现代通信技术复习资料第一章光纤通信概论1、第三代光纤通信是工作在波长为的单模光纤通信系统。

（ C ）A、0.85μmB、1.33μmC、1.55μmD、1.31μm2、在光纤通信系统中，对光能的衰减进行补偿，恢复信号脉冲形状的组成部分是。

（ C ）Ａ、光发送机 B、光缆 C、光中继器 D、光接收机3、光纤通信系统是由光发射机、光纤和组成。

（ D ）Ａ、光发送机 B、光缆 C、光中继器 D、光接收机4、光纤通信的特点正适应高速率、大容量数字通信的要求。

（ C ）A、呼损率低B、覆盖能力强C、传输频带宽D、天线增益高5、光发射机的作用是将转变为光信号，并将光信号耦合进光纤中。

电信号6、光发射机主要由和驱动电路组成。

光源7、是光发射机的“心脏”。

光9、光接收机主要是由光检测器和放大电路组成。

源8、在光纤通信系统中，光源通常采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。

10、光接收机的作用是将通过光纤传来的光信号恢复成原来的电信号。

11、在光纤通信中，通常采用半导体PIN光敏二极管或半导体雪崩光敏二极管作为光检测器。

12、接收灵敏度是光接收机的一个重要参数，它是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态是，接收微弱光信号的能力。

13、光纤通信系统的发展及各自的特点。

答：第一代：工作在0.85μm短波长的多模光纤通信系统，这种系统的码速率范围在50-100Mbps，中继距离为10km,与同轴电缆相比，中继距离有很大的提高。

第二代：工作在1.3μm长波长的单模光纤通信系统，由于在1.3μm的波长时光纤具有小的损耗和最小的色散，因此系统的通信容量可大大地增加。

1984年实现了中继距离为50km、码速率为2.4Gbps的光纤传输系统。

第三代：工作在1.55μm的长波长的单模光纤传输系统，由于在1.55μm波长时光纤具有最小的损耗，通过色散位移又可使其色散最小，因此在1990年实现了中继距离超过100km、码速率2.4Gbps的光纤传输系统。

第四代：光纤通信系统以波分复用增加码速率和使用光放大器增加中继距离为标志，可以采用（也可不采用）相干接收方式，使系统的通信容量成数量级地增加，已经实现了在2.5Gbps码速率上传输4500km和10Gbps码速率上传输1500km的试验。

第五代：光弧子通信系统，这基于一个基本概念—光弧子，即由于光纤非线性效应与光纤色散相互抵消，使光脉冲在无损耗的光纤中保持其形状不变地传输的现象。

光弧子通信系统将使超长距离的光纤传输成为可能。

14、光纤通信的优点。

答：（1）容许频带宽、通信容量大；（2）传输损耗低，中继距离长；（3）抗电磁干扰，通信质量高；（4）光纤细如发丝，重量轻；（5）制造光纤的主要原料是二氧化硅，它是地球上蕴藏最丰富的物质，取之不尽，用之不竭。

第二章光导纤维1、光纤主要由纤芯和包层构成，包层的折射率略小于纤芯的折射率，形成光波导，使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输。

2、色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。

3、多模光纤的色散包括模式色散、材料色散和波导色散。

4、单模光纤的色散包括材料色散和波导色散，都是由于光的不同频率分量的时间延迟不同而引起的。

5、光缆主要是由光纤芯线、加强构件、护套、填料以及外护套或铠装等部分组成。

6、按光纤横截面上折射率分布的情况来分类，光纤可分为阶跃光纤和渐变光纤。

7、为什么包层的折射率必须小于纤芯的折射率？答：为了实现光波在纤芯中产生全反射，必须使包层的折射率小于纤芯的折射率。

8、什么是单模光纤？什么是多模光纤？答：单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在 4μm～10μm 范围内。

多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50μm左右。

9、阶跃光纤是指在纤芯与包层内的折射率分布各自都是均匀的，只是在两者的交界处，其折射率发生阶跃变化。

10、光纤损耗主要有几种原因？其对光纤通信系统有何影响？答：产生光纤损耗的原因主要分为三种：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。

光纤损耗限制了光纤通信的最大直通距离。

11、光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？答：从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。

前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。

12、简述光纤的结构和传输特性。

答：（1）光纤的基本结构是由纤芯和包层构成的同心圆柱体。

纤芯完成光信号的传输，包层是为了将光信号封闭在纤芯中并保护纤芯，纤芯的折射率大于包层的折射率。

（2）光纤传输特性主要包括损耗、色散和非线性效应。

损耗：光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降，光纤对光波产生的衰减作用称为损耗。

光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗等。

色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带，且其传输速度不同，从而导到处信号畸变，称为色散。

非线性效应：在高强度电磁场中，任何电介质对光的响应都会变成非线性；而在光纤通信中，激光器输出的高功率导致光纤的非线性极为显著。

第三章光端机1、在光纤通信系统中，对光能的衰减进行补偿，恢复信号脉冲形状的组成部分是。

（ C ）A、光发送机 B、光缆 C、光中继器 D、光接收机2、信源信号通常不适于直接在信道上传输，它需要由进行某种变换，使其适合在信道中的传输。

（ B ）A、中继器 B、发送设备 C、接收设备 D、低通设备3、光发射机的基本组成主要有光源和电路两部分。

4、光辐射按发光过程可分为自发辐射和受激辐射两种形式。

5、重掺杂的PN结在正向偏压作用下可以实现粒子数反转分布。

6、光吸收：处于低能态的电子受到外来光的照射，当光子的能量等于或大于禁带能量时，光子将被吸收而使电子跃迁到高能态，这个过程为光吸收。

7、粒子数反转分布条件：为实现光放大效应，使得高能级的电子数大于低能级的电子数。

8、F-P腔半导体激光器的光反馈是由什么提供？答：F-P腔半导体激光器的光反馈是由增益区（有源层）两端的自然解理面构成的法布里-珀罗谐振腔来提供。

9、半导体激光器实现激光振荡须满足的两个条件？答：半导体激光器为了实现激光振荡，必须满足两个条件，一是具有增益介质，可产生粒子数反转分布，二是具有正反馈的光学谐振机制。

10、半导体光源的发光机理是什么？答：半导体光源在注入电流的作用下，电子从低能态跃迁到高能态，形成粒子数的反转，电子再从高能态向低能态跃迁产生光子而发光。

11、简述半导体发光二极管和半导体激光器的发光原理。

答：半导体发光二极管是利用自发辐射效应而发光。

自发辐射是处于高能态的电子是不稳定的，它们会向低能态跃迁，而将能量以光子的形式释放出来。

产生的光子是随机的，即其方向、相位和偏振态彼此无关，出射光为非相干光。

半导体激光器是利用受激辐射而发光的。

受激辐射是处于高能态的电子受到入射光子的激发跃迁回到低能态而发射光子，发射的光子与入射光子具有相同的频率、方向、偏振态和相位，即入射光得到了放大，出射光为相干光。

12、试对LD（半导体激光器）与LED（半导体发光二极管）进行比较。

答： LED是自发辐射发光，发出的是非相干光，方向性较差，无谐振腔，单色性较差，成本低，使用寿命长，适用于中小容量，中短距离的系统；LD是受激辐射发光，发出的是相干光，方向性较好，有谐振腔，单色性较好，成本高，使用寿命短，适用于大容量，中长距离的系统。

13、按数字光接收机的工作原理，可将其分为前端、线性通道和数据恢复三个部分。

14、画出光接收机的组成框图并说明各部分的作用。

答：在光接收机中，首先光检测器将光信号转换成电信号即对光信号进行调制，并将转换后的电信号送入前置放大器。

前置放大器的噪声对整个接收机的灵敏度影响很大，因此它应该是一个低噪声放大器。

主放大器作用除提供足够的增益外它还受AGC电路控制使其输出信号的电平在一定的范围内不受输入信号电平变化的影响，主放大器和AGC电路决定着光接收机的动态范围，均衡滤波器的作用是保证判决时不存在码间干扰。

判决器的时钟恢复电路对信号进行再生。

第四章光纤通信系统1、从结构上，光纤通信系统可以分成三种不同的结构形式，即点对点的传输、光纤分配网及局域网。

2、光纤局域网常用的三种拓扑结构是：总线形、环形和星形。

3、按传输信号分类可将光纤通信系统分为数字系统和模拟系统。

4、波长在1.55μm处光纤具有最小的损耗。

5、按光纤传输特性对系统传输距离的限制分类，可将光纤通信系统分为损耗限制系统和色散限制系统。

6、星形拓扑结构光纤是利用点对点的光纤传输将所有节点与一个中心节点相连。

7、光纤局域网：利用光纤将相对位置较近的用户的数据终端连接起来实现相互间的数据通信。

8、试说明光纤分配网的中心站结构是如何工作的。

答：在中心站结构中，信号的分配在中心站内实现，光纤的作用是在中心站之间传输信号，几个中心站可以利用单根光纤采用光分路的主法从主中心站获得信缺号，它的一个缺点是只要一根光纤出现故障，就会影响网络中的许多用户，为了避免这种情况，可以在各主要中心站之间增加一条备用光缆。

9、试说明光纤弧子脉冲传输的原理答：利用光纤在大功率注入时的非线性作用与光纤中的色散作用达到平衡，使光脉冲在传输中无展宽。

10、简述数字通信系统的组成及其各自的作用。

答：数字通信系统由主要电发射端机、光发射端机、光中继器、光接收端机、电接收端机、备用系统与辅助系统组成。

（1）电发射端机：由于通信中送的许多信号都是模拟信号。

电发射端机的任务是把模拟信号转换为数字信号，完成PCM编码，并且把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号。

（2）电接收端机：完成与电发射端机相反变换。

（3）光发射端机：将PCM设备送来的电信号进行电-光转换，并处理成满足一定要求的光信号后送入光纤传输。

（4）光中继器：在长途光纤通信线路中，由于光纤本身存在损耗和色散，造成信号幅度衰减和波形失真，光中继器可以补偿光能量的损耗，恢复信号脉冲的形状，延长光信号的传输距离。

（5）光接收端机：把经光纤传输后脉冲幅度被衰减、宽度被展宽的微弱光信号转变为电信号，并放大、再生，恢复出原来的信号。

（6）备用系统与辅助系统：由于光器件的可靠性不如电子器件，为了保理论上通信系统的通畅，需要设置备用系统；而为保证信号可靠传送及整个通信系统的管理、运行和维护，则设置了辅助系统。

11、光纤通信系统的设计原则。

答：（1）工作波长的选择。

光纤通信可以采用0.85μm、1.31μm和1.55μm三个低损耗波长传输窗口，光波长选泽主要取决于系统通信距离的要求和带宽的要求，应在保证系统性能的基础上，使系统成本最低。

工作的波长越短的系统成本越低但光纤的损耗越大。

因此长距离的通信系统一般休用长波长以减少中继器的数目或实现无中继传输。