光纖通信原理試題_1,參考答案.doc

1、光纖通信原理試題_1,參考答案.doc 光纖通信原理試題1 參考答案 一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 1 分，共 10 分） 在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均無分。 1. 光纖通信指的是（ b ） a 以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式； b 以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式； c 以光波作載波、以電纜為傳輸媒介的通信方式； d 以激光作載波、以導(dǎo)線為傳輸媒介的通信方式。 2.已知某 si-pin 光電二極管的響應(yīng)度 r 0 0.5 a/w，一個(gè)光子的能量為 2.2410 19 j，電子電荷量為 1

2、.610 19 c，則該光電二極管的量子效率為（ ） a.40 b.50 c.60 d.70 r 0 =e 錯(cuò)誤!未找到引用源。 /hf 3.stm-4 一幀中總的列數(shù)為（ ） a.261 b.270 c.2614 d.2704 4.在薄膜波導(dǎo)中，要形成導(dǎo)波就要求平面波的入射角1 滿足（ ） a.c131c12 b.1=0c.1c13c12 d.c12190 5.光纖色散系數(shù)的單位為（ ） a.ps/km b.ps/nm c.ps/nm.km? d.nm/ps?km 6.目前摻鉺光纖放大器的小信號(hào)增益最高可達(dá)（ ） a.20 db b.30 db c.40 db d.60 db 7.隨著激光器

3、使用時(shí)間的增長，其閾值電流會(huì)（ ） a.逐漸減少 b.保持不變 c. 逐漸增大 d.先逐漸增大后逐漸減少 8.在階躍型（弱導(dǎo)波）光纖中，導(dǎo)波的基模為（ ） a.lp00 值為 0 b.lp01 c.lp11 為第一高次模 d.lp12 9.在薄膜波導(dǎo)中，導(dǎo)波的截止條件為（ ） a. 0 c b.0c c.00 d.01.55m 10.edfa 在作光中繼器使用時(shí)，其主要作用是（ ） a. 使光信號(hào)放大并再生 ? b.使光信號(hào)再生 c.使光信號(hào)放大 d.使光信號(hào)的噪聲降低 二、填空題（本大題共 20 小題，每小題 1 分，共 20 分） 請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的空格中填上正確答案。錯(cuò)填、不填均無分。 1.根

4、據(jù)傳輸方向上有無電場(chǎng)分量或磁場(chǎng)分量，可將光（電磁波）的傳播形式分為三類：一為_tem_波；二為 te 波；三為 tm 波。 2.對(duì)稱薄膜波導(dǎo)是指敷層和襯底的_ 折射率相同_的薄膜波導(dǎo)。 3.光學(xué)諧振腔的諧振條件的表示式為 _ 錯(cuò)誤! 未找到引用源。_。qlcn 2= l 4.漸變型光纖中，不同的射線具有相同軸向速度的這種現(xiàn)象稱為_ 自聚焦_現(xiàn)象。 5.利用_ 光_并在光纖中傳輸?shù)耐ㄐ欧绞椒Q為光纖通信。 6.在 pin 光電二極管中，p 型材料和 n 型材料之間加一層輕摻雜的 n 型材料，稱為 本征層（i ）層。 7. 光源的作用是將 電信號(hào)電流變換為光信號(hào)功率 ；光檢測(cè)器的作用是將 光信號(hào)功

5、轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電流 。 8.光發(fā)射機(jī)的消光比為_e xt =_。 9.光纖通信系統(tǒng)中的監(jiān)控信號(hào)除可借助光纜中的 金屬導(dǎo)線傳輸外，還可利用 光纖來傳輸。 10.在薄膜波導(dǎo)中，導(dǎo)波的特征方程是_2k 1x d-2 f 12 -2 f 13 =2m _。 11.edfa 在光纖通信系統(tǒng)中的主要應(yīng)用形式有： 作前置放大器、作發(fā)射機(jī)的_ 功率放大器_和 作光中繼器。 12.edfa 的工作波長范圍是_1.531 。56um。 13.光纜主要由 纜芯、 加強(qiáng)元件_和 外護(hù)層等幾部分組成。 14.形成光纖損耗的原因很多，歸結(jié)起來主要包括兩大類：_ 吸收損耗_和 散射損耗。 15.ld 適用于 長距離、 大容量

6、_的光纖傳輸系統(tǒng)。 16.在保證達(dá)到系統(tǒng)誤碼率指標(biāo)條件下，測(cè)得接收機(jī)的最低輸入光功率為 0.1w，則該接收機(jī)的接收靈敏度為_-40 ？_dbm。 17.對(duì)光隔離器的主要要求是： 插入損耗低和_ 隔離性好_。 18. 目前光纖通信所用光波的光波波長范圍為: 0.81.8m ,屬于電磁波譜中的 近紅外區(qū) 。 19. edfa 作前置放大器使用時(shí)，要求其有_ 高增益_和 低噪聲的特性。 三、名詞解釋題（本大題共 5 小題，每小題 3 分，共 15 分） 31.弱導(dǎo)波光纖 纖芯折射率 n1 稍大于包層折射率 n2 的光纖。 32.受激吸收 物質(zhì)在外來光子的激發(fā)下，低能級(jí)上的電子吸收了外來光子的能量，而

7、躍遷到高能級(jí)上，這個(gè)過程叫做受激吸收。 33.apd 的雪崩倍增因子 g=i m /i p i m 有雪崩倍增時(shí)光電流的平均值。i p 無雪崩倍增時(shí)光電流的平均值。g 再 再 40100 之間。 34.誤碼率 ber= 35. 光纖的典型結(jié)構(gòu)是 多層同軸圓柱體，它由纖芯、包層和涂覆層三 部分組成。 。 四、簡答題（本大題共 5 小題，每小題 7 分，37 小題 8 分，共 35 分） 1.分別畫出半導(dǎo)體發(fā)光二極管（led）和半導(dǎo)體激光器（ld）的典型輸出特性曲線，并在 ld 的曲線上標(biāo)出閾值電流點(diǎn)及熒光區(qū)和激光區(qū)的范圍。 2.階躍型光纖中，導(dǎo)波特性參數(shù) u、w 的名稱和計(jì)算公式分別是什么？ 答

8、 答 導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù) u, 數(shù) 導(dǎo)波的徑向歸一化衰減常數(shù) w;u= 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤!未找到引用源。k 0 2 n 1 2 -錯(cuò)誤!未找到引用源。 2 w= 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 2 -錯(cuò)誤!未找到引用源。 3.光纖通信系統(tǒng)對(duì)光發(fā)射機(jī)有哪些要求？ 答：1) 有合適的輸出光功率 一般在 0.01 沒 沒 w5mw; 2) 有較好的消光比 e xt =10% ；3) 調(diào)制特性好 4.什么是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)？ 當(dāng)光照射到半導(dǎo)體的 p-n 結(jié)上時(shí)若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價(jià)帶的電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，即產(chǎn)生光生

9、載流子，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。 5.在光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要涉及哪些系統(tǒng)部件的選擇？ 答：1 ）工作波長的選擇 2 ）光源的選擇 3 ）光電檢測(cè)器的選擇 4 ）光導(dǎo)纖維的選擇。 五、計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 10 分，共 20 分） 1.已知階躍型光纖的 n11.51，n21.48，光纖長度為 l10 km。 求：（1）光線在纖芯和包層分界面上產(chǎn)生全反射時(shí)入射角1 變化的范圍； （2）光線在光纖端面上的最大入射角max； （3）該光纖的最大時(shí)延差 。 解：（1 ）（自己做的）sin c =n2/n1 所以臨界角 c =arcsinn2/n1=78.56。 。 由題意知 當(dāng) c 190。 。 可以產(chǎn)生全反射。 （ （2 ）因?yàn)?sinmax=n 1 * 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 錯(cuò)誤!未找到引用源。 (3) 1 *sin c =ln 1 2 /cn 2 最小時(shí)延 錯(cuò)誤!未找到引用源。=l/v 1 =ln 1 /c 錯(cuò)誤!未找到引用源。 ln 1 2 /cn 2 - ln 1 /c =(ln 1 2 -ln 1 n 2 )/cn 2 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 2.已知某光纖通信系統(tǒng)的光發(fā)射機(jī)輸出光功率為 0 .5 mw，光纖傳輸損耗為 0.35 db/km，