光纖通信A卷-答案

1、承諾：我將嚴(yán)格遵守考場(chǎng)紀(jì)律，知道考試違紀(jì)、作弊的嚴(yán)重性，還知道請(qǐng)他人代考或代他人考者將被開除學(xué)籍和因作弊受到記過及以上處分將不授予學(xué)士學(xué)位，愿承擔(dān)由此引起的一切后果。專業(yè) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生簽名： 華東交通大學(xué)20082009學(xué)年第一學(xué)期考試卷試卷編號(hào)：（A）卷 光纖通信 課程 課程類別：必修開卷(范圍)（）：教材考試日期： 12月8日題號(hào)一二三四五六七八九十總分累分人簽名題分101020202020100得分考生注意事項(xiàng)：1、本試卷共 7 頁(yè)，總分100分，考試時(shí)間120分鐘。2、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和草稿紙帶出考場(chǎng)。得分評(píng)閱人 一、填空題(每空1分，共10分) 1.目前光纖通信

2、的長(zhǎng)波長(zhǎng)低損耗工作窗口是1.31 m和1.55m。2.零色散位移光纖是指工作波長(zhǎng)為 1.55m的單模光纖，在該波長(zhǎng)上可以獲得最低損耗和最小色散。13.隨著半導(dǎo)體激光器溫度的上升，其輸出功率會(huì) 降低 。4.半導(dǎo)體激光器中光學(xué)諧振腔的作用是提供必要的光反饋以及進(jìn)行 頻率選擇 。5.雪崩光電二極管具有_雪崩_效應(yīng)，使光電流在二極管的內(nèi)部就獲得了倍增。6.目前研制的光放大器可分為 半導(dǎo)體光放大器 和 光纖放大器 兩類。7.EDFA噪聲系數(shù)的定義式為 放大器輸入的信噪比/放大器的輸入信噪比 。8. EDFA中光耦合器的主要作用是將 輸入光信號(hào) 和 原泵浦光 混合起來。9.眼圖的張開度受噪聲和碼間干擾的影

3、響。10.光和物質(zhì)相互作用時(shí)，存在的三種基本躍遷過程是自發(fā)輻射、受激吸收 和 受激輻射 。二、單項(xiàng)選擇題 (每題1分，共10分) 得分評(píng)閱人1.為了使雪崩光電二極管正常工作，在其PN結(jié)上應(yīng)加（D）A.高正向偏壓 B.低正向偏壓 C.低反向偏壓 D.高反向偏壓2.不屬于無(wú)源光器件的是（B）A.光定向耦合器B.半導(dǎo)體激光器C.光纖連接器D.光衰減器3.階躍型光纖中數(shù)值孔徑的計(jì)算式為（C）A. B. C. D.4.EDFA的泵浦光源的典型工作波長(zhǎng)為（B）A.850 nm B.980 nm C.1310 nm D.1550 nm5.半導(dǎo)體激光二極管(LD)的一個(gè)缺點(diǎn)是（B）A光譜較寬B溫度特性較差C與

4、光纖的耦合效率較低 D平均發(fā)光功率較小6.為了得到較高的信噪比，對(duì)光接收機(jī)中的前置放大器的要求是( D )A高增益B低噪聲C低增益、低噪聲D高增益、低噪聲7.不屬于影響接收靈敏度的因素是（A）A.光發(fā)送消光比B.光電檢測(cè)器的響應(yīng)度C.平均發(fā)送光功率D.光接收噪聲8.已知某Si-PIN光電二極管的響應(yīng)度R00.5 A/W，一個(gè)光子的能量為2.24×1019 J，電子電荷量為1.6×1019 C，則該光電二極管的量子效率為（）A.40 B.50 C.60 D.709.隨著激光器使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其閾值電流會(huì)（C）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1

5、0.光纖色散系數(shù)的單位為（C）A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm·km D.nm/ps·km三、名詞解釋(每題4分，共20分) 得分評(píng)閱人1.SCM副載波調(diào)制（SCM，Subcarrier modulation）。首先用信息信號(hào)調(diào)制一個(gè)比基帶信號(hào)最高頻率高幾倍的載波，然后用該載波信號(hào)再去調(diào)制光波。因?yàn)樾盘?hào)是用光波傳輸?shù)?，載波對(duì)光波而言只扮演著副載波的作用，所以這種技術(shù)就稱為副載波調(diào)制。2.OTDR光時(shí)域反射儀OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）。OTDR是利用光線在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成

6、的精密的光電一體化儀表。3.光孤子通信光孤子通信是一種全光非線性通信方案，其基本原理是光纖折射率的非線性（自相位調(diào)制）效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件（光纖的反常色散區(qū)及脈沖光功率密度足夠大）下，光孤子能夠長(zhǎng)距離不變形地（在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變）在光纖中傳輸。4.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布在熱平衡狀態(tài)下，粒子數(shù)按能態(tài)的分布遵循玻耳茲曼分布律：處于高能態(tài)的原子數(shù)N2總是遠(yuǎn)少于處于低能態(tài)的原子數(shù)N1（N1 >> N2），并且能級(jí)間距越大，兩能級(jí)上原子數(shù)的這種差別就越懸殊；要實(shí)現(xiàn)光放大過程，必須滿足N2>>N1，而這種分布顯然是違背玻

7、耳茲曼分布規(guī)律的，將N2>>N1 這種分布方式稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。5.閾值當(dāng)受激發(fā)射使腔體得到的放大增益等于腔體損耗時(shí)滿足受激發(fā)射使腔體得到的增益 = 腔體損耗四、簡(jiǎn)答題(每題4分，共20分)得分評(píng)閱人1. 什么是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)？答：當(dāng)光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上是，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)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，即產(chǎn)生光生截流子，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。2.激光器諧振腔內(nèi)激光振蕩是如何產(chǎn)生的？3.什么是正色散，什么是負(fù)色散，并闡述色散補(bǔ)償技術(shù)的原理。短波長(zhǎng)的光（紫光/ 高頻）比長(zhǎng)波長(zhǎng)的光（紅光/

8、 低頻）傳播速度快叫正色散短波長(zhǎng)的光（紫光/ 高頻）比長(zhǎng)波長(zhǎng)的光（紅光/ 低頻）傳播速度慢叫負(fù)色散4.光纖通信系統(tǒng)對(duì)光發(fā)射機(jī)有哪些要求？（1）偏置電流和調(diào)制電流大小的選擇：足夠的光脈沖幅度，減小光源負(fù)擔(dān)，避開可能發(fā)生自脈動(dòng)的區(qū)域（2）激光器的調(diào)制電路：快的開關(guān)速度，保持良好的電流脈沖波形（3）激光器的控制電路：溫度變化和器件老化對(duì)激光器的影響，自動(dòng)溫度控制電路（ATC），自動(dòng)光功率控制電路（APC）。5.光纖通信系統(tǒng)的總脈沖上升時(shí)間由哪些上升時(shí)間構(gòu)成?光纖通信系統(tǒng)的總上升時(shí)間由光發(fā)射機(jī)、光纖和光接收機(jī)三個(gè)部分組成。 五、計(jì)算與作圖題(每題5分，共20分)得分評(píng)閱人1.一光纖通信系統(tǒng)的光纖損耗為

9、0.35 dB/km，光發(fā)射機(jī)的平均發(fā)送光功率為-1 dBm，全程光纖平均接頭損耗為0.05 dB/km。設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)富裕度為6 dB，無(wú)中繼傳輸距離為70 km。求：（1）滿足上述要求，光接收機(jī)靈敏度至少應(yīng)取多少？（2）若要求系統(tǒng)允許的最大接收功率為10 dBm，則光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍至少應(yīng)取多少？2.畫出用數(shù)字信號(hào)對(duì)LD直接調(diào)制的原理圖。3.假如移動(dòng)交換中心（MSC）信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)信道，設(shè)計(jì)一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)WDM系統(tǒng)的構(gòu)成框圖。4.假如要測(cè)量光接收機(jī)的靈敏度，試畫出測(cè)量示意圖。六、綜合設(shè)計(jì)題(共20分)得分評(píng)閱人設(shè)計(jì)一個(gè)同時(shí)傳送三種不同業(yè)務(wù)信道的系統(tǒng)，它們是聲音、視頻和數(shù)據(jù)。線路長(zhǎng)10km，聲音帶寬4KHz，視頻帶寬4.5MHz，NRZ數(shù)據(jù)速率10Mb/s，要求聲音SNR大于25dB，數(shù)據(jù)BER10-9。要