光纖同學復習總結(jié)

1.光纖非線性效應對光纖通信系統(tǒng)有正反兩方面影響：一方面課引起傳輸信號的附加損耗，波分復用系統(tǒng)中信道間的串話，信號載波的移動等；另一方面又可以被利用來開發(fā)如放大器、調(diào)制器等新型器件

2.激光器縱模的性質(zhì):1.縱模數(shù)隨注入電流變化：當FP腔激光器僅注入直流電流時，隨注入電流的增加，縱模數(shù)減少；2.峰值波長隨溫度變化：當結(jié)溫升高時，半導體材料的禁帶寬度變窄，使激光器發(fā)射光譜的峰值波長移向長波長；3.動態(tài)譜線展寬：對激光器進行直接長度調(diào)制，會使發(fā)射譜線增寬，振蕩模數(shù)增加，諧振頻率發(fā)生漂移，動態(tài)譜線展寬。

3.半導體激光器是一種PN結(jié)構成的二極管結(jié)構，通過注入正向電流進行泵浦，當注入的電流達到一定閾值后，在結(jié)區(qū)形成一個粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的區(qū)域，價帶主要由空穴占據(jù)，導帶主要由電子占據(jù)。對于光子能量滿足Eg全光通信網(wǎng)是指信號以光的形式穿過整個網(wǎng)絡，直接在光域內(nèi)進行信號的傳輸、再生、光交叉連接（OXC）、光分叉復用（OADM）和交換/選路，中間不需經(jīng)過光電、電光轉(zhuǎn)換，可以大大提高整個網(wǎng)絡的傳輸容量和交換節(jié)點的吞吐量SAON網(wǎng)絡由控制平面、管理平面、傳送平面和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)組成。

控制平面：控制平面是ASON的核心部分，控制平面通過使用接口、協(xié)議以及信令系統(tǒng)，可以動態(tài)的交換光網(wǎng)絡的拓撲信息，路由信息及其他控制指令，實現(xiàn)光通道動態(tài)的建立和拆除。管理平面：管理平面與控制平面技術互為補充，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的動態(tài)配置，性能檢測，故障配置以及路由規(guī)劃等功能。

傳送平面：由一系列的傳送實體組成，它是業(yè)務傳送的通道，可提供用戶信息端到端的單向或者雙向傳輸。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分布于三大平面中，負責承載控制信令消息和管理信息的信令網(wǎng)絡。三、ASON的交換連接方式？1．交換連接(sc):是由控制平面發(fā)起的一種全新的動態(tài)連接方式，是由源端客戶發(fā)起呼叫請求，通過控制平面的信令實體間交互建立起來的連接類型

2．永久連接（PC）:是由網(wǎng)管系統(tǒng)指配的連接類型連接路徑由管理平面根據(jù)連接要求以及網(wǎng)絡資源利用情況預先計算，沿著連接路徑通過網(wǎng)絡管理接口向網(wǎng)元發(fā)送交叉連接命令，進行統(tǒng)一指配，最終實現(xiàn)通路的建立過程。

3．軟永久連接（SPC）:在軟永久連接中，用戶到ASON網(wǎng)絡的部分由管理平面直接配置，而ASON網(wǎng)絡中的連接由控制平面完成，是從永久連接到交換連接的一種過渡類型。

四、ASON的特點1、控制為主的工作方式，是從傳統(tǒng)的傳輸節(jié)點設備和管理系統(tǒng)中抽象分離出了控制平面，加強了傳送、控制功能。2、分布式智能，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的分布式智能，即網(wǎng)元的智能化，主要體現(xiàn)在依靠網(wǎng)元實現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)，路由計算，鏈路自由配置，路徑的管理和控制及業(yè)務的保護和恢復等。3、多層統(tǒng)一與協(xié)調(diào)：通過公共的控制平面來協(xié)調(diào)各層的工作，使ASON實現(xiàn)了自動交換的智能功能。4、面向業(yè)務：ASON業(yè)務提供能力強大，業(yè)務種類豐富，支持客戶與網(wǎng)絡間的服務等級協(xié)議，可以組織各種光虛擬專用網(wǎng)等，是面向業(yè)務的網(wǎng)絡。EDFA能放大哪個波段的光信號？簡述EDFA的結(jié)構和工作原理

結(jié)構：EDFA的工作波長窗口為1550nm窗口，常用泵浦光的波長為980nm和1480nm，EDFA由摻鉺光纖、泵浦源、波分復用器、光隔離器和光濾波器等組成。工作原理：其中摻鉺光纖提供放大，泵浦源提供足夠強的泵浦功率，波分復用器將信號光與泵浦光合在一起輸入到摻鉺光纖中，光隔離器保證光單向傳輸，以防由于光反射形成光振蕩以及反饋光引起信號激光器工作狀態(tài)的紊亂，光濾波器的作用是濾除光放大器中的ASE噪聲，提高EDFA的信噪比。喇曼光纖放大器突出的優(yōu)點有：（1）增益介質(zhì)為普通傳輸光纖，與光纖具有良好的兼容性。（2）增益波長由泵浦光波長決定，不受其他因素限制（3)增益高，串擾小，噪聲系數(shù)低，頻譜范圍寬，溫度穩(wěn)定性好。（1）抖動：定時抖動（簡稱抖動）定義為數(shù)字脈沖信號的特定時刻（如最佳判決時刻）相對于其理想時間位置的短時間偏離。

APD的平均雪崩增益？平均雪崩增益的定義為APD輸出光電流和一次光生電流的比值；IM是雪崩增益后輸出電流的平均值；Ip是未倍增時的初始光生電流分析光電二極管和APD的工作原理？光電二極管：受激吸收，電子-空穴對運動。APD：電子-空穴對多次碰撞產(chǎn)生雪崩倍增。光接收機中的噪聲和噪聲對光接收機的影響？（1）散粒噪聲和熱噪聲

（2）影響：這些噪聲是接收機中各元器件產(chǎn)生的各種自脈動信號，會干擾信號的傳輸和處理，降低信噪比。散粒噪聲包括光檢測器的粒子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲和APD倍增噪聲。熱噪聲主要指負載電阻RL產(chǎn)生的熱噪聲，放大器對噪聲亦有影響。

1.數(shù)字光接收機（1）光電檢測器：負責光電轉(zhuǎn)換，將光信號變成電信號，即進行光解調(diào)；(2)前置放大器：負責對光電檢測器的微弱電流信號進行放大，輸出mV量級；(3)主放大器：提供足夠的增益，將輸入信號放大到判決電路所需電平；(4)AGC電路：控制主放大器增益，使其輸出信號幅度在一定范圍內(nèi)不受輸入信號幅度的影(5)均衡濾波器：對主放輸出的失真數(shù)字信號整形，消除碼間干擾，得到最小的誤判率；(6)判決器和時鐘恢復電路：對信號進行再生，精確地確定判決時刻，保證收發(fā)一致。當發(fā)射端進行線路編碼，在接受端需有相應的譯碼器2.分析光電二極管和APD性能參數(shù)上的異同點？APD是有增益的光電二極管，在光接收機靈敏度要求較高的場合，用APD有利于延長系統(tǒng)的傳輸距離，在靈敏度要求不高的場合，一般用沒有增益的PIN光電二極管。

3.摻鉺光纖放大器的原理？答：EDFA之所以能放大光信號，簡單地說，是在泵浦光源的作用下，在摻鉺光纖中出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生了受激輻射，從而使光信號得到放大。其發(fā)光原理可用三能級系統(tǒng)來解釋基態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)，激發(fā)態(tài)。在980nm泵浦光的激勵下，基態(tài)的Er3+吸收泵浦光子發(fā)生受激吸收，躍遷到激發(fā)態(tài)，由于Er3+在激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定很快就經(jīng)過非輻射躍遷到亞穩(wěn)態(tài)，在源源不斷的泵浦作用下，亞穩(wěn)態(tài)能級上的粒子數(shù)不斷增加，從而在亞穩(wěn)態(tài)和基態(tài)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，當具有1550nm波段的光信號通過已形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的摻鉺光纖時，亞穩(wěn)態(tài)的粒子以受激輻射的形式躍遷到基態(tài)，并產(chǎn)生出和入射光信號中的光子一模一樣的光子，從而增加了信號光中光子數(shù)量，即實現(xiàn)了信號光在摻鉺光纖的傳輸過程中不斷被放大的功能。

比較半導體激光器（LD）和發(fā)光二極管(LED)的異同?不同之處：工作原理不同，LD發(fā)光是受激輻射光，LED發(fā)光是自發(fā)輻射光。LED不需要光學振蕩腔，而LD需要。和LD相比，LED輸出光功率小，光譜較寬，調(diào)制頻率較低，但發(fā)光二極管性能穩(wěn)定，壽命長，輸出功率線性范圍寬，而且制造工藝簡單，價格低廉，所以LED主要應用場合是小容量、短距離通信系統(tǒng)，而LD主要用于長距離、大容量通信系統(tǒng)。相同之處：使用的半導體材料相同，結(jié)構相似，LED和LD大多使用雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構，把有源層夾在P型和N型限制層中間。激光器①有源區(qū)（又稱為增益區(qū)）：有源區(qū)是實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布、有光增益的區(qū)域②光反饋裝置：在光學諧振腔內(nèi)提供必要的正反饋以促進激光振蕩③頻率選擇元件：用來選擇由光反饋裝置決定的所有縱模中的一個模式④光束的方向選擇元件：光反饋裝置具體形狀和位置可以選擇激光器光束的方向⑤光波導：用于對所產(chǎn)生的光波在器件內(nèi)部進行引導光耦合器的功能功能①以光為媒介傳輸電信號，對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用②把多個光信號耦合到一起③將光信號分到多根光纖中。

（2）實現(xiàn)：在光耦合器輸入端加入電信號使發(fā)光源發(fā)光，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)光耦合。（3）改變分光比改變耦合區(qū)的長度，就能改變耦合臂分配到的光功率，從而改變分光比。1.模式色散：在多模光纖中存在許多傳輸模式，即使在同一波長，不同模式沿光纖軸向的傳輸速度也不同，到達接收端所用的時間不同，而產(chǎn)生了模式色散。2、材料色散：由于光線材料的折射率是波長的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長的變化而變化，由此而引起的色散稱做材料色散。

3、波導色散：同一模式的相位常數(shù)隨波長而變化，即群速度隨波長而變化，由此而引起的色散稱為波導色散。

4、偏振模色散：由于實際的光纖總是存在一定的不完善性，使得沿著兩個不同方向偏振的同一模式的相位常數(shù)不同，從而導致著兩個模式傳輸不同步，形成色散。

光與物質(zhì)間的作用有哪三種基本過程及其原理？它們各自的特點是什么？

答：①自發(fā)輻射：處于高能級電子的自發(fā)行為，與是否存在外界激勵作用無關，產(chǎn)生的光子僅僅能量相同而彼此無關，是一種非相干光。②受激輻射：感應光子的能量等于向下躍遷的能級之差，受激輻射產(chǎn)生的光子與感應光子是全同光子，它們是相干的，受激輻射過程實質(zhì)上是對外來入射光的放大過程。③受激吸收：受激吸收時需要消耗外來光能，受激吸收過程對應光子被吸收，生成電子空穴對的光電轉(zhuǎn)換過程。

哪些方法可以實現(xiàn)光學諧振腔？與之對應的激光器的類型是什么?答：⑴用晶體天然的理解面形成法布里珀羅諧振腔（FP腔），當光在諧振腔中滿足一定的相位條件和振幅條件時，建立起穩(wěn)定的光振蕩。F-P激光器⑵利用有源區(qū)一側(cè)的周期性波紋結(jié)構提供光耦合來形成光振蕩。分布反饋激光器五、激射的一般條件是1、有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布2、存在光學諧振機制，并在有源區(qū)里建立起穩(wěn)定的激光振蕩。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：高能級的電子密度低能級的電子密度是一種處于非熱平衡狀態(tài)下的反常情況，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，必須通過外界的泵浦才能實現(xiàn)。階躍型折射率光纖的單模傳輸原理是：當歸一化頻率v小于二階模歸一化截止頻率，即0

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