光纖通信期末考試試卷含答案

1、2、光在光纖中傳輸是利用光的（ 折射 ）原理。5、光纖通信系統(tǒng)中最常用的光檢測(cè)器有：（ PIN光電二極管 ）、（ 雪崩光電二極管 ）。6、要使物質(zhì)能對(duì)光進(jìn)行放大，必須使物質(zhì)中的( 受激輻射 )強(qiáng)于( 受激吸收 )，即高能級(jí)上的粒子數(shù)多于低能級(jí)上的粒子數(shù)。物質(zhì)的這一種反常態(tài)的粒子數(shù)分布，稱(chēng)為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。7、在多模光纖中，纖芯的半徑越( 大 )，可傳輸?shù)膶?dǎo)波模數(shù)量就越多。9、（ 波導(dǎo)色散 ）是指由光纖的光譜寬度和光纖的幾何結(jié)構(gòu)所引起的色散。11、PDH的缺陷之一：在復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中，由于( 開(kāi)銷(xiāo)比特 )的數(shù)量很少，不能提供足夠的運(yùn)行、管理和維護(hù)功能，因而不能滿(mǎn)足現(xiàn)代通信網(wǎng)對(duì)監(jiān)控和網(wǎng)管的要求

2、。12、光接收機(jī)的主要指標(biāo)有光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和（ 靈敏度 ）。13、激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱(chēng)為激光器的（ 閾值條件 ）。14、光纖的（ 色散 ）是引起光纖帶寬變窄的主要原因，而光纖帶寬變窄則會(huì)限制光纖的傳輸容量。15、誤碼性能是光纖數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生誤碼的主要原因是傳輸系統(tǒng)的脈沖抖動(dòng)和（ 噪聲 ）。二、選擇題：（每小題2分，共20分。1-7:單選題，8-10：多選題）4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名為SDH。A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作波長(zhǎng)為（ ）nm波段。A、1310 B、155

3、0 C、1510 D、8507、發(fā)光二極管發(fā)出的光是非相干光，它的基本原理是（ ）。A、受激吸收 B、自發(fā)輻射 C、受激輻射 D、自發(fā)吸收9、要精確控制激光器的輸出功率，應(yīng)從兩方面著手：一是控制（ B ）；二是控制（ D ）。A、微型半導(dǎo)體制冷器 B、調(diào)制脈沖電流的幅度 C、熱敏電阻 D、激光器的偏置電流10、光纖傳輸特性主要有（ AB ）A、色散 B、損耗 C、模場(chǎng)直徑 D 、截止波長(zhǎng)三、簡(jiǎn)答題（1、2題各6分，3題8分，共20分。）1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類(lèi)型？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？由于光纖中傳輸?shù)男盘?hào)包含不同的頻率成分或各種模式成分，在傳輸過(guò)程中，因群速度不同互相散開(kāi)，

4、引起傳輸信號(hào)波形失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱(chēng)為色散。(2分)光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。(2分)從機(jī)理上說(shuō)，光纖色散分為材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。前兩種色散由于信號(hào)不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號(hào)不是單一模式所引起。(2分)2、什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)？答：直接調(diào)制是用電信號(hào)直接調(diào)制光源器件的偏置電流，使光源發(fā)出的光功率隨信號(hào)而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制速率受載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調(diào)制方式。(3分)間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù)光載

5、波通過(guò)光調(diào)制器，電信號(hào)通過(guò)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對(duì)光載波的調(diào)制。間接調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)。(3分)3、畫(huà)圖分析說(shuō)明摻鉺光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答：四、計(jì)算分析題（1、2題各15分，3、4題各5分，共40分）1、某SI型光纖，光纖的芯徑d=2a為100m，折射率n1=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL(zhǎng)=850nm。 （1）計(jì)算該光纖的V參數(shù) （2）估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量（3）計(jì)算該光纖的數(shù)值孔徑（4）計(jì)算該光纖單模工作的波長(zhǎng)2、有一GaAlAs半導(dǎo)體激光器，其諧振腔長(zhǎng)為300，材料折射率

6、n=3.0，兩端的解理面的反射率為0.35。(1)求因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)。(2)求相鄰縱模間的頻率間隔和波長(zhǎng)間隔。(3)若此激光器的中心波長(zhǎng)=1310nm，與此相應(yīng)的縱模序數(shù)。3、設(shè)140Mb/s的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，工作波長(zhǎng)1300 nm，其他參數(shù)如下：發(fā)射光功率為-3dBm，接收機(jī)的靈敏度為-38 dBm （BER=10-9），系統(tǒng)余量為4 dB，連接器損耗為0.5 dB /個(gè)，平均接頭損耗為0.05 dB/km，光纖損耗為0.4 dB/km，試計(jì)算損耗限制傳輸距離。4、分光比為3：1的定向耦合器，假設(shè)從輸入口0輸入的功率為1mW，從輸入口0到輸入口1的插入損耗為1.5dB，求兩個(gè)輸

7、出口的輸出光功率。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題（每空1分，共20分）1、高錕 2、折射 3、強(qiáng)；高4、0.85m 、1.31m 、1.55m5、PIN光電二極管；雪崩光電二極管6、受激輻射；受激吸收7、大8、加強(qiáng)元件(或加強(qiáng)芯) 9、波導(dǎo)色散10、單模光纖11、開(kāi)銷(xiāo)比特12、靈敏度13、閾值條件14、色散15、噪聲二、選擇題：（每小題2分，共20分）1、A 2、B 3、D 4、C5、A 6、B7、B 8、ABCD 9、BD10、AB 三、簡(jiǎn)答題（1、2題各6分，3題8分，共20分。）1. 答：由于光纖中傳輸?shù)男盘?hào)包含不同的頻率成分或各種模式成分，在傳輸過(guò)程中，因群速度不同互相散開(kāi)，引起傳輸信號(hào)

8、波形失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱(chēng)為色散。(2分)光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。(2分)從機(jī)理上說(shuō)，光纖色散分為材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。前兩種色散由于信號(hào)不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號(hào)不是單一模式所引起。(2分)2、答：直接調(diào)制是用電信號(hào)直接調(diào)制光源器件的偏置電流，使光源發(fā)出的光功率隨信號(hào)而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制速率受載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調(diào)制方式。(3分)間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù)光載波通過(guò)光調(diào)制器，電信號(hào)通過(guò)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對(duì)光載波的調(diào)制。間接

9、調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)。(3分)3、答：(2分)摻鉺光纖放大器主要由一段摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器及光隔離器等構(gòu)成(2分)。采用摻鉺單模光纖作為增益物質(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號(hào)光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大(2分)。泵浦光和信號(hào)光一起通過(guò)光耦合器注入摻鉺光纖(1分)；光隔離器作用是只允許光單向傳輸，用于隔離反饋光信號(hào)，提高穩(wěn)定性。(1分)四、計(jì)算分析題（1、2題各15分，3、4題各5分，共40分）1、解：(1) 由于歸一化頻率 (4分)(2)傳播的模式總數(shù) (3分)(3)該光纖的數(shù)值孔徑: (4分)(4)該光纖單模工作的波長(zhǎng): (m)(4分)2、解 ： 已知 (1分)1) 因非全反射導(dǎo)致