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光纤通信

C/N=25.45 dB。

(2)当每个信道的调制指数增加到7％时，m?0.07?32-13 dBm时，热噪声是主要的噪声，此时

0.5?0.4，当接收光功率减少到

C0.5(m?gP)2? N4kTFB/Req所以，C/N=23.37 dB。

7-1 EDFA工作原理是什么?有哪些应用方式?

答 掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理：在掺铒光纤(EDF)中，铒离子有三个能级：其中能级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，铒离子很快返回到能级2。如果输入的信号光的能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的铒离子将跃迁到基态(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能量的结果。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。

EDFA的应用，归纳起来可以分为三种形式：

(1)中继放大器。在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长传输距离。 (2)前置放大器。此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收 灵敏度。作为前置放大器，要求噪声系数尽量小。

(3)后置放大器。此放大器置于光发射机后面，以提高发射光功率。对后置放大器的 噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数。

7-2对于980 nm泵浦和1480 nm泵浦的EDFA，哪一种泵浦方式的功率转换效率高?哪一种泵浦的噪声系数小?为什么?

答 980 nm泵浦方式的功率转换效率高，980 nm泵浦的噪声系数小，因为更容易达到激发态。

7-3 一密集波分复用系统，复用信道的波长间隔为0.8 nm，光源的发射光谱为高斯型，3 dB宽度为0.15 nm，求中心频率为1552.52 nm和1553.32。nm的两个信道的串扰是多少? 解 信道之间串扰示意于下图，其中纵坐标为光谱密度，横坐标为波长，两根纵向虚 线对应的横坐标从左向右分别为1552.52 nm和1553.32 nm。

因为已知光源的光谱为高斯型，即

0.82)]??347.4dB 10lg[exp(?2?0.004光纤通信

其3 dB宽度为0.15 nm，即单边3 dB宽度为0.075 nm，代人上式可得：

0.0752 ?3?10lg[exp(?)]

2?2由此得到，??0.004nm。 两个信道之间的波长间隔为 1553.32-1552.52=0.8 nm 两信道之间的串扰对称相等，串扰值为

220.8210lg[exp(?)]??347.4dB

2?0.004 7-4光交换有哪些方式?

答 光交换主要有三种方式：空分光交换、时分光交换和波分光交换。

空分光交换的功能是使光信号的传输通路在空间上发生改变。空分光交换的核心器件 是光开关。光开关有电光型、声光型和磁光型等多种类型，其中电光型光开关具有开关速 度快、串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。

时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的。时分复用是把时 间划分成帧，每帧划分成N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一条光纤 上。为了实现时隙互换，首先使时分复用信号通过分接器分离出各路信号，然后使这些信 号通过不同的光迟延元件，最后用复接器把这些信号重新组合起来。

波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法 实现交换功能的。为了实现波分交换，N条输入光纤承载的波分复用光信号首先分别通过 解复用器(分波器)分为W个不同波长的光信号，然后所有N×W个波长用空分光交换器 进行交叉连接，最后由复用器(合波器)复接到N条输出光纤上。在没有波长变换器的条件 下，需对应每个波长配置一个空分交换器，所以共需W个。 7-5光弧子通信的原理是什么?

答 光弧子是经光纤长距离传输后，其宽度保持不变的超短(ps数量级)光脉冲。光弧 子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光弧子作为载体的通信 方式称为光弧子通信。光弧子通信的传输距离可达上万千米，甚至几万千米，目前还处于 试验阶段。

光弧子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲，即光弧子流，作为信息的载体进入光调 制器，使信息对光弧子流进行调制。被调制的光弧子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后， 进入光纤进行传输。为克服光纤损耗引起的光弧子减弱，在光纤线路上周期地插入EDFA， 向光弧子注入能量，以补偿因光纤传输而引起的能量消耗，确保光弧子稳定传输。在接收 端，通过光检测器和解调装置，恢复光弧子所承载的信息。