光纤名解简答

一名词解释1、横电磁波主（TEM波）：在传播方向上没有电场和磁场分量2、横电波（TE波）：在传播方向上有磁场分量但无电场分量3、横磁波（TM波）：在传播方向上有电量分量但无磁场分量4、模式：即为能够独立存在的电磁场的结构形式5、轴向相位常数：各模式沿波导轴向传播的相位常数。6、截止波长：导波处于截止临界状态时，所对应的波长即为该导波的截止波长7、渐变型光纤：纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤8、弱导波光纤：当n1与n2差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤9、最佳折射指数分布：可以消除模式色散的n（r）分布，称为最佳折射指数分布10、本地数值孔径：渐变型光纤纤芯某点r处的光线的数值孔径，称为该点的本地数值孔径，记作NA(r)11、单模光纤：是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤12、色散：光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象就被称为色散13、粒子数反转分布：高能级的粒子密度大于低能级的粒子密度，这是粒子数反常态的分布即是粒子数反转分布14、直接调制：直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流15、自发辐射：处于高能级的电子在未受到外界激发的情况下，自发地跃迁到低能级的过程16、响应时间：指半导体光电二极管产生的光电流随入射光信号变化快慢的状态17、暗电流：在无光的情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流18、mBnB码：又称分组码，它是把输入信码流中每m比特码分为一组，然后变换为n比特，且nm19、插入比特码：这种码型是将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入1个比特码20、误码率：误码率BER=错误接收的码元数/传输的码元总数21、抖动：数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离22、网络节点接口：传输设备和网络节点间的接口23、段开销：STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，用于网络运行、管理和维护24、同向泵浦：输入光信号与泵浦光源输出的光波，以同一方向注入掺铒光纤25、功率增益：功率增益＝10log（输出光功率/输入光功率）（dB）二、1、光纤通信的主要优点有哪些？(1)传输频带宽，通信容量大(2)传输损耗小(3)抗电磁干扰能力强(4)线径细、重量轻(5)资源丰富2、薄膜波导中的最低工作模式是哪种，如何确定？薄膜波导中的最低工作模式是TE0模，因为在所有的导波模式中，TE0模的截止波长最长3、按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪二种形式，解释其含义？一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤，纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤。渐变型光纤，纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤。4、按照纤芯中传输模式的多少来分，光纤可分为哪二种形式，解释其含义？一般可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤在给定的工作波长下，只能传输一种模式。多模光纤是在给定的工作波长下，能传输多种模式的介质波导。5、按几何光学射线理论，阶跃光纤中的光射线主要有哪几种，解释其含义？主要有子午射线和斜射线。子午面上的光射线，在一个周期内和该中心轴相交两次，或为锯齿形波前进。这种射线称为子午射线，简称子午线。斜射线不在一个平面里，是不经过光纤轴线的射线。6、什么是导波的截止状态？导波处于截止的临界状态时，其传输常数等于什么？当β＜k0n2时，辐射损耗将进一步增大，使光波能量不再有效地沿光纤轴向传输，这时，即认为出现了辐射模，导波处于截止状态。传输常数β＝k0n2是导波截止的临界状态。7、什么是渐变型光纤的最佳折射指数分布，写出平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式？光射线的轨迹将不再是直线而是曲线。如果选用合适的n（r）分布，就有可能使芯子中的不同射线，以同样的轴向速度前进，从而可减少光纤中的模式色散。可以消除模式色散的n（r）分布，称为最佳折射指数分布。表达式为n（r）＝n（0）[1-2Δ（r/a）2]1/28、什么是单模光纤的双折射现象？理论上单模光纤中只传输一个基模，但实际上，在单模光纤中有两个模式，即横向电场沿y方向极化和沿x方向极的两个模式，它们的极化方向互相垂直，这两种模式分别表示为LP0y1和LP0x1。在理想的轴对称的光纤中，这两个模式有相同的传输相位常数β，它们是相互简并的。但在实际光纤中，由于光纤形状、折射率、应力等分布的不均匀，将使两种模式的β值不同，形成相位差Δβ，简并受到破坏。这种现象叫做双折射现象。9、什么是光纤的色散，为什么说光纤的色散会限制系统的通信容量？光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象就被称为色散。光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。10、光与物质相互作用时，存在哪三种不同的基本过程？自发辐射、受激吸叫、受激辐射11、什么是粒子数反转分布状态？高能级的粒子密度大于低能级的粒子密度，这是粒子数反常态的分布即是粒子数反转分布12、构成激光振荡器必须具备的条件是什么？1、必须有能够产生激光的工作物质；2、必须有能够使工作物质处于粒子反转分布状态的激励源；3、必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。13、什么是激光器的阈值条件，并写出表达式？要使激光器产生自激振荡，最低限度应要求激光器的增益刚好能抵消它的衰减。我们就将激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的阈值条件。表达式为Gt=a=ai+(1/2l)ln(1/r1r2)14、激光器的温度变化对阈值电流有什么影响？阈值电流随温度的升高而加大，而阈值电流越大，在同样输入信号情况下，输出功率降低。15、实现光源调制的主要方法能哪两类，解释其含义？光源调制方法有以下两类：一类是直接调制，即直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流。另一类是间接调制，即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制。16、什么是光发射机消光比，一般要求指标是多少？消光比Ext=全“0”码时的平均光功率P0/全“1”码时的平均光功率P1，一般要求Ext=10%17、光电检测器在光纤通信系统中的作用是什么？光接收机中将光信号转换为电信号18、什么是半导体的光电效应？光照射在半导体的P-N结上，若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸叫光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即光电子－空穴对。总起来又称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场作用下，在外电路中出现光电流，从而在电阻R上有信号电压输出。这样，就实现了输出电压即随输入光信号变化的光电转换作用。19、什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应？雪崩光电二极管的雪崩倍增效应，是在二极管的P－N结上加高反向电压，在结区形成一个强电场，在高场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的电子得到能量，越过禁带到导带，产生了新的电子－空穴对，新产生的电子－空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子－空穴对…….如此循环下去，像雪崩一样地发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。20、光接收机中主放大器的作用是什么？作用有两方面：1、将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平2、它还是一个增益可调节的放大器21、光接收机中均衡器的主要作用是什么？使经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形。例如后面附录将讨论的升余弦频谱脉冲。说得具体一点就是，经过均衡以后的波形，在本码判决时刻，波的瞬时值应为最大值；而这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为零。这样，即使经过均衡以后的输出波形仍有拖尾，但是这个拖尾在邻码判决的这个关键时刻为零，从而不干扰对邻码的判决。22、光接收机中的辅助电路主要包括哪几部分？1、钳位电路2、温度补偿电路3、告警电路23、光接收机噪声的主要来源是什么？主要包括两大类，一类为光电检测器引入的噪声，其包括1、量子噪声2、光电检测器的暗电流噪声3、雪崩管倍增噪声。另一类为光接收的电路噪声。24、什么是量子噪声，能否避免？由于光波的传播是由大量光量子（光子）传播来进行的。这样大量的光量子其相位都是随机的。因此，光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数，是在一个统计平均值附近浮动，因而产生了噪声。从噪声产生的过程看出，这种噪声是顽固地依附在信号上的，用增加发射光功率，或采用低噪声放大器都不能减少它的影响。不可避免25、什么是光纤通信系统中的监控系统，主要监测的内容是什么？监视控制系统简称监控系统。主要监测的内容包括：1、在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求2、各个光中继器是否有故障3、接收光功率是否满足指标要求4、电源的寿命5、电源是否有故障6、环境的温度、湿度是否在要求的范围内。26、光定向耦合器在光纤通信系统中的主要作用是什么？在光纤通信系统中光纤测试中，经常要遇到需要从光纤的主传输信道中取出一部分光，作为监测、控制等使用，也有时需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输，在上述情况下，都需要定向耦合器来完成。27、光隔离器在光纤通信系统中的主要作用是什么？对它的要求是什么？保证光信号只能正向传输的器件，避免线路中由于各种因素而产生的反射光再次进入激光器，而影响了激光器的工作稳定性。对它的主要要求是：插入损耗低、隔离性能好。28、光纤通信系统中监控信号可以采用频分复用方式，为什么？从对数字信号的频域分析来看，光纤通信中的主信号（高速数字信号）功率谱密度是处在高频段位置上，其低频分量很小，几乎为零，而监控信号（低速数字信号）的功率谱密度，则处在低频段位置。两种信号同时在光纤中传输，但传输速率不同。称为频分复用传输方式。29、什么是数字信号的抖动，抖动的程度用什么来表示？数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离称为抖动。抖动程度原则上可以用时间、相位、数字周期来表示。现在多数情况是用数字周期来表示。30、什么是UI，一个UI表示的含义是什么？一个码元的时隙为一个单位的间隔，用符号UI来表示。一个UI就是一个比特传输信息所占的时间。31、产生抖动的原因主要有哪些？原因有以下几种：1、由于噪声引起的抖动2、时钟恢复电路产生的抖动3、其他原因引起的抖动。32、什么是最大中继距离，它主要受哪些因素的影响，为什么？最大中继距离是指在光发射机和光接收机之间，不设中继器时的最大距离。主要受四个因素影响：1、发射机耦合入光纤的功率PT。从物理概念上容易理解，在其他条件不变的情况下，光功率越大，传输距离越长。2、光接收机灵敏度Pmin。由于光接收机灵敏度的定义，是在满足系统误码率指标要求下的最低接收光功率。显然，在其他条件下不变的情况下，接收机灵敏度越高，传输距离越长。3、光纤的每公里衰减系数a。若光纤的每公里损耗a越大，则光源损失在光纤上的功率越大，显然，光能在光纤中传输的距离越短。4、光纤的色散。若光纤的色散大，则经过相同距离的传输出现的波形失真越严重；传输距离长，波形失真更加严重。在数字光纤通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使光接收机灵敏度降低。33、写出光纤损耗限制系统最大中继距离的计算公式，说明式中各符号的含义？PT＝（（Pmin+L*a+L*ai+(6~8)）dB，式中PT为发射入纤光功率；光接收机灵敏度Pmin；光纤每公里损耗a；每公里平均接头损耗ai。34、SDH的基本特点？1、SDH网是由一系列SDH网络单元（NE）组成。2、具有全世界统一的接口标准。3、有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM－N4、帧结构是块状的，其中安排了丰富的管理比特，可在全程范围内实现管理和操作。5、SDH网可以兼容现在PDH中的两种（北美和欧洲）码速率进入SDH帧结构中。6、由于SDH网中采用同步复用方式和复用块结构，因此，在帧结构中各种不同等级的码流是有规律排列的，而且与网络是同步的。35、根