光纤同学复习总结

光纤同学复习总结

1.光纤非线性效应对光纤通信系统有正反两方面影响：一方面课引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道间的串话，信号载波的移动等；另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件

2.激光器纵模的性质:1.纵模数随注入电流变化：当FP腔激光器仅注入直流电流时，随注入电流的增加，纵模数减少；2.峰值波长随温度变化：当结温升高时，半导体材料的禁带宽度变窄，使激光器发射光谱的峰值波长移向长波长；3.动态谱线展宽：对激光器进行直接长度调制，会使发射谱线增宽，振荡模数增加，谐振频率发生漂移，动态谱线展宽。

3.半导体激光器是一种PN结构成的二极管结构，通过注入正向电流进行泵浦，当注入的电流达到一定阈值后，在结区形成一个粒子数反转分布的区域，价带主要由空穴占据，导带主要由电子占据。对于光子能量满足Eg全光通信网是指信号以光的形式穿过整个网络，直接在光域内进行信号的传输、再生、光交叉连接（OXC）、光分叉复用（OADM）和交换/选路，中间不需经过光电、电光转换，可以大大提高整个网络的传输容量和交换节点的吞吐量SAON网络由控制平面、管理平面、传送平面和数据通信网组成。

控制平面：控制平面是ASON的核心部分，控制平面通过使用接口、协议以及信令系统，可以动态的交换光网络的拓扑信息，路由信息及其他控制指令，实现光通道动态的建立和拆除。管理平面：管理平面与控制平面技术互为补充，可以实现对网络资源的动态配置，性能检测，故障配置以及路由规划等功能。

传送平面：由一系列的传送实体组成，它是业务传送的通道，可提供用户信息端到端的单向或者双向传输。

数据通信网分布于三大平面中，负责承载控制信令消息和管理信息的信令网络。三、ASON的交换连接方式？1．交换连接(sc):是由控制平面发起的一种全新的动态连接方式，是由源端客户发起呼叫请求，通过控制平面的信令实体间交互建立起来的连接类型

2．永久连接（PC）:是由网管系统指配的连接类型连接路径由管理平面根据连接要求以及网络资源利用情况预先计算，沿着连接路径通过网络管理接口向网元发送交叉连接命令，进行统一指配，最终实现通路的建立过程。

3．软永久连接（SPC）:在软永久连接中，用户到ASON网络的部分由管理平面直接配置，而ASON网络中的连接由控制平面完成，是从永久连接到交换连接的一种过渡类型。

四、ASON的特点1、控制为主的工作方式，是从传统的传输节点设备和管理系统中抽象分离出了控制平面，加强了传送、控制功能。2、分布式智能，实现了网络的分布式智能，即网元的智能化，主要体现在依靠网元实现网络拓扑发现，路由计算，链路自由配置，路径的管理和控制及业务的保护和恢复等。3、多层统一与协调：通过公共的控制平面来协调各层的工作，使ASON实现了自动交换的智能功能。4、面向业务：ASON业务提供能力强大，业务种类丰富，支持客户与网络间的服务等级协议，可以组织各种光虚拟专用网等，是面向业务的网络。EDFA能放大哪个波段的光信号？简述EDFA的结构和工作原理

结构：EDFA的工作波长窗口为1550nm窗口，常用泵浦光的波长为980nm和1480nm，EDFA由掺铒光纤、泵浦源、波分复用器、光隔离器和光滤波器等组成。工作原理：其中掺铒光纤提供放大，泵浦源提供足够强的泵浦功率，波分复用器将信号光与泵浦光合在一起输入到掺铒光纤中，光隔离器保证光单向传输，以防由于光反射形成光振荡以及反馈光引起信号激光器工作状态的紊乱，光滤波器的作用是滤除光放大器中的ASE噪声，提高EDFA的信噪比。喇曼光纤放大器突出的优点有：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤具有良好的兼容性。（2）增益波长由泵浦光波长决定，不受其他因素限制（3)增益高，串扰小，噪声系数低，频谱范围宽，温度稳定性好。（1）抖动：定时抖动（简称抖动）定义为数字脉冲信号的特定时刻（如最佳判决时刻）相对于其理想时间位置的短时间偏离。

APD的平均雪崩增益？平均雪崩增益的定义为APD输出光电流和一次光生电流的比值；IM是雪崩增益后输出电流的平均值；Ip是未倍增时的初始光生电流分析光电二极管和APD的工作原理？光电二极管：受激吸收，电子-空穴对运动。APD：电子-空穴对多次碰撞产生雪崩倍增。光接收机中的噪声和噪声对光接收机的影响？（1）散粒噪声和热噪声

（2）影响：这些噪声是接收机中各元器件产生的各种自脉动信号，会干扰信号的传输和处理，降低信噪比。散粒噪声包括光检测器的粒子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD倍增噪声。热噪声主要指负载电阻RL产生的热噪声，放大器对噪声亦有影响。

1.数字光接收机（1）光电检测器：负责光电转换，将光信号变成电信号，即进行光解调；(2)前置放大器：负责对光电检测器的微弱电流信号进行放大，输出mV量级；(3)主放大器：提供足够的增益，将输入信号放大到判决电路所需电平；(4)AGC电路：控制主放大器增益，使其输出信号幅度在一定范围内不受输入信号幅度的影(5)均衡滤波器：对主放输出的失真数字信号整形，消除码间干扰，得到最小的误判率；(6)判决器和时钟恢复电路：对信号进行再生，精确地确定判决时刻，保证收发一致。当发射端进行线路编码，在接受端需有相应的译码器2.分析光电二极管和APD性能参数上的异同点？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，用APD有利于延长系统的传输距离，在灵敏度要求不高的场合，一般用没有增益的PIN光电二极管。

3.掺铒光纤放大器的原理？答：EDFA之所以能放大光信号，简单地说，是在泵浦光源的作用下，在掺铒光纤中出现了粒子数反转分布，产生了受激辐射，从而使光信号得到放大。其发光原理可用三能级系统来解释基态，亚稳态，激发态。在980nm泵浦光的激励下，基态的Er3+吸收泵浦光子发生受激吸收，跃迁到激发态，由于Er3+在激发态不稳定很快就经过非辐射跃迁到亚稳态，在源源不断的泵浦作用下，亚稳态能级上的粒子数不断增加，从而在亚稳态和基态形成粒子数反转分布，当具有1550nm波段的光信号通过已形成粒子数反转分布的掺铒光纤时，亚稳态的粒子以受激辐射的形式跃迁到基态，并产生出和入射光信号中的光子一模一样的光子，从而增加了信号光中光子数量，即实现了信号光在掺铒光纤的传输过程中不断被放大的功能。

比较半导体激光器（LD）和发光二极管(LED)的异同?不同之处：工作原理不同，LD发光是受激辐射光，LED发光是自发辐射光。LED不需要光学振荡腔，而LD需要。和LD相比，LED输出光功率小，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主要应用场合是小容量、短距离通信系统，而LD主要用于长距离、大容量通信系统。相同之处：使用的半导体材料相同，结构相似，LED和LD大多使用双异质结结构，把有源层夹在P型和N型限制层中间。激光器①有源区（又称为增益区）：有源区是实现粒子数反转分布、有光增益的区域②光反馈装置：在光学谐振腔内提供必要的正反馈以促进激光振荡③频率选择元件：用来选择由光反馈装置决定的所有纵模中的一个模式④光束的方向选择元件：光反馈装置具体形状和位置可以选择激光器光束的方向⑤光波导：用于对所产生的光波在器件内部进行引导光耦合器的功能功能①以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用②把多个光信号耦合到一起③将光信号分到多根光纤中。

（2）实现：在光耦合器输入端加入电信号使发光源发光，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现光耦合。（3）改变分光比改变耦合区的长度，就能改变耦合臂分配到的光功率，从而改变分光比。1.模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，即使在同一波长，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。2、材料色散：由于光线材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散称做材料色散。

3、波导色散：同一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此而引起的色散称为波导色散。

4、偏振模色散：由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数不同，从而导致着两个模式传输不同步，形成色散。

光与物质间的作用有哪三种基本过程及其原理？它们各自的特点是什么？

答：①自发辐射：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关，产生的光子仅仅能量相同而彼此无关，是一种非相干光。②受激辐射：感应光子的能量等于向下跃迁的能级之差，受激辐射产生的光子与感应光子是全同光子，它们是相干的，受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。③受激吸收：受激吸收时需要消耗外来光能，受激吸收过程对应光子被吸收，生成电子空穴对的光电转换过程。

哪些方法可以实现光学谐振腔？与之对应的激光器的类型是什么?答：⑴用晶体天然的理解面形成法布里珀罗谐振腔（FP腔），当光在谐振腔中满足一定的相位条件和振幅条件时，建立起稳定的光振荡。F-P激光器⑵利用有源区一侧的周期性波纹结构提供光耦合来形成光振荡。分布反馈激光器五、激射的一般条件是1、有源区里产生足够的粒子数反转分布2、存在光学谐振机制，并在有源区里建立起稳定的激光振荡。粒子数反转分布：高能级的电子密度低能级的电子密度是一种处于非热平衡状态下的反常情况，称为粒子数反转分布，必须通过外界的泵浦才能实现。阶跃型折射率光纤的单模传输原理是：当归一化频率v小于二阶模归一化截止频率，即0

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