光纤通信期末考试简答

14、数字光接收机中主放大器放大器的作用是什么 答：主放大器一般是多级放大器，它的作用是：

（1）提供足够的增益

（2）并通过它实现自动增益控制(AGC)，使输入光信号在一定范围内变化时， 输出电信号保持恒定。

15、数字光接收机中均衡和再生电路的主要功能是什么答：均衡的功能：

1、对经光纤传输、光/电转换和放大后已产生畸变(失真)的电信号进行补偿； 2、使输出信号的波形适合于判决(一般用具有升余弦谱的码元脉冲波形)，以消除码间干扰，减小误码率。

再生电路包括：判决电路和时钟提取电路。功能是从放大器输出的信号与噪声混合的波形 中提取码元时钟，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。

16、数字光接收机中的前置放大器常用类型有哪些各有什么特点

答：数字光接收机中的前置放大器常用类型有：双极型晶体管前置放大器、场效应管前置放大器和跨阻型前置放大器三种类型。

双极型晶体管前置放大器的主要特点是输入阻抗低， 电路时间常数RC小于信号脉冲宽度T，因而码间干扰小，适用于高速率传输系统。

场效应管前置放大器的主要特点是输入阻抗高， 噪声小，高频特性较差，适用于低速率传输系统。

跨阻型前置放大器最大的优点是改善了带宽特性和动态范围，并具有良好的噪声特性。

17、数字光接收机的灵敏度指的是什么其大小主要取决于哪些因素

答：灵敏度是指在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率〈P〉 ，并以dBm为单位。由定义得到

Pr?10lg[P10min?3(W)](dBm)

它是衡量光接收机质量的综合指标，反映接收机调整到最佳状态时，接收微弱光信号的能力。

灵敏度主要取决于以下三个因素：

①组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声； ②传输速率、光发射机的参数和光纤线路的色散的影响；

③系统要求的误码率或信噪比。

18、理想光接收机的灵敏度是指什么

答：假设光检测器的暗电流为零，放大器完全没有噪声，系统可以检测出单个光子形成的 电子-空穴对 所产生的光电流， 这种接收机称为理想光接收机。

理想光接收机的灵敏度只受到光检测器的量子噪声的限制，因为量子噪声是伴随光信号的随机噪声，只要有光信号输入，就有量子噪声存在。这是光接收机可能达到的最高灵敏度，这个极限值是由量子噪声决定的，所以也称为量子极限。

19、数字光纤通信系统对线路码型的主要要求有哪些

答：数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有： (1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰， 有利于提高光接收机的灵敏度。

(2) 能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“１”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0”码的分布均匀， 保证定时信息丰富。

(3) 能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余码，以免占用过大的带宽。

20、在进行mBnB码的编码中，什么是码字代数和nB码的选择原则是什么

答：(1) 码字代数和WDS：在nB码的码字中，用“-1”代表“0”码，用“+1”代表“1”码，整个码字的代数和即为WDS。

(2) nB码的选码规则：尽可能选用码字代数和|WDS|最小的码字，禁止使用|WDS|最大的码字。

21、简述mBnB码的优缺点。

答：mBnB码是一种分组码，设计者可以根据传输特性的要求确定某种码表。

优点是：

(1) 码流中“0”和“1”码的概率相等， 连“0”和连“1”的数目较少，定时信息丰富；

(2) 高低频分量较小，信号频谱特性较好，基线漂移小； (3) 在码流中引入一定的冗余码， 便于在线误码检测。

缺点是：传输辅助信号比较困难。因此，在要求传输辅助信号或有一定数量的区间通信的设备中，不宜用这种码型。

22、受激辐射和自发辐射产生的光的特点有何区别

答：受激辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同，这种光称为相干光。 自发辐射光是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生的，其频率和方向分布在一定范围内，相位和偏振态是混乱的，这种光称为非相干光。

23、光电检测器的检测方式有哪两种简述各自含义及其特点。 答：光电检测器的检测方式有直接检测和外差检测两种。

（1）直接检测是指用检测器直接把光信号转化为电信号。这种检测设备简单，经济实用，是当前光纤通信系统普遍采用的方式。

（2）外差检测要设置一个本地振荡器和光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差拍而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换为电信号。这种检测方式具有很高的接收灵敏度。但是需要频率非常稳定、相位和偏振方向可控制、谱线宽度很窄的单模激光源。

24、简述色散的定义及种类，并说明各种类型色散的成因及其决定因素。

答：色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。

色散的种类：模式色散、材料色散和波导色散三种。

模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生。取决于光纤折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。

材料色散是由于光纤折射率随波长改变，以及模式的内部不同波长成分的光，其时间延迟不同而产生。取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。

波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的。取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。

25、根据下图阐述光纤损耗的机理。

1005010510.50.10.050.01－1km损耗 / (dB·)实验红外吸收瑞利散射紫外吸收波导缺陷0.81.01.2波长? / m1.41.6单模光纤损耗谱

答：这是单模光纤的损耗谱，图中示出了各种机理产生的损耗与波长的关系，这些机理包括吸收损耗和散射损耗两部分。

（1）吸收损耗：是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。

由材料电子跃迁引起的吸收带发生在紫外（UV）区，由分子振动引起的吸收带发生在红外（IR）区，由于SiO2是非晶体材料，两种吸收带从不同方向伸展到可见光区。由此产生的固有吸收很小，在~μm波段，小于km，在~μm波段，小于km。

光纤中的杂质主要有过渡金属（例如Fe，Co，Cu）和氢氧根（OH）离子，这些杂质是早期实现低损耗光纤的障碍。由于技术的进步，目前过渡金属离子的含量已经降低到其影响可以忽略的程度。由氢氧根（OH）离子产生的吸收峰出现在μm、μm和μm波长，其中以μm的吸收峰影响最为严重。

（2）散射损耗：主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。

结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。

瑞利散射损耗与波长四次方成反比，是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论

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