光纖同學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)

1.光纖非線性效應(yīng)對(duì)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(hào)的附加損耗，波分復(fù)用系統(tǒng)中信道間的串話，信號(hào)載波的移動(dòng)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(dāng)FP腔激光器僅注入直流電流時(shí)，隨注入電流的增加，縱模數(shù)減少；2.峰值波長(zhǎng)隨溫度變化：當(dāng)結(jié)溫升高時(shí)，半導(dǎo)體材料的禁帶寬度變窄，使激光器發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波長(zhǎng)；3.動(dòng)態(tài)譜線展寬：對(duì)激光器進(jìn)行直接長(zhǎng)度調(diào)制，會(huì)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(dòng)態(tài)譜線展寬。

3.半導(dǎo)體激光器是一種PN結(jié)構(gòu)成的二極管結(jié)構(gòu)，通過注入正向電流進(jìn)行泵浦，當(dāng)注入的電流達(dá)到一定閾值后，在結(jié)區(qū)形成一個(gè)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的區(qū)域，價(jià)帶主要由空穴占據(jù)，導(dǎo)帶主要由電子占據(jù)。對(duì)于光子能量滿足Eg全光通信網(wǎng)是指信號(hào)以光的形式穿過整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，直接在光域內(nèi)進(jìn)行信號(hào)的傳輸、再生、光交叉連接（OXC）、光分叉復(fù)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和交換節(jié)點(diǎn)的吞吐量SAON網(wǎng)絡(luò)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(dòng)態(tài)的交換光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ�路由信息及其他控制指令，�?shí)現(xiàn)光通道動(dòng)態(tài)的建立和拆除。管理平面：管理平面與控制平面技術(shù)互為補(bǔ)充，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)配置，性能檢測(cè)，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(shí)體組成，它是業(yè)務(wù)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(fù)責(zé)承載控制信令消息和管理信息的信令網(wǎng)絡(luò)。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(dòng)態(tài)連接方式，是由源端客戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求，通過控制平面的信令實(shí)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(luò)資源利用情況預(yù)先計(jì)算，沿著連接路徑通過網(wǎng)絡(luò)管理接口向網(wǎng)元發(fā)送交叉連接命令，進(jìn)行統(tǒng)一指配，最終實(shí)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(luò)的部分由管理平面直接配置，而ASON網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)1、控制為主的工作方式，是從傳統(tǒng)的傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備和管理系統(tǒng)中抽象分離出了控制平面，加強(qiáng)了傳送、控制功能。2、分布式智能，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，路由計(jì)算，鏈路自由配置，路徑的管理和控制及業(yè)務(wù)的保護(hù)和恢復(fù)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(shí)現(xiàn)了自動(dòng)交換的智能功能。4、面向業(yè)務(wù)：ASON業(yè)務(wù)提供能力強(qiáng)大，業(yè)務(wù)種類豐富，支持客戶與網(wǎng)絡(luò)間的服務(wù)等級(jí)協(xié)議，可以組織各種光虛擬專用網(wǎng)等，是面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。EDFA能放大哪個(gè)波段的光信號(hào)？簡(jiǎn)述EDFA的結(jié)構(gòu)和工作原理

結(jié)構(gòu)：EDFA的工作波長(zhǎng)窗口為1550nm窗口，常用泵浦光的波長(zhǎng)為980nm和1480nm，EDFA由摻鉺光纖、泵浦源、波分復(fù)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(qiáng)的泵浦功率，波分復(fù)用器將信號(hào)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(hào)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(diǎn)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(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定，不受其他因素限制（3)增益高，串?dāng)_小，噪聲系數(shù)低，頻譜范圍寬，溫度穩(wěn)定性好。（1）抖動(dòng)：定時(shí)抖動(dòng)（簡(jiǎn)稱抖動(dòng)）定義為數(shù)字脈沖信號(hào)的特定時(shí)刻（如最佳判決時(shí)刻）相對(duì)于其理想時(shí)間位置的短時(shí)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(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)。APD：電子-空穴對(duì)多次碰撞產(chǎn)生雪崩倍增。光接收機(jī)中的噪聲和噪聲對(duì)光接收機(jī)的影響？（1）散粒噪聲和熱噪聲

（2）影響：這些噪聲是接收機(jī)中各元器件產(chǎn)生的各種自脈動(dòng)信號(hào)，會(huì)干擾信號(hào)的傳輸和處理，降低信噪比。散粒噪聲包括光檢測(cè)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(fù)載電阻RL產(chǎn)生的熱噪聲，放大器對(duì)噪聲亦有影響。

1.數(shù)字光接收機(jī)（1）光電檢測(cè)器：負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)變成電信號(hào)，即進(jìn)行光解調(diào)；(2)前置放大器：負(fù)責(zé)對(duì)光電檢測(cè)器的微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大，輸出mV量級(jí)；(3)主放大器：提供足夠的增益，將輸入信號(hào)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(hào)幅度在一定范圍內(nèi)不受輸入信號(hào)幅度的影(5)均衡濾波器：對(duì)主放輸出的失真數(shù)字信號(hào)整形，消除碼間干擾，得到最小的誤判率；(6)判決器和時(shí)鐘恢復(fù)電路：對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生，精確地確定判決時(shí)刻，保證收發(fā)一致。當(dāng)發(fā)射端進(jìn)行線路編碼，在接受端需有相應(yīng)的譯碼器2.分析光電二極管和APD性能參數(shù)上的異同點(diǎn)？APD是有增益的光電二極管，在光接收機(jī)靈敏度要求較高的場(chǎng)合，用APD有利于延長(zhǎng)系統(tǒng)的傳輸距離，在靈敏度要求不高的場(chǎng)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(hào)，簡(jiǎn)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(hào)得到放大。其發(fā)光原理可用三能級(jí)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(lì)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(jí)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(dāng)具有1550nm波段的光信號(hào)通過已形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的摻鉺光纖時(shí)，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(hào)中的光子一模一樣的光子，從而增加了信號(hào)光中光子數(shù)量，即實(shí)現(xiàn)了信號(hào)光在摻鉺光纖的傳輸過程中不斷被放大的功能。

比較半導(dǎo)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(xué)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(zhǎng)，輸出功率線性范圍寬，而且制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，所以LED主要應(yīng)用場(chǎng)合是小容量、短距離通信系統(tǒng)，而LD主要用于長(zhǎng)距離、大容量通信系統(tǒng)。相同之處：使用的半導(dǎo)體材料相同，結(jié)構(gòu)相似，LED和LD大多使用雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，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(shí)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(xué)諧振腔內(nèi)提供必要的正反饋以促進(jìn)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(gè)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(dǎo)：用于對(duì)所產(chǎn)生的光波在器件內(nèi)部進(jìn)行引導(dǎo)光耦合器的功能功能①以光為媒介傳輸電信號(hào)，對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用②把多個(gè)光信號(hào)耦合到一起③將光信號(hào)分到多根光纖中。

（2）實(shí)現(xiàn)：在光耦合器輸入端加入電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)光耦合。（3）改變分光比改變耦合區(qū)的長(zhǎng)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(zhǎng)，不同模式沿光纖軸向的傳輸速度也不同，到達(dá)接收端所用的時(shí)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(zhǎng)的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長(zhǎng)的變化而變化，由此而引起的色散稱做材料色散。

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

4、偏振模色散：由于實(shí)際的光纖總是存在一定的不完善性，使得沿著兩個(gè)不同方向偏振的同一模式的相位常數(shù)不同，從而導(dǎo)致著兩個(gè)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(diǎn)是什么？

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

哪些方法可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振腔？與之對(duì)應(yīng)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(dāng)光在諧振腔中滿足一定的相位條件和振幅條件時(shí)，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(gòu)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(xué)諧振機(jī)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(jí)的電子密度低能級(jí)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(shí)現(xiàn)。階躍型折射率光纖的單模傳輸原理是：當(dāng)歸一化頻率v小于二階模歸一化截止頻率，即0

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