《光纖通信習題課與復習.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《光纖通信習題課與復習.ppt（17頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

復習要點 1 實驗操作 光纖熔接 OTDR 器件測量 2 No 2 光纖結構 G 652 655 光纜類型 模式概念 截止波長 數(shù)值孔徑NA 光纖損耗和色散的機理 計算公式 光纖帶寬的計算 主要的非線性常識 3 No 3 激光器形成的必要條件 異質結LD 單縱模激光器的設計原理 LD與LED區(qū)別 LD主要特性 線路編碼類型 mBnB APC或ATC原理 4 No 4 PIN APD工作原理 主要特性 接收機的主要指標與計算 5 No 5連接器 衰減器 耦合器的功能 關鍵技術指標 光纖耦合器的原理 作業(yè)布置 1 實驗操作2 P554 7 8 10 13 3 P851 4 9 12 13 4 P1165 7 5 P1292 4 5 考試題型 填空30 選擇10 簡答30 計算分析30 實驗操作 1 簡單說明光時域反射儀OTDR的工作原理 光傳輸過程中 瑞利散射光功率與傳輸光功率成正比例 通過檢測與傳輸光相反方向的瑞利散射光功率和時延來確定光纖相關參數(shù)的方法 稱為后向散射法 基于后向散射法的原理設計的測量儀器即OTDR 其工作曲線如右圖 a 為輸入端反射區(qū) 或盲區(qū) b 為恒定斜率區(qū) 可用以確定損耗系數(shù) c 接頭或局部缺陷引起的損耗 可用于確定缺陷位置和接頭損耗 d 連接器或介質缺陷引起的反射 e 輸出端反射區(qū) 用以確定光纖的長度 實驗操作 2 簡述900um光纖手動熔接操作的步驟與注意事項 操作步驟 光纖剝皮 裸光纖25mm 清潔 成端 17 5mm 裝熱縮套管 V形槽定位夾持 熔接機參數(shù)選擇 間隙調整 對芯 水平 垂直 熔接 熔纖取出 復位 熱縮封裝 注意事項 1 控制切割長度和端面質量 2 成端光纖保持清潔 3 熔接損耗小于0 02dB 4 熱縮套管與光纖包層重疊 10mm 5 其它 第二章作業(yè) 4 光纖中色散有幾種 單模傳輸光纖中主要是什么色散 多模傳輸光纖中主要存在什么色散 答 從產生機理而言 光纖中的色散主要包括材料色散 波導色散和模式間色散 偏振模色散等 單模光纖中主要是材料色散 多模光纖中主要是模式間色散 7 何謂模式截止 光纖單模傳輸?shù)臈l件是什么 單模光纖中傳輸?shù)氖鞘裁茨Ｊ?其截止波長為多大 階躍折射率光纖中線性極化模LP11模對應的是什么矢量模 答 如果一個傳播模 在包層中不衰減 表明該模的能量可以透過包層輻射出去 該傳播模被截止了 如果一個傳播模在包層中的衰減常數(shù)W 0時 表示導模截止 LP11模對應的矢量模是TE01 TM01 HE21 光纖單模傳輸?shù)臈l件是什么 單模光纖中傳輸?shù)氖鞘裁茨Ｊ?其截止波長為多大 答 單模光纖傳輸條件 歸一化頻率V 2 405單模光纖中傳輸?shù)氖荓P01模 對應的矢量模是HE11模 截止波長 例 在某階躍折射率多模光纖的纖芯折射率n1 1 50 相對折射率差 0 005 長度L 1km 要實現(xiàn)1310nm的單模傳輸 纖芯半徑a的尺寸應該如何設計 答 要實現(xiàn)1310nm的單模傳輸 必須滿足模式截止條件 10 某階躍折射率光纖的參數(shù)為n1 1 5 n2 1 485 現(xiàn)有光纖從端面軸線處15 入射進光纖 試問該入射光線在光纖中是成為傳導模還是輻射模 為什么 答 根據臨界全反射條件 入射角15 大于最大臨界角12 2 所以入射光纖不滿足全反射條件 是輻射模 8 由光源發(fā)出 1 31 m的光 在a 9um 0 01 n1 1 45 光纖折射率為階躍分布時 光纖中導模的數(shù)量為多少 對 2的漸變光纖 其導模數(shù)量為多少 答 歸一化頻率V 對于階躍型 導模數(shù)量為V2 2 39對于漸變型 導模數(shù)量為V2 4 19 11 光脈沖經過長為20km 纖芯折射率1 5 包層折射率1 485的階躍光纖的多模傳輸后 其脈沖最大展寬為多大 答 考慮臨界入射和直線傳播兩種極限情況 13 光譜線寬度為1 5nm的光脈沖經過長為20km 色散系數(shù)為3ps km nm的單模光纖傳輸后 光脈沖被展寬了多少 答 例1 已知階躍型光纖的n1 1 5 1 工作波 1 3 m 光纖長度L 1km 光纖中的導模數(shù)量M 2 求 光纖的數(shù)值孔徑NA 光纖的纖芯半徑a 計算光纖帶寬 只考慮模式色散 不計dn1 d 解 NA n1 2 1 2 1 5 2 0 01 1 2 0 21 階躍多模光纖 g M V2 2 V 2V 2 3 14 a NA a 2 1 3 2 3 14 0 21 1 97 m g 0 4247 0 4247 Ln1 C 0 42 1000 1 5 0 01 3x108 2 1nsf3dB 187 187 2 1 89MHZ 數(shù)字信號允許速119Mb s 第三章作業(yè) 1 比較半導體激光器和發(fā)光二極管的異同 半導體激光器 LD 有哪些特性 半導體發(fā)光二極管 LED 有那些特性 答 LD和LED都可以用作通信光源 LD原理是受激輻射 而LED是自發(fā)輻射 LD是閾值器件 需要較完善的驅動和外圍電路 其發(fā)出的光譜線窄 適宜于高速率系統(tǒng) LED沒有閾值 結構簡單 但其譜線較寬 適用于要求較低的場合 4 已知半導體材料GaAs的Eg 1 43eV InGaAsP的Eg 0 96eV 分別求由這兩種材料組成半導體激光器的發(fā)射波長 答 9 在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中 選擇線路碼型時要考慮哪幾個因素 mBnB字變換碼和mB1H插入碼各有什么特點 他們對系統(tǒng)的碼速率提高多少 某數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中 信息碼速為139 264Mbit s 若采用5B6B碼線路碼速為多少 若采用4B1H線路碼速又為多少 答 碼型選擇應該考慮的因素 1 傳輸碼型有足夠的定時含量 減少連 0 和連 1 數(shù) 便于時鐘提取 2 傳輸碼型應有不中斷業(yè)務進行誤碼檢測的能力 3 傳輸碼型應力求降低線路傳輸?shù)拇a率 或線路傳輸碼率的提高應盡可能的少 4 抗干擾性好 實施簡單和經濟 無誤碼增殖等 mBnB特點詳細見P76 mB1H特點 在線檢測和傳送管理信息5B6B碼型 線路速率為139 264 6 5 167 1168Mbit s4B1H碼型 線路速率為139 264 4 1 4 174 08Mbit s 13 在光發(fā)送電路中為什么要設置自動溫度控制 ATC 電路 用ATC電路控制LD的哪些因素 試述ATC電路的工作原理答 原因 1 溫度升高 閾值電流上升 光功率下降 2 溫度過高導致激光器工作不穩(wěn)定 容易燒毀激光器控制半導體制冷器的制冷效果 工作電流 原理如圖 敘述清楚工作過程即可 第四章作業(yè) 5 試述APD的工作原理 何謂 雪崩效應 拉通型雪崩光電二極管有什么特點 APD的電流增益系數(shù)G與什么有關 答 在二極管的P N結上加高反向電壓 在結區(qū)形成一個強電場 在高場區(qū)內光生載流子被強電場加速 獲得高的動能 與晶格的原子發(fā)生碰撞電離 形成二次電子空穴對 產生的二次電子 空穴在強電場中又被加速 再次碰撞 再次電離 如此循環(huán)下去 形成連鎖反應 致使耗盡層內的載流子數(shù)雪崩似的急劇增加 通過二極管的電流也就猛增 這就是雪崩倍增效應 雪崩光電二極管 APD 就是利用雪崩倍增效應實現(xiàn)內部電流增益的半導體光電轉換器件 RAPD特點 光電轉換效率高 響應速度快 附加噪聲低等APD的電流增益系數(shù)G與外加偏壓 入射波長 溫度等有關 7 何謂動態(tài)范圍 何謂接收機靈敏度 靈敏度如何表示 在保證誤碼率的條件下 Pmax 0 2uW Pmin 13 6nW 求該接收機的動態(tài)范圍值和靈敏度值 靈敏度 接收機調整到最佳狀態(tài)時接收微弱光信號的能力動態(tài)范圍 靈敏度與過載功率之間的差值答 例題一 PIN光接收機的靈敏度Pr為 35dBm 動態(tài)范圍為15dB 若接收到的光功率為20 W 問系統(tǒng)能否正常工作 例題二 一個GaAsPIN光電二極管平均每三個入射光子產生一個電子空穴對 假設所有的電子都被收集 1 計算該器件的量子效率 2 在0 8um波段接收功率是10 7W 計算平均輸出光電流 解 第五章作業(yè) 4 光纖耦合器有哪幾種 敘述熔錐型光纖耦合器的原理 答 從使用角度來看 光纖耦合器可以分為3端口和4端口光纖耦合器 星形耦合器和波分復用 解復用器 合波器 分波器 熔錐型光纖耦合器的原理 光纖a 直通臂 傳輸?shù)妮敵龉夤β蕿镻a 光纖b 耦合臂 的輸出光功率為Pb 根據耦合理論得到 Pa cos2 C L Pb sin2 C L 式中 L為耦合器有效作用長度 C 為取決于光纖參數(shù)和光波長的耦合系數(shù) 通過選擇合適的工作長度來實現(xiàn)輸出功率與波長的相關 5 怎么定義光纖耦合器的插入損耗 附加損耗 耦合比和串音 答 插入損耗等于指定端口輸出光功率之和與輸入光功率之比的分貝值 用附加損耗 全部輸入端口的輸入光功率與全部輸出光功率的比值的分貝值 耦合比 某一個輸入端口的輸出光功率與全部輸出光功率的比值 串音 一個輸入端口的光功率與耦合器泄露到其它輸出 入 端口的光功率的比值