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1、STM-64：10 Gbit/s3、 光纤通信有哪些优点？1、频带宽，通信容量大2、损耗低，中继距离长 3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、柔软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点。5 、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、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（混合或全光）。1.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

2、层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8mm，包层直径：2b=125m；多模光纤纤芯直径：2a=50m，包层直径：2b=125m。3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？按照折射率：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逐渐降低的光纤称为渐变光纤。按照传输模式：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？光纤的数值孔径NA,它的含义是反映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。NAsin C6、什么是光纤的自

3、聚焦？产生在何种类型光纤里？产生自聚焦的条件？若折射率分布合适，可以使以不同角度入射的全部光射线以相同的轴向速度，同时到达光纤轴上的某点，即所有光射线都具有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦，具有自聚焦特性的光纤称为自聚焦光纤；梯自聚焦-以不同角度入射的光射线以相同的轴向速度，具有相同的空间周期 L，这种光纤称为自聚焦光纤。 产生在渐变（梯度）型光纤中；当折射率分布按平方率分布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特性。第二章7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n11.46和n21.45，试计算： （a）相对芯包折射率差； （b）若该光纤的端面外为空气（n0=1），计算允许的最大入射角 0及数值孔

4、径NA；（c）若该光纤浸于水中（n0=1.33），计算 0及NA的大小。解：8、有一SI型多模光纤的芯径为50 m，芯包折射率分别为nl=1.465和n2=1.46。计算与光纤轴线夹角最大的那条子午射线，在1m的传输距离上共要反射多少次?2.2 1、导模的传播常数应满足什么条件？2、归一化频率V与什么参量有关？其值与导模数的关系？答由式（2.2.21），与自由空间波数、芯经、波长、折射率和相对折射率差有关。3、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。当阶跃光纤的归一化频率V 2.405时，实现单模传输。2.4 什么是光纤色散？光纤色散包括哪

5、些？零色散点所处的波长在那儿？决定什么因素？a）光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。（b）材料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。（d）在1310nm处，决定因素是材料色散和波导色散。全色散为两种色散的近似相加，即DDmat + DW ps/（nm.km）全色散为零的波长约在1.31 m。2.5 1、什么叫光纤损耗？写出损耗的表达式。光纤损耗有哪几种？造成光纤损耗的原因是什么？ 当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数表示。光纤损耗有：吸收损耗

6、、散射损耗和辐射损耗。损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。光纤的衰减机理主要有3种，即光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损耗与光纤材料有关； 散射损耗则与光纤材料及光纤中的结构缺陷有关； 辐射损耗是由光纤几何形状的微观和宏观扰动引起的。2.7 2、光纤有那些类型？G.652、G.653、G.654、G.655光纤各表示什么？ G.652光纤（SSF）：常规单模光纤，色散为零的波长约在1310 nm ，1550 nm具有更低的损耗；G.653光纤（DSF）：色散位移光纤，将零色散波长从1.3 m移到1.55m ，这种低损耗、低

7、色散的光纤，无疑对长距离大容量光纤通信来说是十分有利的。G.654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。G.655光纤（NZ-DSF）：非零色散位移光纤，将零色散波长移至1550 nm附近，目地是应用DWDM，克服非线性产物四波混频（FWM）。1、按照成缆结构方式不同可分为哪几种光缆？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？制棒-拉丝-涂敷-成缆光纤预制棒制作方式：用气相沉积法（MCVD）制造一根具有所需折射率分布的预制棒。典型的预制棒长1m，直径2cm，包含具有合适相对尺寸的纤芯和包层。3.1 2、

8、比较发光二极管与半导体激光器，指出各自特点？发光二极管特点：以自发辐射为基础，发普通荧光，发散角大，是无阈值的器件，发射功率一般为微瓦级。半导体激光器特点：以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，发射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），发射功率一般为毫瓦级。 1、光和物质的相互作用是什么？受激辐射、自发辐射、受激吸收1、半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些？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；提供光反馈；满足激光振荡的阈值条件。3.2 1、用于光纤通信的发光二极管有哪几类？特点是什么？LED的基本结构可分为两类：面发光LED和边发光LED。面发光

9、LED：称为布鲁斯（Burrus）型LED，这种LED发射面积限制在一个小区域，小区域的横向尺寸与光纤纤芯直径接近。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120，垂直发散角120，光束呈朗伯分布，与光纤耦合效率很低。边发光LED：采用条形半导体激光器的设计方案，其发散光束不同于面发光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、减小电光延迟时间的简单方法是什么？ 把LD预偏置在Ith附近时，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

10、法。所以，无论是从减弱张弛振荡，还是从缩短电光延迟时间来提高调制性能，LD都需要预偏置在阈值附近。3.4 LD的 Ith 随着工作温度的提高，P-I特性曲线向右移动，这时阈值电流增大，斜率减小。外量子效率（总效率）调制特性3.5 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成光信号，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通常有两种：直接调制和间接调制。直接调制技术具有简单、经济和容易实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流变化转换为光频调制是一种线性调制。1、光驱动电

11、路的基本结构是什么？光驱动电路由调制电路和控制电路组成，即提供恒定的偏置电流和调制信号，采用伺服回路保持平均光功率恒定不变。分为LED、LD光驱动电路两类。数字电路通常由差分对管组成差分电流开关电路，特点是速度快，电路易于调整，若用LD管还需提供预偏电路。模拟电路由单管或多管构成，由于对线性要求较高，需要复杂的补偿电路。2、APC与ATC电路起何作用？为了克服温度及老化造成的输出功率的下降，在驱动电路中要采取稳定补偿措施，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馈控制即可恒定LD芯片的温度。APC可通过两条途径来实现，一是自动

12、跟踪Ith的变化，使LD偏置在最佳状态；二是控制调制脉冲电流幅度Im，自动跟踪 d（外量子效率）的变化。由于一般 d 随温度的变化不是非常大，因此简单的办法是通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因素： 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。针对不同的因素，通常采用两类方法来实现光源与光纤的耦合，即 直接耦合法：是将光纤端面直接对准光源发光面，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：当光源发光面积小于纤芯面积时，可在光源与光纤之间

13、放置聚焦透镜，使更多的发散光线会聚进入光纤来提高耦合效率。4.1 光接收机作用是：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号。光接收机主要由3部分电路组成，分别为 由光电二极管和前置放大器构成的接收机前端， 由主放大器和均衡滤波器构成的线性通道及 由判决器和时钟恢复电路构成的再生电路 。光电检测器（光电二极管或雪崩光电二极管）对光信号解调，将光信号转换为电信号。光电检测器的输出电流信号很小，必须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，其性能是决定接收灵敏度的主要因素。响应度和量子效率关系1、光纤通信系统用的光检测器是怎样偏置外加工作电压的？反向偏置。足够大的反向

14、偏置电压，目的是使本征区中的载流子完全耗尽，形成高电场耗尽区。使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率转换成光生电子。APD管加上更高反向电压，可以形成雪崩倍增增益。2、比较PIN光电检测器与APD光电检测器，各自有那些特点？（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（信噪比降低Gx 倍）优越。（2）APD 具有很高的内部倍增因子（通过合理设计，可以使APD工作在最佳倍增状态），这样接收灵敏度比PIN光检测器高。但由于APD需要较高的工作偏压（200V）以及其倍增特性受温度的影响较严重因此使用起来也比较复杂，需要AGC电路对APD的工作偏压进行精细控制，在要求较高的数字光接收机中，还必须对APD采取温度补偿措施。在较小光功率注入下，APD接收机噪声性能（信噪比提高G2