光纤通信系统中常用的调制方法

第一篇：光纤通信系统中常用的调制方法

光纤通信系统中常用的调制方法

一． 光纤通信概况 1.发展

1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表论文，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。2.基本组成

光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成，具体如下图所示

二． 光调制与解调 1.基本概念

类似于电通信中对高频载波的调制与解调，在光通信中叶对光信号进行调制与解调。不管是模拟系统还是数字系统，输入到光发射机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由接收机通过解调把光信号转换为电信号。2.常用的调制方式

根据调制和光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两类。

直接调制方法是把要传送的信息转变为电信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，是采用电源调制的方法。

间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，有电光调制、磁光调制、声光调制、电吸收效应和共振吸收效应等。本文将详细介绍现在常用的是电光调制和声光调制两种。

三、调制方式的详细介绍 1.直接调制

（1）调制原理

直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小来改变激光器输出光波的强弱。传统的 PDH 和 2.5Gbit/s 速率以下的 SDH 系统使用的 LED 或 LD 光源基本上采用的都是这种调制方式。

(2)优缺点

a.优点：结构简单、损耗小、成本低。

b.缺点：由于调制电流的变化将引起激光器发光谐振腔的长度发生变化，引起发射激光的波长随着调制电流线性变化，这种变化被称作调制啁啾，它实际上是一种直接调制光源无法克服的波长（频率）抖动。啁啾的存在展宽了激光器发射光谱的带宽，使光源的光谱特性变坏，限制了系统的传输速率和距离。

（3）应用场合

宽带，3G蜂窝技术，军用设备，测试测量的应用。

(4)有关产品

a.法国3S推出1915 LMA直接调制模拟激光器，具有RIN低，输出功率10mW, 工作带宽从10MHz到20GHz，成本低等特点，适合针对各种射频光传输系统应用。

b.e1接口光纤 Modem，e1光纤modem是将非成帧或成帧的e1数据信号直接调制到单模或多模光纤上传输，用户可选择任意fe1时隙。适用于在不同光纤链路上传输带内管理通道，可以和v.35光纤modem或以太网光纤modem成对使用。是世界首个以直接调制方式实现远距离传送的10Gbps光收发器。2.声光调制（1）调制原理

利用光波被介质中的超声波衍射来实现的。声光调制器包括光介质、电声换能器等部分。调制电信号加在由某些压电晶体（如石英、铌酸鋰等）做成的电声换能器上，转换为超声波；当超声波在声光介质中传播时，介质密度将会发生疏密交替的变化，相当于一个条纹间隔等于超声波波长的衍射光栅。使得通过介质的光波强度、频率和方向都将随超声波发生变化，即起到了调制的作用。目前主要有两种声光调制器：自由空间声光调制器和光纤耦合声光调制器。(2)优缺点

a.优点：有更小的体积、重量和更好的输出波形，可以获得较高的对比度，所需要的驱动功率也远比电光调制小。比直接调制技术有高得多的调制频率，有更高的消光比（一般大于1000：1），更低的驱动功率，更优良的温度稳定性和更好的光点质量以及低的价格

b.缺点：它的调制带宽不如电光调制。

（3）应用场合

a.预(光)刻伺服磁道技术的研究，利用激光微斑记录特性使磁盘存储器的道密度得到大幅提高，而在预(光)刻伺服录写装置中，一个重要的任务就是对激光束进行光强调制集光脉冲调制。而通常采用的既是声光调制。

b.激光印刷机中，激光束的偏转调制器就是应用声光调制布拉格衍射原理实现的。利用高频驱动电路可以产生高频电振荡，通过超声转换能器形成超声波，通过快速控制超声波，实现声光器件调制激光束的目的。

c.在军事上，它也有广泛应用。例如一种新式探测器:雷达波谱分析器。空军飞行员可以利用它分析射到飞机上的雷达信号来判断飞机是否被敌方跟踪。外来的雷达信号与本机内半导体激光器产生的振荡信号经混频，放大后，驱动声光调制器，产生超声波，当外来信号变化时，超声波长也变化，衍射光的角度也变化，反映在二极管列阵上，我们可以很容易的识别敌方雷达信号。

(4)有关产品

a.美国CTI公司生产的声光调制器AOM，用于调节与控制激光的光强。

b.光纤耦合声光调制器（全光纤声光调制器）

3.电光调制

（1）调制原理

电光调制是基于线性电光效应（普克尔效应）即光波导的折射率正比于外加电场变化的效应。电光效应导致的相位调制器中光波导折射率的线性变化，使通过该波导的光波有了相位移动,从而实现相位调制。单纯的相位调制不能调制光的强度。由包含两个相位调制器和两个Y分支波导构成的马赫－泽德（Mach-Zehnder）干涉仪型调制器能调制光的强度。

电光调制器是利用某些晶体材料在外加电场的作用下所产生的电光效应而制成的器件。常用的有两种方式：一种是加在晶体上的电场方向与通光方向平行，称纵向电光效应（也称为纵向运用）；另一种是通光方向与所加电场方向相垂直，称横向电光效应（也称为横向运用）。下图为横向光电调制器的结构：

(2)优缺点

a.横向调制:优点是可以增加材料的长度，减少厚度，来减小斑驳电压。缺点是会由自然双折射引起相移，对温度敏感。

b.纵向调制:优点是结构简单，工作稳定，无自然双折射的影响，不需进行补偿。缺点是半波电压太高，功率损耗较大。一般横向调制器横向运用时其半波电压要低于纵向运用 ,但由于存在着自然双折射引起的相位延迟，且随温度的漂移而改变，往往使已调波发生畸变，常采用“组合调制器”来进行补偿。（3）应用场合

a.调节激光束功率，速度如激光印刷，数字数据传输速度记录，或高光通信

b.主动锁模

c.开关脉冲脉冲采摘，再生放大器和腔倒空激光器

(4)有关产品

a.美国ConOptics公司生产的高重频/高速普克尔盒系统，用于锁模激光器和再生放大系统，实现500—2000nm光谱范围MHZ以上频率开关，消除EMI效应。系统由光调制器、调制器驱动和同步电路组成。

b.英国Leysop公司生产的低电压电光调制器，这是一款低电压ADP横向模式调制器，该器件可工作在整个可见光波段，并且没有电压共振现象，具有较高的温度稳定性，但在需要长期直流幅度的地方，它应该在恒温条件下使用。调制频率不受该器件本身特性的限制，而是受电容的限制。四． 参考文献

《浅论光纤通信技术的特点和发展趋势》（中国论文下载中心 作者：何召舜 编辑：studa090420）《光纤通信（第二版）》（刘增基、周洋溢、胡辽林、任光亮、周绮丽编著

西安电子科技大学出版社

2008年）

《光纤通信》（原荣编著

电子工业出版社

2002年）

《光纤通信系统》（顾畹仪、李国瑞编著

北京邮电大学出版社

1999年）

《光纤通信——通信用光纤、器件和系统》（美国光学学会 Michael bass主编

人民邮电出版社

2004年）

第二篇：光纤通信系统

第一章

1、实现光纤通信的关键器件与技术是什么？

答：（1）低损耗、宽带宽的光纤。

（2）高可靠性、长寿命的光源及高响应的光检测器件。

（3）光测量及光纤连接技术。

2、光纤通信使用光源的波长范围是什么？

答：在近红外区内，即0.8~1.8um。

第二章

5、光纤的损耗机理及危害是什么？

答：损耗机理：主要有吸收损耗、散射损耗及辐射损耗。

吸收损耗与光纤材料有关。散射损耗与光纤材料及光波导中的结构缺陷、非线性效应有关，这两种损耗是光纤材料固有的。辐射损耗则与光纤几何形状的扰动有关。

危害：由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小。光纤损耗是光纤传输系统中中继距离的主要限制因素之一。

6、光纤的色散机理及危害是什么？

答：色散机理：由于光纤中所传信号的不用频率成分或不同模式成分，在传播的过程中因群速度不同互相散开，并且造成它们到达光纤终端的时间各不相同，从而引起传输信号波形失真、脉冲展宽。光线的色散，主要有材料色散、波导色散和模式色散。

危害：由于信号的各频率成分和各模式成分的传输速度不同，当它在光纤中传输一定的距离后，将互相散开，致使光脉冲展宽。若脉冲展宽过大将会造成码间干扰，从而使误码率增加，通信质量下降。由于脉冲宽度与频带宽度成反比，脉冲展宽越大，表示带宽能力越小。

7、光缆的主要结构是什么？答：光纤芯线、护套和加强部件。

第三章

3、半导体激光器发光的基本条件是什么？

答：向半导体P-N结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡输出激光。

4、能级跃迁有那几种形式？

答：热跃迁、光跃迁（自发发射、受激辐射、受激吸收）。

5、半导体激光器的工作电压是正向还是反向？

答：正向。

8、比较半导体激光器和发光二极管的异同。

答：不同之处：(1)工作原理不同，半导体激光器是受激辐射，再利用谐振腔的正反馈。而发光二极管是自发辐射，不需要光学谐振腔，没有阈值。(2)发光二极管工艺简单、成本低、可靠性好。适用于短距离、低码速的数字光纤通信系统，或者是模拟光纤通信系统。半导体激光器适用于长距离大容量的光纤通信系统。

相同之处：使用的半导体材料相同，结构相似。

11、光电探测器的主要特性是什么？

答：（1）要有高的光电转化效率，或者具有高的增益因子。

（2）对应于使用波长的光波，要有高的灵敏度，即响应度要高。

（3）要有足够宽的带宽，即检测器输出的电信号能不失真地反映出接受的光信号。

（4）要求稳定、可靠、便宜。

12、光电探测器的工作电压是正向还是反向？

答：反向。

16、试说明APD和PIN在性能上的主要区别。

答：PIN光电二极管响应频率高，可高达10GHZ，响应速度快，供电电压低，工作十分稳定。

APD雪崩二极管灵敏度高，响应快，但需要上百伏的工作电压，而且性能和入射光功率有关，当入射光功率大时，增益引起的噪声大，带来电流失真。

17、无源光器件的种类有哪些？

答：无源光器件大致可分为连接用的部件和功能性部件两大类。

连接用的部件有各种光连接器，它们不仅可用做光纤和光纤的连接，而且还可以组成功能部件及设备的一部分，用于部件（设备）和光纤、或部件（设备）和部件（设备）的连接。

功能性部件有分路器、耦合器、光分波合波器、光衰减器、光开关和光隔离器等，它们主要用于光的分路、耦合、复用、衰减、开关、防反射等方面。

第四章

1、数字信号调制半导体激光器时，直流偏置应如何设置？

2、数字信号调制发光二极管时，直流偏置应如何设置？

4、在数字光纤通信中，线路编码的基本要求是什么？

答：（1）要便于在不中断通信业务的条件下进行误码检测，这就要求码型有一定的规律性。

（2）码率增加要少，如码速提高过多，会使系统信噪比因带宽增大而减小，这对于高次群系统特别重要。

（3）尽量减少码流中连0、连1码的个数，便于定时信号的提取。

（4）要有利于减少码流的基线漂移，即要求码流中的“1”、“0”码分布均匀，否则不利于接收端的再生判决。

（5）接收端将线路码还原后，误码增值要小。

（6）电路简单，体积小，耗电少。

6、现有码流信号为***011110110，采用8B1P编码方式，请分别给出P为奇校验码和偶校验码时的码流信号。

（1）P为奇校验码：

8B码***011110110

8B1P码 ***101111101101

（2）P为偶校验码：

8B1P码 ***1001111011007、现有码流信号为***011110110，采用4B1C编码方式，请给出编码后的码流信号。4B码***011110110

4B1C码******

10、SDH帧结构可分为哪几个部分？

答：（1）段开销。（2）信息载荷。（3）管理单元指针。

17、数字光接收机的主要性能指标是什么？

答：（1）光接收机的灵敏度。（2）光接收机的噪声。（3）数字光接收机的误码率。（4）模拟光接收机的性噪比。（5）动态范围。（6）抖动。

18、设计数字光纤通信系统的中继距离时，应该考虑哪些因素？

答：（1）发射光功率。（2）光接收机灵敏度。（3）光纤的每公里损耗。（4）光纤的色散。

第五章

1、什么叫做基带—光强调制？

答：模拟信号没有经过任何电的调制就是基带信号如电视信号。基带信号直接对光源进行强度调制就称为基带—光强调制。

2、什么叫做副载波调幅—光强调制？

答：原始的电信号先对某一电载波进行调幅，然后再对光源进行调制。

3、什么叫做副载波调频—光强调制？

答：原始的电信号先对某一电载波调频，然后再对光源调制。

4、什么叫做脉冲调制—光强调制？

答：首先用原始的模拟信号对脉冲副载波进行预调制，然后再对光源进行强度调制。

8、什么叫做调幅频分多路技术？

答：首先将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行残留边带调幅，组成频分多路信号，然后对光源进行强度调制。

9、什么叫做调频频分多路技术？

答：首先是将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行调频，组成频分多路信号，再对光源进行强度调制。

10、什么叫做副载波复用（SCM）技术？

答：将数字视频基带信号对各自的副载波进行调制（如FSK、PSK、QAM等），组成频分多路信号，再对光源进行强度调制。

第六章

1、EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方式？

答：工作原理：在掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级： 能级1代表基态，能量最低，能级2是亚稳态，处于中间能级，能级3代表激发态，能量最高，当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2。如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。

应用方式：线路放大、接收端前路放大、发射端放大。

3、EDFA的基本种类有哪些？

答：线路放大器、前置放大器、功率放大器。

4、半导体激光放大器的种类有几种？主要原理分别是什么？

答：FP型（FPA）和行波型（TWA）

FPA：两端的发射系数较高，在两端面间产生正反馈谐振放大，因此要求输入信号与FP腔间有严格的频率匹配。在略低于阈值电流偏置时，设单次通过的增益为Gs，放大器的内增益可达20~30dB。只有靠近阈值时才能获得高增益。由于FPA的高度谐振性，它必然是一个窄带放大器。

TWA：虽然也是与FPA一样的LD芯片构成，但其端面反射系数要低得多。只有当端面的反射系数为零时才能被称作行波放大器。而实际情况下，只能说只能说工作在接近行波状态。

第七章

1、什么是波分复用系统？

答：为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤进行传输，在接收端再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看做互相独立，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

2、WDM技术的主要特点是什么？

答：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍。

（2）使N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节约光纤。另外，对于早期安装的芯数不多的电缆，芯数较少，利用波分复用不必对原有系统作较大的改动即可比较方便的进行扩容。

（3）由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，以及PDH信号和SDH信号的综合与分离。

（4）波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关。一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，ATM、IP或者将来有可能出现的信号。WDM系统完成的是透明传输，对于“业务”层信号来说，WDM的每个波长就像“虚拟”的光纤一样。

（5）在网络扩充和发展中，是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务的方便手段，增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。

（6）利用WDM技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。

（7）在国家骨干网的传输中，EDFA的应用可以大大减少长途干线系统SDH中继器的数目，从而减少成本。距离越长，节省成本就越多。

5、光频分复用系统和光波分复用系统的区别是什么？

答：在波分复用系统中，合波器与分波器实质上是一个光波的滤波器，它们是在光波波段上将各信道的光波分隔出来。但是，这种光波的滤波器实际上做出来的通带较宽，因而两个光源间的波长间隔不能靠的太近，所以光波的频带利用率较差。

光频分复用系统在方案上恰恰避开了上述弱点，不在光波波段上将各信道分开，而在较低的波段上用电的滤波器将各信道分开。显然，这个频段上电的滤波器的选择性能要较光波器件好得多。因而，在这种复用系统中相邻信道的间隔就可取得小。所以，同样带宽的光纤就可容纳更多的信道。

第八章

1、简述什么是光交换？

答：光交换机中交换的信息是光信息，速率高，能抗电干扰，提供大的带宽，能够实现透明技术，便于扩展业务。很适合于高速、宽带系统。

2、光交换系统分类有几种？分别是哪些？

答：3种。空分光交换、时分光交换和波分光交换。

3、在全光网络的中间节点中，为什么要进行波长转换？

答：为了适应相应波长的信息传输模式，需要把携带有信息的一定波长信号通过处理，转载到另外一个波长上去。

4、波长转换技术主要有哪几种？

答：光/电/光波长转换技术、全光波长转换技术。

5、什么是光孤子通信？

答：光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性效应导致对光脉冲的压缩，可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件下，光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，其传输容量比当今最好的通信系统高出1~2个数量级，中继距离可达几百公里，它被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一。

6、什么是相干光通信技术？

答：在发送端，采用外光调制方式将信号以调幅、调相或调频的方式调制到光载波上，再经光匹配器送入光纤中传输。当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进行相干混合，然后由探测器进行探测。

第三篇：光纤通信系统的构成

光纤通信系统的构成 作者：unknown 更新时间： 2005-05-14

光纤通信系统的构成----目前，实用光纤通信系统组成框图如图 8-1 所示。

图 8-1 光纤通信系统的组成----如图示，光纤通信系统由以下五个部分组成。----（1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器 和调制器组 成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光 波，然后 再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。----（2）光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和 光放大器组 成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微 弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。----（3）光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发 出的已调光 信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传

送信息任 务。----（4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有 两个：一个 是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政 性。----（5）光纤连接器、耦合器等无源器件：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制 工艺和光 缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如 1Km)。因此一条光纤线 路可能存 在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连 接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。----目前实用的光纤通信系统都采用直接检波系统。直接检波系统就是在发送 端直接把信 号调制到光波上，而在接收端用光电检波管直接把被调治的光波检波为原信号的 系统。电 端机就是一般电信号设备，例如载波机或电视图象发送与接受设备等。光端机则 是把电信 号转变为光信号（发送光端机），或把光信号转变为电信号（接收光端机）的设 备。发送 光端机的作用是将发送的电信号进行处理，加在半导体激光器上，使电信号调制 光波，然 后将此已调制光波送入光导纤维。已调制光波经光导纤维传送至接收光端机的半 导体光电 管上检波。检波后得到的电信号经过适当处理再送接受电端机，然后按一般电信 号处理。这就是整个光纤通信的过程。这个过程和一般无线电通信过程是十分相似的。当 然光线通 信的空间传输手段是光导纤维，这与一般无线电通信在空间传输电波的情况是不

同的。----直接检波系统的基本优点是构成简单，就当前光波技术水平来讲现实

可行。同时由于 光波频率极高，在这样系统上传送上万路电话，几十路电视并不困难，完全可以 满足目前 通信的需要。因此直接检波系统是光纤通信当前较多采用的形式。

第四篇：光纤通信系统试题一

试卷一

一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分）

1．目前普遍采用的实用光纤通信系统是（）

A．相位调制直接检波通信系统B．频率调制直接检波通信系统

C．强度调制直接检波通信系统D．强度调制相干光检测通信系统

2．在目前光纤通信系统中应用最广的光纤是（A）。

A．石英系光纤B．石英芯、塑料包层光纤

C．多成分玻璃纤维D．塑料光纤

3．阶跃光纤中传导的基模是（B）

A．LP00B．LP01C．LP10D．LP11

4．石英光纤的最低损耗窗口是（）μm。

A．0.85B．1.55C．1.31D．1.33

5．光定向耦合器的作用是（）

A．把一路光分成两路光。

B．把两路光合成一路光。

C．把一路光分成两路光或把两路光合成一路光。

D．衰减光信号的大小。

6．在T＞0K时，下面说法正确的是：（）

A．高于费米能级的能级被电子占据的几率小于1/2。

B．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1/2。

C．高于费米能级的能级被电子占据的几率大于1/2。

D．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1。

7．对于光发射机的光源，说法正确的是（）

A．光源的输出光功率越大越好B．光源输出光功率不能过大

C．对光源的P-I曲线的线性要求不高D．可以使用任意发光波长的光源

8．关于光接收机的主放大器，说法正确的是：（）

A．增益大小可调B．位于均衡器之后

C．输出信号的峰峰值为几毫伏数量级D．位于前置放大器之前

9．用光纤传输监控信号时，脉冲调顶法属于（）

A．空分复用B．频分复用

C．时分复用D．码分复用

10．对于含有8个码元的一组码组10011101，若编为mB1C码，其结果是（）。

A．100111010B．100111011C．110011101D．01001110

1二、填空题（每小题1分，共10分）

11．在传播方向上有磁场分量但无电场分量的电磁波称为。

12．在光纤通信中，决定中继距离的主要因素是光纤的和。

13．光纤的是用来表示光纤捕捉光射线能力的物理量。

14．阶跃型光纤的单模传输的条件是

15．光衰减器可分为和两种。

16．激光器主要由激光物质、和激励源组成。

17．异质结半导体激光器的优点是加强了对的限制。

18．要产生光电效应，必须给PN结加上偏压。

19．APD二极管最大的特点是具有

20．中继器的作用是衰减的信号、恢复的波形，使光脉冲得到再生。

三、名词解释（每小题3分，共15分）

21．衬底辐射模

22．波导色散

23．光纤连接器

24．粒子数反转

25．光电检测器的响应时间

四、简答题（每小题5分，共20分）

26．什么是光接收机的灵敏度？若用分贝毫瓦来表示，其定义式是怎样的？

27．简述光隔离器的工作原理

28．简述半导体的光电效应。

29．简述抖动性能的定义及描述方法。

五、画图题（第30小题5分，第31、32小题各10分，共25分）

30．画出LED数字信号内调制原理图。

31．画出光纤数字通信系统的示意方框图。

32．画出外加正向偏压后P-N结的能带分布。

六、计算题（每小题10分，共20分）

33．在阶跃型光纤中，纤芯的折射指数为n1=1.50，包层的折射指数为n2=1.47。

（1）光纤放置在空气中，求数值孔径：

（2）光纤浸在水中（n0=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角。

34．已知光纤通信系统光纤损耗为0.6dB/km，有6个接头，平均每个接头损耗为0.15 dB，光源入纤功率为–4dBm，接收机灵敏度为–52 dBm，设备富余量为6dB，求最大中继距离为多少？

第五篇：光纤通信系统及网络练习题

光纤通信系统及网络

一、单项选择题（11题，每题2分，共22分）

3.光纤柔软，可弯成直径（B）左右的圆形也不会断裂，但不能进行锐角弯曲。

A.1mmB.2mm

C.3mmD.4mm

4.根据纤芯折射率在横截面上的分布形状来分，光纤可分为有阶跃光纤和（D）。

A.制造光纤B.多组分玻璃光纤

C.石英玻璃光纤D.渐变型光纤

5.制造石英光纤的主体原料是四氯化硅，约占到（B）。

A.95%B.100%

C.90%D.85%

6.损耗是光纤的一个重要传输参量，由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要（A）。

A.减小B.增大

C.不变D.先增大后变小

7.所谓长波长光探测器，主要是指（D）的光电探测器。

A.1.0～1.2μmB.1.1～1.3μm

C.1.1～1.2μmD.1.0～1.3μm

8.对于调频分多路信号所用的激光器参数中，最高调制频率（B）。

A.1～3GHzB.2～3GHz

C.2～4GHzD.3～4GHz

9.当今，光纤的通信技术日新月异，其突出特点表现在传输速度（A）。

A.越来越高B.一层不变

C.越来越慢D.非常不稳定

10.光纤的通信技术是在（B）兴起的一门高新技术。

A.20世纪70年代中期B.20世纪70年代初期

C.20世纪60年代初期D.20世纪70年代末期

11.光纤的外径一般为（A），它是利用光的全反射原理来传光的。

A.125～140μmB.126～140μm

C.125～141μmD.124～140μm

10.对FM-FDM信号所用的激光参数中输出光功率（A）。

A.大于3mWB.小于4mW

C.大于4mWD.大于5mW

11.目前实际应用中的光纤一般是用石英玻璃制成的，其传输损耗可低于(D)

A.0.6dB/kmB.2.5dB/km

C.0.65dB/kmD.0.5dB/km

二、多项选择题（5题，每题3分，共15分）。

1.根据光缆芯的结构特点，光缆可分为（ABCD）。

A.层绞式B.骨架式

C.中心束管式D.带状式

2.光缆的特性有（ABCD）。

A.拉力特性B.压力特性

C.弯曲特性D.温度特性

3.光端机包括有（BD）。

A.光纤传输系统B.光发射机

C.光驱D.光接收机

4.测距方法主要包括（ABC）。

A.扩频法测距B.带外法测距

C.带内开窗测距D.自动调度

5.对于调频分多路信号所用的激光器参数有如下哪些（ABCD）。

A.输出光功率大于3mWB.张弛震荡频率大于13GHz

C.RIN＜-155dB/HzD.最高调制频率2～3GHz

4.EPON系统的互通可以分为（ACD）。

A.EPON基本功能的互通

B.多点控制MAC子层的基本功能互通

C.业务承载相关功能的互通以及运行

D.运行、管理和维护功能的互通

5.线路码的主要性能参数有（ABCD）。

A.码速提升率RB.最大同码连续数N

C.误码增值系数GD.冗余度

三、填空题（10题，每题3分，共30分）

2.光纤很细，质量很轻，便于搬运和施工。成缆后，6～12芯光缆外径约12mm，重量约为150kg/km，而标准同轴电缆外径为47mm，18管同轴电缆重量为11t/km。

3.当前，光纤接入网的日益普及使用得楼内用的光缆的需求不断增长，对于楼内分支型用户光缆的主要要求是：结构简单、分支方便、接续快捷、施工费用低等。

4.辅助系统包括管理系统、公务通讯系统、自动倒换系统、告警处理系统和电源供给系统等。

5.目前我国的CATV系统传输带宽国标只到300MHz，行标只到450MHz，550MHz和750MHz，系统的频率配置正在制定标准。

6.光网络是承载光信号传输的实体。光纤通信对光网络的具体技术要求是：业务格式透明、传输距离长、传输速度高、传输容量大、组网灵活、可靠的网络保护等。

7.EPON系统功能的实现离不开各种关键技术，这些技术主要包括测距、系统同步、QoS以及动态带宽分配等。

8.光网络器件的基本性能有插入损耗、回波损耗、偏振相关损耗、消光比、隔离度。

9.非重构型OADM性能可靠、延时小、造价低，但是灵活性差。

10.光纤光栅的滤波特性：通带平坦、过滤带陡峭、阻带抑制高度、信道间隔非常小、温度稳定性优良、便于设计制造、成本功效高等优先。

9.光纤光栅的典型指标为：1560 nm的温度系数为0.01 nm/℃，滤波器滚降斜率为150 Db/nm，带外抑制比可达50 dB。

10.EDFA已成为光纤通信、光缆电视、光信息网络系统中的关键设备之一。

四、名词解释（5题，每题3分，共15分）

2.光栅是指在一块能够投射或反射的平面上蚀刻平行且等距的槽痕，形成许多具有相同间隔的狭缝的器件。

3.光的散射是指光通过密度或折射率等不均的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光。

4.组合二次差拍是指在多频道传输系统中，由于设备非线性传输特性中的二阶项引起的所有互调产物。

5.光接收机的灵敏度是指在满足给定信噪比指标的条件下，光接收机需要的最小接收功率。

4.光接收机的动态范围是指光接收机灵敏度与最大可允许输入光功率的电平差。

5.组合三次差拍是指在多频道传输系统中，由于设备非线性传播特性中的三阶项引起的所有互调产物。

五、简答题（3题，每题6分，共18分）。

1.在光发射电路中，由于光纤通信系统的传输媒介是光纤，因此作为光源的发光器件，因满足哪些要求？

（1）发射的光波波长应位于光纤的三个低损耗窗口，即0.58μm、1.31μm和1.55μm波段。

（2）体积小，与光纤之间有较高的偶和效率。

（3）可以进行光强调制。

（4）可靠性高，工作寿命长，工作稳定性好，具有较高的功率稳定性、波长稳定性和光谱稳定性。

（5）发射的光功率足够高，以便传输较远的距离。

（6）温度稳定性好，即温度变化时，输出光功率以及波长变化应在允许的范围内。

3.光纤连接器应用的具体位置的实例包括哪些地方。

（1）设备与局域网络的接口。

（2）与建筑物内短的数据线路的连接。

（3）在一个建筑物内部的光信号分配的接线板的连接。

（4）一个通信系统进入一座建筑物的连接。

（5）网络与终端设备的连接等。

3.OADM的主要功能可以简单的概括为哪些？

1）光信号直通能力。

2）光通道的上路和下路能力。

3）支配功能：端口对不同通道的选接能力。

4）组网的自愈保护倒换能力。

5）对信号的不平坦进行功率均衡。

6）贵光信号进行放大。