光纤复习提纲Word文档格式.docx

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在1310nm窗口处有零色散。

在1550nm窗口处有较大的色散，达+18ps/nm·

km，不利于高速率大容量系统。

G.653光纤又称为色散位移光纤（DSF），将在λ＝1310nm附近的零色散点，移至1550nm波长处，使其在λ＝1550nm波长处的损耗系数和色散系数均很小。

主要用于单信道长距离海底或陆地通信干线，其缺点是不适合波分复用系统。

G.654光纤又称为1550nm损耗最小光纤，它在λ＝1550nm处损耗系数很小，α＝0.2dB/km，光纤的弯曲性能好。

主要用于无需插入有源器件的长距离无再生海底光缆系统。

其缺点是制造困难，价格贵。

G.655光纤称为非零色散位移光纤（NZDSF）。

G.655光纤在1550nm波长处有一低的色散（但不是最小），能有效抑制“四波混频”等非线性现象。

适用于速率高于10Gb/s的使用光纤放大器的波分复用系统。

11.激光形成的基本条件

最基本条件：

粒子数反转分布

把激光物质放置在由两个反射镜组成的光谐振腔之间，利用两个面对面的反射镜来实现光的反馈放大，使其产生振荡，产生激光。

12.激光器最基本组成

任何一种激光器，都必须包括下列三个最基本的部分：

工作物质——激光器的组成核心也就是发光物质。

光学共振腔——形成激光振荡，输出激光。

激励系统——将各种形式的外界能量转换成激光光能，通常是激光器的电源。

13.受激辐射和受激吸收

当处于低能级E1的电子，受到光子能量恰好为E＝hf＝E2-E1的外来入射光的照射时，电子吸收一个这种光子，而跃迁到高能级E2，这称为光的受激吸收。

当处于高能级E2的电子，在受到光子能量恰好为E＝hf＝E2-E1的外来入射光的照射时，电子在入射光子的刺激下，跃迁回到低能级E1，而且辐射出一个与入射光子有相同率、相同相位和相同传播方向的光子，这种类型的跃迁称为受激跃迁，其辐射称为受激辐射。

14.半导体激光器的主要特性

（1）阈值

（2）激光器效率

（3）温度特性：

半导体激光器的阈值电流、输出光功率和发光波长随温度而变化的特性称为温度特性。

（4）纵模特性－光谱特性

15.比较LD和LED异同

除了半导体激光器（LD）外，半导体发光二极管（LED）是另一种常用的光源器件。

LED的工作原理与LD基本相同，只是结构上有所区别。

LED也采用双异质结的结构，但没有谐振腔，它发出的是自发辐射光，而不是激光，其光谱线宽度比LD的谱线宽度要宽，因而色散较大，传输带宽小，发出的功率小。

但是LED的结构比较简单，价格低，发射功率与温度的关系小，性能较稳定，因此在小容量、短距离的光纤通信系统中得到广泛的应用。

16.三种编码方式（会算码率）

扰码，字变换码，插入型码

扰码二进制即是将输入的二进制NRZ码进行扰码后输出仍为二进制码在系统的调制器前加一个扰码器，将原始的码序加以变换，使其接近于随机序列，相应的在接收机的判决器后，附加一个解扰器，以便恢复原始序列。

扰码可以改变码流中的“1”码和“0”码的分布，能改善码流的特性。

字变换码是将输入二进制码分成一个个“码字”输出用对应的另一种“码字”来代替。

常用的是分组码的一种型式mBnB码，它将输入码每m比特为一组，然后变换成另一种n比特为一组的传输码。

在接收端再进行变换，从而恢复为原来的信号。

n、m均为正整数，且n>

m。

于是引进了一定的富余度，以满足线路码的基本要求。

插入码是把输入二进制原始码流分成每m比特（mB）一组然后在每组mB码末尾按一定的规律插入一个码，组成m＋1个码为一组的线路码流。

根据插入码的规律，可以分为mB1C码，mB1H码和mB1P码。

对扰码二进制

线路速率不变

对字变换码，如mBnB

实际线路速率＝标称速率×

（n/m）

对插入码，如mB1H

[（m+1）/m]

17.光驱动电路和偏置电路的要求

输出的光脉冲峰值必须保持恒定。

不管温度如何变化或激光器如何老化，都要保持脉冲恒定。

光脉冲的通断比（即消光比）*应≥10，以免接收灵敏度受到损害。

电流脉冲加上后，激光发射的时间必须远短于每位码元的时间段

如加上的电流脉冲有较高的码速，则输出的光脉冲有可能引起弛张振荡这就必须予以阻尼防止它对系统性能发生不良影响。

*消光比（或通断比）系指光源全“1”和全“0”调制时对应输出功率的比

消光比和通断比互为倒数，通断比≥10则消光比

0.1

18.响应度公式

响应度是表示光检测器能量转换效率的一个参数，是检测器的平均输出电流与平均输入光功率之比表示为：

式中：

R0——光检测器的响应度

IP——光检测器的平均输出电流

P0——入射在检测器光敏面上的平均光功率

19.光电二极管工作原理

最基本的半导体光检测器是由反向偏置的PN结构成的。

自建场的作用使电子和空穴产生了与扩散方向相反的漂移运动。

在PN结界面附近形成了高电场的耗尽区。

在耗尽区两边，电场基本为0，称为扩散区。

耗尽区和扩散区均为光子的吸收区，在入射光照射下可以吸收光能量产生光生载流子。

20.光电二极管反向偏压问题

为了克服由于光生载流子扩散速度慢于漂移速度而引起的响应变慢现象，对光电二极管采用反向偏压。

反向偏压增加了耗尽区的宽度，从而减少了光生电流中的扩散分量，同时增强的电场也会加快光生载流子的漂移速度，有利于加快光生载流子的响应时间。

21.PIN光电二极管的主要特性

截止波长和吸收系数、响应度和量子效率、响应速度、线性饱和、暗电流、噪声

22.APD的主要特性

APD倍增因子g和平均倍增、电流增益－偏压温度关系、过剩噪声、响应度和量子效率、线性饱和及暗电流

23.PIN和APD两者异同

PIN光电二极管设计在p-n节中间引入一层本证半导体材料，由于i区具有较高电阻，因此外加电压基本落在该区，使得垒区宽度增加，并可以控制i区的厚度来改变垒区宽度。

特点：

i区作为吸收材料，提高了转换效率；

由于i区的高电场，提高了漂移速度，降低了渡越带宽，提高了工作带宽；

PIN采用台面结构，降低了电容，进一步保证了带宽。

APD与PIN不同在于p区和n区都进行了中掺杂，并在i去和n区引入另一层p区作为电离碰撞区以产生二次电子空穴对，在反向电压下，在p区形成较高电场，i区仍作为吸收光信号产生一次电子空穴对的区域，所产生的电子在p区通过碰撞而形成更多的电子空穴对，从而实现一次光电流的放大作用。

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，采用APD有利于延长系统的传输距离。

但是采用APD要求有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路，结果增加了成本。

因此在灵敏度要求不高的场合，一般采用PIN光电探测器。

24.光接收机的主要噪声

光接收机中存在各种噪声源，根据噪声产生的不同机理噪声可分为两类：

散粒噪声和热噪声。

接收机中的噪声源及其引入部位如图所示。

其中散粒噪声包括光检测器的量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD倍增噪声；

热噪声主要指负载阻产生的热噪声，放大器噪声（主要是前置放大器噪声）中，既有热噪声，又有散粒噪声。

（1）随信号而来的输入噪声：

这种噪声是由光发送机和传输过程中产生的，例如发送光消光比的影响，码间干扰的作用等。

（2）量子噪声：

光检测器接受到光信号，由于光子激发出电子的过程是随机过程，这种随机过程引起的噪声称为量子噪声。

（3）暗电流噪声：

光检测器在没有入射光照射时，仍会有一定的电流输出，这种电流称为暗电流，由于暗电流干扰，会产生一种散粒噪声。

（4）倍增噪声：

有雪崩光电二极管（APD）的倍增过程产生的噪声。

（5）漏电流噪声：

由光检测器表面物理状态不完善引起漏电流产生的噪声。

（6）浮在电流热噪声：

由负载电阻的热损耗引起的噪声。

（7）放大器噪声：

由放大器本身引起的噪声。

25接收机灵敏度

光接收机灵敏度是表征光接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能力。

它可用下列三种物理量表示。

在保证达到所要求的误码率（或信噪比）条件下，接收机所需的：

输入的最小平均光功率PR；

每个光脉冲的最低平均光子数n；

每个光脉冲的最低平均能量Ed。

.

T为脉冲码元时隙，T=1/fb

hf是个光子能量

PR的单位为W，常用mW。

若用dBm来表示灵敏度Sr

则为可写为：

26.光接收机的动态范围

动态范围表征的是光接收机适应输入信号变化的能力，即光接收机灵敏度和过载功率之间的差值。

如对于某接收机在保证Pe=10-9的条件下，所需接受的最小光功率为158nW而正常工作时最大接收功率为1μW则动态范围为：

27.影响灵敏度的主要因素

影响接收机灵敏度的因素有：

码间干扰、消光比、暗电流、量子效率、光波波长、信号速率、各种噪声等。

下面只对码间干扰、消光比、暗电流的影响进行分析。

码间干扰的影响

在光纤通信系统中，光接收机的输入光脉冲信号宽度与光发送脉冲及光纤的带宽有关。

在光纤色散较大的情况下，光脉冲通过光纤时将被展宽，产生码间干扰，降低光接收机的灵敏度。

消光比的影响

光源在直接强度调制下，由于要考虑一定的偏置电流，使得无信号脉冲时仍会有一定的输出功率。

这种残留的光将在接收机中产生噪声，影响接收机灵敏度。

定义参数消光比（EXT）为：

一般要求EXT≤10%

当EXT≠0时，光源的残留光使检测器产生噪声。

EXT越大时对灵敏度的影响也越大，其值与使用的光检测器有关。

暗电流的影响

光电检测器中的暗电流对光接收机灵敏度的影响与消光比的影响相似。

暗电流与光源无信号时的残留光一样，在接收机中产生噪声，降低接收机的灵敏度。

在APD光电检测器中，有两种暗电流，一种是无倍增的，一种是有倍增的，后者对灵敏度的影响要比前者更大一些。

28.帧结构（此处要会计算）

SDH帧结构由270×

N列和9行字节组成，每字节8比特。

对于STM1而言，帧长度为270×

9＝2430字节，相当于19440比特。

若用时间表示，对于任何STM等级，其帧长或帧周期均为125μs。

帧结构中字节的传输是从左到右按行进行的，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右、由上而下按顺序进行，直至整个字节都传完，再转入下一帧。

如此一帧一帧地传送，每秒共传8000帧。

（1）段开销SOH区域

段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，主要是供网络运行、管理和维护使用的字节。

图中横向为第1至第9×

N列、纵向第1至第3行和第5至第9行的72N个字节已分配给段开销MSOH。

对于STM-1而言，相当于每帧有72个字节（576比特）可用于段开销。

由于每秒传8000帧，因而，STM1有4.608Mbit/s可用于网络运行、管理和维护目的。

可见段开销是相当丰富的，这是光同步传送网的重要特点之一。

MSOH在传输媒质层

（2）管理单元指针AUPTR区域

AUPTR是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第1个字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端正确地分解。

N列、纵向第4行的9×

N个字节是保留给AUPTR用的。

采用指针方式是SDH的重要创新，可以使之在准同步环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位。

（3）信息净负荷区域

信息净负荷区就是帧结构中存放各种信息容量的地方。

图中横向为第10至第270×

N列、纵向第1至第9行的2349×

N个字节都属于净负荷区域。

当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字（POH）。

通常，POH作为净负荷的一部分与其一起在网络中传送。

29.PDH信号复用成SDH信号必须经过的步骤（名词解释）

（1）映射：

映射是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。

即各种速率的PDH信号分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器负荷的过程。

（2）定位：

定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。

即以附加于VC上的支路单元指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在高阶净负荷中的位置。

在发送相对帧相位偏差使VC帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧的起点。

指针分为AU-4指针、TU-3指针和TU-12指针。

（3）复用：

复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道信号适配进复用层的过程，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或者把AU组织进STM-N的过程。

30.SDH主从同步时钟种类

SDH网的主从同步的时钟大致有以下四种：

作为全网定时基准的主时钟；

作为转接局的从时钟；

作为端局（本地局）的从时钟以及作为SDH设备的时钟。

目前ITUT将各级时钟划分为四类：

ITU-T将各级时钟划分为四类：

基准主时钟，由G.811规定；

转接局时钟，由G.812规定；

端局从时钟由G812规定；

SDH网络单元时钟，由G.81s规定

31.从时钟的工作模式（名称和工作状态都要知道）

主从同步方式中，节点时钟通常有三种工作模式：

正常工作模式、保持工作模式、自由运行模式。

32.SDH传送网络分层

（1）电路层网络

（2）通道层网络

（3）传输媒质层

33.SDH传输网络自语体系（注意缩写和名称）

（1）自动保护倒换（APS）

基本原理是通过备用系统切换来恢复业务

（2）自愈环（SHR）

可以理解为是APS的扩展

（3）基于数字交叉连接的自愈网（SHN）

34.SDH自愈环（名词解释）

自愈环（SHR）就是一种环型网络体系结构。

自愈环分为两类：

双向SHR（B-SHR）和单向SHR（U-SHR），其类型决定于由每对节点间的双工信道的方向。

双工信道的两个方向相反（一个为顺时针，另一个为逆时针）的SHR，被称为B-SHR，而双工信道的两个方向相同（同为顺时针，或同为逆时针）的SHR被称为U－SHR。

35.光波分复用

光波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。

它是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用）并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并作进一步处理恢复出原信号送入不同的终端。

因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。

光波分复用的波长在1530~1565nm。

36.密集波分复用

把在光纤同一低损耗窗口中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用。

光转发器（OTU）--------要知道缩写

37.WDM系统的应用代码

应用代码一般采用以下方式构成：

n、W、x、y、z，其中

…n---------是最大波长数目

…W---------代表传输区段（W＝L，V或U分别代表长距离、很长距离和超长距离）

…x----------表示所允许的最大区段数（x＞1）

…y----------是该波长信号的最大比特率（y＝4或16分别代表STM-4或STM-16）

…z----------代表光纤类型（z＝2，3，5分别代表G.652，G.653或G.655光纤）。

38.数字传输模型（记名称和缩写）

模型分为：

假设参考连接（HRX）、假设参考数字链路（HRDL）、假设参考数字段（HRDS）。

39.误码特性的评定方法（具体见例题）

（1）长期平均比特误码率

平均误码率是指测量期间内收到的错误比特数与同一时期传送的全部比特数之比。

用长期平均比特误码率的方法来评定误码，即是在较长的统计时间内，考查其平均比特误码率不超过某一定值来衡量误码率的水平。

长期平均误码率适用于误码是单个随机发生的情况。

（2）误码的时间百分数

误码时间率是以比特误码率超过规定阈值（BERT）的百分数来表示的。

这是在一个较长的时间TL内观察误码，记录每次平均取样观测时间0内的误码个数或误码率超过某一定值m的时间百分数。

40.误码性能的规范

（1）N×

64Kbit/s数字连接的误码性能

ITUT建议G821定义了2个参数来度量N×

64Kbit/s（N≤31）通路27500km全程端到端连接的误码性能。

…误码秒（ES）表示至少有一个误码的秒。

…严重误码秒（SES）表示BER≥1×

10－3的秒。

（提到严重要想到1×

10－3）

（2）高比特率数字通道的性能

TU-T所规定的3个高比特通道误码性能参数如下：

误块秒比（ESR）

严重误块秒比（SESR）

背景误块比（BBER）

41.高比特率通道全程误码指标分配

42.抖动特性

抖动是数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象。

抖动的定义是：

数字信号的各有效瞬间对其理想时间位置的短时偏移。

43.漂移特性

漂移的定义为数字信号的特定时刻（例如最佳抽样）相对其理想时间位置的长时间偏移。

光纤通信系统四个参数：

误码特性、抖动、飘移、延时。

44.光纤系统的可用性（见例题）

45.光接入网基本结构

CO/SN：

端局或业务节点

OLT：

光线路终端

ODN：

光分配网络

ONU：

光网络单元

46.泵浦作用

当较弱的光信号和较强的泵浦光一起输入进EDF时，泵浦光激活EDF中的铒粒子，在信号光子的感应下，铒粒子产生受激辐射，跃迁到基态，将一粒一粒的光子注入进信号光中，完成放大作用。

47.EDFA的应用

线路放大、功率放大、前置放大、LAN放大（主要记前三种）

48.色散补偿光纤

对光纤一阶群速度色散（GVD）完全补偿的条件为：

48.DCF的品质因数

DCF的品质因数FOM（FigureofMerit）定义为：

式中FOM为品质因数，单位（ps/nm·

dB）；

D——色散系数，单位（ps/nm·

km）

α——衰减系数，单位（dB/km）

FOM是DCF的重要参数，可以用来对不同类型的DCF进行性能比较。

49.多址接入方式

频分多址（FDMA），时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）是在通信系统中共享有效带宽的三个主要接入技术。

50.双工方式

双工技术是光纤通信中实现双向通信的基本技术。

它包括

空分双工（SDD）

向分双工（DDD）

波分双工（WDD）

基于光电信号分割的

时分双工（TDD）

码分双工（CDD）

频分双工（FDD）