【正文】 穴，即產(chǎn)生光生載流子，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。 ，主要涉及哪些系統(tǒng)部件的選擇？答：1）工作波長的選擇 2）光源的選擇 3）光電檢測器的選擇 4）光導(dǎo)纖維的選擇。六、計(jì)算題 ＝，n2＝，光纖長度為L＝10 km。求：（1）光線在纖芯和包層分界面上產(chǎn)生全反射時入射角θ1變化的范圍；（2）光線在光纖端面上的最大入射角Φmax； （3）該光纖的最大時延差 。解：（1）（自己做的）sinθc=n2/n1 所以臨界角θc=arcsinn2/n1=。由題意知 當(dāng) θc θ190。 可以產(chǎn)生全反射。（2）因?yàn)閟inΦmax=n1* (3)1*sinθc=Ln12/2 最小時延 =L/V1=Ln1/c Ln12/2 Ln1/c=(Ln12Ln1n2)/2 .5 mW， dB/km， dB/km，系統(tǒng)富裕度為6 dB。若要求系統(tǒng)的中繼傳輸距離達(dá)60 km，則選擇的光接收機(jī)的靈敏度至少應(yīng)為多少？解：PT=Pmin+La+Lai+M 且PT=*103/103所以PMIN= PT LaLaiM=近結(jié)束三、畫圖題（共1題，每題10分）畫出采用直接調(diào)制的數(shù)字光纖通信光發(fā)射端機(jī)的方框圖。 四、問答題：（共1題，每題15分）什么是模分配噪聲？它是如何產(chǎn)生的五、計(jì)算題：（共3題。共35分）.已知階躍光纖的n1=，n2=, 試計(jì)算：相對折射率Δ （2）數(shù)值孔徑(1） （10分） (2)計(jì)算STM1幀結(jié)構(gòu)中段開銷SOH的容量(速率)。解： 某光纖通信系統(tǒng)，其發(fā)送光功率為4dBm，光接收機(jī)靈敏度為40dBm，設(shè)備富余度為6 dB，，且不考慮色散的影響，求當(dāng)無光纜配線架時，如果希望最長中繼距離為60 km，此時的光纜的衰減系數(shù)為多大？ =三、名詞解釋1. 數(shù)值孔徑 答：從空氣中入射到光纖纖芯端面上的光線被光纖捕獲稱為束縛光線的最大入射角θmax為臨界光錐的半角θa,θa的正弦為階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。2． 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 答：如果外界向物質(zhì)提供了能量，使得低能級上的電子獲得能量大量地激發(fā)到高能級上去，就像一個泵不斷將低能級上的電子“抽運(yùn)”到高能級上，從而達(dá)到高能級上的粒子數(shù)N2大于低能級上的粒子數(shù)的分布狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。3. 散射損耗 答：散射損耗包括波導(dǎo)缺陷引起的散射損耗和本征散射損耗。4. 受激輻射 答：處于高能級的電子在入射光作用下，發(fā)射一個和入射光一模一樣的光子，躍遷到能級上，這種因受激而輻射光的過程稱為受激輻射。5. 段開銷 答：指為保證信息正常、靈活、有效地傳送所必須附加的字節(jié)，它主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)?？煞譃樵偕伍_銷、復(fù)用段開銷。6. 光纖通信 答：應(yīng)用石英光纖的有線光通信稱為光纖通信7. 材料色散答：材料色散是由于光纖的折射率隨波長而改變，實(shí)際光源不是純單色光，是模內(nèi)不同波長成分的光由于其時間延遲不同而產(chǎn)生的色散。8. 激光器的三個先決條件 答：泵浦源、合適的激光工作物質(zhì)和光學(xué)諧振腔。9. 自發(fā)輻射 答：高能級上的電子不穩(wěn)定，會按一定的概率自發(fā)地躍遷到低能級上與空穴復(fù)合，釋放的能量以光子的形式輻射，稱為自發(fā)輻射。10． 自愈 答：自愈是自行恢復(fù)的意思，是指在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時能在極短的時間內(nèi)是傳輸業(yè)務(wù)的能力自動復(fù)原，無需人為干涉。11． 光源的直接調(diào)制 答：直接調(diào)制又叫內(nèi)調(diào)制，具有簡單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。它是把要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栕⑷隠D或LED，從而獲得相應(yīng)的光信號，采用的是電源調(diào)制方法。盡適用于半導(dǎo)體光源。12. 波長可調(diào)諧濾光器答：只允許特定波長的光順利通過，同時所通過的光的波長可以改變，這樣的器件稱為波長可調(diào)諧濾光器。13. 光時分復(fù)用 答：將多個高速電調(diào)制信號分別轉(zhuǎn)換為等速率光信號，然后在光層上利用超窄光脈沖進(jìn)行時域復(fù)用，將其調(diào)制為更高速率的光信號。14. 光碼分復(fù)用 答：是一種擴(kuò)頻通信技術(shù)，不同用戶的信號用互成正交的不同碼序列來填充，這樣經(jīng)過填充的用戶信號可調(diào)制在意光載波上的光線信道中傳輸，接收時只要用與發(fā)送方向相同的碼序列進(jìn)行相關(guān)接收，即可恢復(fù)原用戶信息。15. 光纖激光器 答：是指應(yīng)用以光纖為基質(zhì)摻入某些活離子作為工作物質(zhì)或利用光纖本身的非線性效應(yīng)支撐的激光器。16. 光纖光珊 答：是利用紫外曝光的方法在光纖中引入周期性的折射率調(diào)制而形成的光波導(dǎo)器件。17. 多業(yè)務(wù)傳送平臺 答：基于同步數(shù)字系列(SDH)技術(shù)，同時實(shí)現(xiàn)時分復(fù)用(TDM)、異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)接入、處理和傳送功能，并提供統(tǒng)一網(wǎng)管的網(wǎng)絡(luò)。18。智能光網(wǎng)絡(luò)答：智能光網(wǎng)絡(luò)將交換功能引入光層，是傳送與交換在光層的融合，可以使網(wǎng)絡(luò)資源按照用戶的需求快速動態(tài)地分配，同時具有快速的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)和自愈能力，從而降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)營成本。四、簡答題1．簡述解碼電路的功能。答：在接收端，解碼器對擴(kuò)時信號進(jìn)行解擴(kuò)處理后，輸出到判決設(shè)備進(jìn)行判決。在期望用戶發(fā)“1”的情況下，如果解碼器和編碼器完全匹配，那么輸出一個尖銳的自相關(guān)峰值，判決器判定為“1”；否則輸出一系列低功率的偽隨機(jī)噪聲信號，判決器判定為“0”，這樣所傳輸?shù)男畔⒈忍鼐突謴?fù)出來了。2. 怎樣才可能實(shí)現(xiàn)光放大?答：如果高能級上的粒子數(shù)大于低能級上的粒子數(shù)，這是如果有外來的入射光照射，就會出現(xiàn)：受激輻射大于受激吸收，進(jìn)而出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象，就有可能實(shí)現(xiàn)光的放大作用。3. 光路中常用的無源器件有哪幾種?答：4種。光纖連接器，光定向耦合器，光衰減器，光隔離器。 4. 簡述光隔離器的工作原理。答：起偏器使入射光的垂直偏振分量通過，調(diào)整法拉第旋轉(zhuǎn)器的磁場強(qiáng)度，是偏振面旋轉(zhuǎn)45度，然后通過檢偏器。反射光返回時，通過法拉第旋轉(zhuǎn)器又一次旋轉(zhuǎn)45度，正好與入射光偏振面正交，因此受到隔離。5. 溫度影響半導(dǎo)體激光器的哪兩個特性參數(shù)?在光發(fā)射機(jī)中通常采取什么措施來消除溫度對這些特性參數(shù)的影響?答：閾值電流、外微分量子效率；通過自動溫度控制電路保持。6. 簡述EDFA的工作原理。答：摻鉺光纖放大器主要由一段摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器及光隔離器等構(gòu)成。 采用摻鉺單模光纖作為增益物質(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號光誘導(dǎo)下 實(shí)現(xiàn)受激輻射放大。泵浦光和信號光一起通過光耦合器注入摻鉺光纖；光隔離器作用是只允許光單向傳輸，用于隔離反饋光信號，提高穩(wěn)定性。7． 簡述光波分復(fù)用器的工作原理。答：在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備輸出哦光信號，利用光轉(zhuǎn)換器把符合ITUT ；利用合波器合成多通路光信號，通過光功率放大器放大輸出多通路光信號。經(jīng)過長距離傳送后，需要對光信號進(jìn)行光中繼放大。同時，還需要考慮到不同數(shù)量的光信道同時工作的各種情況，能夠保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。在接收端，光前置放大器放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號，采用分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信號。8. 簡述城域光網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)和長途網(wǎng)的區(qū)別。別手心是網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)答：城域光網(wǎng)既不同于局域網(wǎng)，又不同于長途網(wǎng)。與局域網(wǎng)的主要區(qū)不同，局域網(wǎng)是企事業(yè)專用網(wǎng)，而城域光網(wǎng)是面向公用網(wǎng)應(yīng)用和多用戶環(huán)境的；其次是傳輸距離的擴(kuò)展，典型局域網(wǎng)的傳輸距離是數(shù)公里，而城域光網(wǎng)范圍可擴(kuò)展到50~150km；最后是業(yè)務(wù)范圍，局域網(wǎng)主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，城域光網(wǎng)的業(yè)務(wù)不僅有數(shù)據(jù)，還有語音、圖像和視頻，是全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。長途傳送網(wǎng)絡(luò)要求的是高速安全地傳送各種業(yè)務(wù)，而城域光網(wǎng)是有效地接入、疏導(dǎo)和匯聚各種業(yè)務(wù)。9. DWDM和CWDM的區(qū)別。答：DWDM的光載波復(fù)用數(shù)大于8波，DWDM的目前帶寬范圍是1530nm~1625nm，帶寬僅為95nm。CWDM傳輸距離小于DWDM，一般應(yīng)用的距離小于100km。不考慮用光纖放大器，光纖可以使用的帶寬從95nm~345nm，也就是波長從1280~1650nm，頻道間隔更大，因此CWDM系統(tǒng)使用的激光器不用制冷。10. WDM系統(tǒng)的工作波長為多少？為什么？答：15301565nm。目前在1550nm波長范圍皆采用摻餌光纖放大器（EDFA），但在1310nm波長范圍尚無實(shí)用化的光放大器，所以目前WDM技術(shù)主要用于1550nm波長范圍。11. 簡述光接入網(wǎng)的特點(diǎn)。答：主要完成復(fù)用、交叉連接和傳輸功能，不具備交換功能；提供開放的V5標(biāo)準(zhǔn)接口，可實(shí)現(xiàn)與任何種類的交換設(shè)備進(jìn)行連接；光纖化程度高，光接入網(wǎng)可以將其遠(yuǎn)端設(shè)備ONU放置在更接近用戶處，使得剩下的銅纜段距離縮短，有利于減少投資，也有利于寬帶業(yè)務(wù)的引入；能提供各種綜合業(yè)務(wù)；組網(wǎng)能力強(qiáng)；光接入網(wǎng)提供了功能較為全面的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對光接入網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備的集中維護(hù)以及環(huán)境監(jiān)控等功能，并可通過相應(yīng)的協(xié)議接入本地網(wǎng)網(wǎng)管中心，給網(wǎng)管帶來方便。12. RFA為什么通常采用后向泵浦方式？答：采用后向泵浦方式具有噪聲低、偏振依賴小等優(yōu)點(diǎn)；而正向泵浦的泵浦光的波動能夠在很大程度上轉(zhuǎn)移給信號光，相當(dāng)于引入了噪聲，同時由于偏振模色散的存在使信號光和泵浦光的偏振態(tài)相對發(fā)生變化，與后向泵浦相比，增益叫囂，在很多情況不被采用。13． 提高RFA泵浦效率可以有哪些方法？答：使用合適的大功率半導(dǎo)體泵浦激光器；一是大功率LD及其組合，其特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、與光纖耦合效率高、體積小、易集成，這是最佳的選擇；而是拉曼光纖激光器（RFL）三是半導(dǎo)體bang浦固體激光器（DPSSL）14． 光時分復(fù)用的特點(diǎn)？答：它對EDFA的增益平坦度要求較低，使EDFA應(yīng)用管理簡化；不存在各路功率疊加而產(chǎn)生的FWM串?dāng)_和拉曼散射問題；在一根光纖上傳輸單一波長的光信號，所以便于利用光交叉連接技術(shù)進(jìn)行上/下話路；采用的歸零碼完全適合于比特級的全光信號處理，從而使超高速處理成為可能。五、計(jì)算題=，n2=，試計(jì)算： (1)纖芯和包層的相對折射指數(shù)差Δ。 (2)光纖的數(shù)值孔徑NA。解:Δ==（）/=。 NA=n1==，△=％，工作波長λ==2。求：(1)光纖的數(shù)值孔徑NA。(2) 光纖的纖芯半徑a。答：NA=n1=。因?yàn)槭枪?jié)約光纖，M=V*V/2 V=2V= a=106，已知纖芯折射率n1=，相對折射率差△=，纖芯半徑a=10μm，工作波長λ =μm。 求：光纖中傳輸?shù)目倢?dǎo)模數(shù)有多少? 解：NA=n1= V==11 M=V*V/2=:7 :3 :1 :44：解：η==單位時間光電流的光子數(shù)/入射光子數(shù)=1/3。ν=C/λ=3108/106=1014 I==（1/3*1019*107)/1034*1014 =hc/λ≧eEg λ=hc/eEg=1065. = 10log10Pout 10log10Pin=272=25dB。泵浦功率查表，*100=4nm；15561536=20nm N=20/4=5 7. L1=（PtPrPpAcM）/(a+as) =(33+5605)/(+)=344km 其中Pt為平均發(fā)送光功率；Pr為靈敏度；Pp一般取0；Ac為接頭損耗；a為光損耗系數(shù)；。M一般取6dB；平均功率=最大功率3