; 4. 实现双向通信,可插入公务、监控、区间通信辅助业务。

第五章

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无源光器件全部是光字开头

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第六章

EDFA结构图

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EDFA 的特点: 1.工作波长处于1.53~1.56μm范围,与光纤最小损耗波长窗口一致。 2.对掺铒光纤进行激励所需要的泵浦光功率较低,仅需数十毫瓦。 3.增益高、噪声低、输出功率高。EDFA的典型小信号增益可达40dB,噪声系 数可低至3~4dB,输出功率可达14~20dBm。 4.连接损耗低。EDFA是光纤型放大器,其与光纤线路间的连接较为容易,连 接损耗可低至0.1dB。

EDFA 主要由掺铒光纤(EDF)、 泵浦光源、光耦合器、光隔离器和光滤波器组 成。

EDFA 三种泵浦方式及特点 1. 同向泵浦 结构:信号光与泵浦光同方向从EDF输入端注入。 特点:相同泵浦条件下输出功率最低、噪声指数最小。 2. 反向泵浦 结构:信号光、泵浦光从相反方向注入掺铒光纤。 特点:相同泵浦条件下输出功率最高、噪声指数最大。 3. 双向泵浦 结构:同向+反向同时注入泵浦光。 特点:输出功率、噪声指数介于前两者中间;大泵浦功率下增益均匀。 总结 噪声:同向<双向<反向 输出功率:同向<双向<反向

EDFA 三种应用形式 1. 线路放大(LA) 2. 功率放大(BA) 3. 前置放大(PA)

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第七章

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剩下的看学习通作业

第八章

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概念题

数值孔径:表示光纤捕捉光射线能力的物理量,用NA表示:,是光纤能捕捉的射线的最大入射角。

光纤色散:光信号通过光纤传播期间,波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散。

啁啾:啁啾是指产生光脉冲时引入的附加线性调频,即光脉冲的载频随时间变化。

费米能级:费米能及不是一个可以被电子占据的实在能级,他是反应电子在各能级在建瓯那个分布情况的参量,具有能级的量纲。

波分复用(WDM):是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号,在发射端经复用器汇合,并将其耦合到同一根光纤中进行传输,在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离,然后由光接收机做进一步的处理,使原始信号复原。

简答题

线路码型有哪些

扰码、mBnB码、插入码和多电平码。

简述形成光纤损耗的主要原因。

(材料的吸收损耗、光纤的散射损耗、辐射损耗)

①材料的吸收损耗,包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收等,是材料本身所固有的,是一种本征吸收损耗。

②光纤的散射损耗,主要有瑞利散射损耗、波导散射损耗和散射损耗。

③辐射损耗,当理想的圆柱形光纤受到某种外力的作用时,会产生一定曲率半径的弯曲,导致能量泄漏到包层造成损耗。

什么是光纤色散?光纤色散主要有几种类型?其对光纤通信系统有何影响?

由于光纤中所传信号的不同频率成分, 或信号能量的各种模式成分, 在传输过程中,因群速度不同互相散开,引起传输信号波形失真,脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变,从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说,光纤色散分为材料色散,波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起,后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

比较半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)的异同?

LD和LED的不同之处:工作原理不同,LD发射的是受激辐射光,LED发射的是自发辐射光。LED不需要光学谐振腔,而LD需要。和LD相比,LED输出光功率较小,光谱较宽,调制频率较低。但发光二极管性能稳定,寿命长,输出功率线性范围宽,而且制造工艺简单,价格低廉。所以,LED的主要应用场合是小容量(窄带)短距离通信系统;而LD主要应用于长距离大容量(宽带)通信系统。

LD和LED的相同之处:使用的半导体材料相同、结构类似,LED和LD大多采样双异质结结构,把有源层夹在P型和N型限制层中间。

  1. 光放大器包括哪些种类?简述它们的原理和特点。EDFA有哪些优点?

光放大器包括半导体光放大器、光纤放大器(由可分为非线性光纤放大器和掺杂光纤放大器)。

1)半导体光放大器

它是根据半导体激光器的工作原理制成的光放大器。将半导体激光器两端的反射腔去除,就成为没有反馈的半导体行波放大器。它能适合不同波长的光放大,缺点是耦合损耗大,增益受偏振影响大,噪声及串扰大。掺铒光纤放大器

2)光纤放大器

(1)非线性光纤放大器

强光信号在光纤中传输,会与光纤介质作用产生非线性效应,非线性光纤放大器就是利用这些非线性效应制作而成。包括受激拉曼放大器(SRA)和受激布里渊放大器(SBA)两种。

(2)掺杂光纤放大器(常见的有掺铒和掺镨光纤放大器)

在泵浦光作用下,掺杂光纤中出现粒子数反转分布,产生受激辐射,从而使光信号得到放大。

EDFA优点:高增益、宽带宽、低噪声及放大波长正好是在光纤的最低损耗窗口等。

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名词解释

SRS 受激拉满散射 Stimulated Raman Scattering(受激的拉曼色散)

DCF dispersion compensating fiber(色散补偿光纤)

抖动 所谓抖动一般指定时抖动,它是数字传输中的一种不稳定现象,即数字信号在传输过程中,脉冲在时间间隔上不再是等间隔,二是对时间变化的一种现象,这种现象就成为抖动。

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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