2013光纖答案A尚

1、 2013光通信技術(shù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題（每空1分，共20分）1. 色散移位光纖的零色散波長為： 1.55 m（或1550nm） ，在WDM系統(tǒng)中，為了克服四波混頻效應(yīng)，一般使用 非零色散移位(或NZ-DSF或G.655) 光纖。2. 基本光纖傳輸系統(tǒng)由 光發(fā)射機(jī) 、光纖線路 和 光接收機(jī)_組成。3. 光與物質(zhì)粒子體系的相互作用主要有三種過程，產(chǎn)生激光最主要的過程是 受激輻射 ，而LED屬于 自發(fā)輻射 過程。4. 單模光纖的色度色散分為 材料色散 和波導(dǎo)色散，單位為： ps/nmkm ；而偏振模色散的單位為：。5. 在光纖通信中,光源通常加 正向 偏壓，光檢測(cè)器通常加 反向 偏壓。

2、6. 目前的光纖通信系統(tǒng)一般采用 光強(qiáng) 調(diào)制、 直接 檢測(cè)方式。7. 數(shù)字光纖通信常用的線路碼型有：擾碼、 mBnB碼 及 插入碼 。8. 目前EDFA采用的泵浦波長是 0.98mm 和1.48m。9. 光交換的主要方式有：空分光交換、 時(shí)分光交換 、和 波分光交換 。10. SDH傳輸系統(tǒng)每秒傳送8000幀STM-64幀，則該系統(tǒng)的傳送速率為 9.953Gbit/s(或9953.28Mbit/s) 。二、單項(xiàng)選擇題（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. 一段50km長、衰減為0.2dB/km的光纖

3、，其輸出為0.005mW，則輸入功率為 ( C )A. 0.5mWB. 0.1mWC. 0.05mWD. 0.03mW2. 在下列因素中，不是引起光纖傳輸衰減的原因?yàn)?( B )A.光纖彎曲 B.波導(dǎo)色散 C.光纖接頭 D.雜質(zhì)吸收3. 隨著輸入光功率的逐步增加，EDFA輸出光功率的變化趨勢(shì)為 ( A )A.先逐步增大，后保持不變B.先保持不變，后逐步降低C.先保持不變，后逐步增大D.一直保持不變4. 如果信道間隔為200GHz，工作波長在1534-1566nm波段，可以容納的信道數(shù)為( B )A.16B.20A.32B.405. 為增大光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)采取 ( C ) 電路A.ATC

4、B.APC C.AGC D.ADC6. 光纖通信系統(tǒng)中不能傳HDB3碼的原因是 ( D )A.編碼器太復(fù)雜 B.將出現(xiàn)長連“0”或長連“1” C.碼率冗余度太大 D.光源不能產(chǎn)生負(fù)信號(hào)光7. 光纖通信系統(tǒng)中，當(dāng)需要保證信號(hào)光的單向傳輸時(shí)，采用 ( A )A.光隔離器 B.光纖連接器 C.光衰減器 D.光耦合器8. 基于鈮酸鋰晶體的光調(diào)制器是利用 ( B ) 效應(yīng)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制的A.聲光B.普克爾電光C.磁光D. 克爾電光9. 隨著激光器使用時(shí)間的增長，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10. 通常根據(jù)傳播方向上有無電場(chǎng)分量或磁場(chǎng)分量，可將光

5、（電磁波）的傳播形態(tài)分成三類即 ( B )A.TEM波，TE波，EH波B.TEM波，TE波，TM波C.TEM波，TM波，HE波D.TE波，TM波，EH波三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1. 比較半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）的異同答：LD和LED的不同之處：工作原理不同，LD發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。LED不需要光學(xué)諧振腔，而LD需要。和LD相比，LED輸出光功率較小，光譜較寬，調(diào)制頻率較低。但發(fā)光二極管性能穩(wěn)定，壽命長，輸出功率線性范圍寬，而且制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。所以，LED的主要應(yīng)用場(chǎng)合是小容量（窄帶）短距離通信系統(tǒng)；而LD主要應(yīng)用于長距離大容量（寬帶）

6、通信系統(tǒng)。LD和LED的相同之處：使用的半導(dǎo)體材料相同，結(jié)構(gòu)相似，LED和LD大多采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）結(jié)構(gòu)，把有源層夾在P型和N型限制層中間。2. 光纖通信為什么向長波長、單模光纖方向發(fā)展？答：長波長，單模光纖比短波長，多模光纖具有更好的傳輸特性。（1）單模光纖沒有模式色散，不同成分光經(jīng)過單模光纖的時(shí)間延遲不同的程度小于經(jīng)過多模光纖時(shí)不同的程度。（2）由光纖損耗和波長的關(guān)系曲線知，隨著波長增大，損耗呈下降趨勢(shì)，且在1.55處有最低損耗值；而且1.31和1.55處的色散很小。故目前長距離光纖通信一般都工作在1.55。3. 簡(jiǎn)要說明SDH幀結(jié)構(gòu)。答：SDH幀大體可分為三個(gè)部分：段開銷（SOH）用于

7、傳送各種OAM信息。信息載荷（Payload）SDH幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分。其中包含有少量的POH字節(jié)，用于運(yùn)行、維護(hù)和管理。管理單元指針（AU-PTR）是一種指示符，用于指示Payload中第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，（相對(duì)于指針的偏移量），指針的使用解決了低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)時(shí)，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對(duì)位置漂移的問題4. 說明APD和PIN在性能上的主要區(qū)別。答： APD和PIN在性能上的主要區(qū)別有： （1）APD具有雪崩增益，靈敏度高，有利于延長系統(tǒng)傳輸距離。 （2）APD的響應(yīng)時(shí)間短。 （3）APD的雪崩效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生過剩噪聲，因此要適當(dāng)控制雪崩增益。 （4）APD要求較

8、高的工作電壓和復(fù)雜的溫度補(bǔ)償電路，成本較高。5. 簡(jiǎn)述什么叫波分復(fù)用？以及什么是副載波復(fù)用?答：波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號(hào)組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號(hào)分開（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。副載波復(fù)用是在電域上實(shí)現(xiàn)的頻分復(fù)用（FDM）。N路模擬基帶信號(hào)分別對(duì)射頻正弦載波,，進(jìn)行調(diào)制，然后把這N個(gè)已調(diào)信號(hào)，組合成多路信號(hào)，再用這個(gè)復(fù)合電信號(hào)對(duì)光載波（主載波）進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)光信號(hào)發(fā)送到光纖上。光信號(hào)經(jīng)光纖傳輸后，由光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，得到

9、FDM電信號(hào)，再經(jīng)分離（一般采用帶通濾波器）和解調(diào)，最后輸出N路模擬基帶信號(hào)。四、計(jì)算題（15分）（注：必須寫出計(jì)算過程，僅給出計(jì)算結(jié)果不得分）（普朗克常數(shù) h=6.62810-34J.s，電子電荷 e=1.610-19J）1、（9分）一階躍折射率光纖，。求：（1）相對(duì)折射率差；（2）光纖的數(shù)值孔徑；（3）當(dāng)波長為1.55m時(shí)，要實(shí)現(xiàn)單模傳輸，纖芯直徑應(yīng)小于多少？解： （1）=（1.50-1.45）/1.50=0.033 (3分)（2）NA=0.384 (3分)（3） 由單模傳輸條件 當(dāng)=1.55m時(shí) (4分)2、（6分）一個(gè)PIN光電二極管平均每三個(gè)入射光子，產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)，假設(shè)所有的

10、電子都被收集。（1）計(jì)算該器件的量子效率；（2）設(shè)在波段接收功率是，計(jì)算平均輸出光電流。解： （1）由量子效率的定義 (2分)（2）由公式 得： A (4分) 五、綜合題（30分）1. 已知有一個(gè)565Mb/s單模光纖傳輸系統(tǒng)，光纖損耗為0.1dB/km，有5個(gè)接頭，平均每個(gè)接頭損耗為0.2dB，光連接器損耗為1dB/對(duì)，光纖損耗余量為0.1dB/km，光源的入纖功率為-3dBm，接收機(jī)靈敏度為-46dBm（BER=10-10）, 系統(tǒng)余量為5.5 dB，光纖線路上的線路碼型是5B6B，光纖的色散系數(shù)為2ps/(kmnm)，光源光譜寬度為1.8nm。 (1) 畫出該光纖通信系統(tǒng)的組成框圖，并簡(jiǎn)

11、述各部分的作用；（5分） (2) 運(yùn)用最壞情況法計(jì)算該系統(tǒng)的中繼距離。（10分）答：（1）該光纖通信系統(tǒng)的基本框架圖如下：光發(fā)射機(jī)的功能是把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度的注入到光纖線路。光纖線路的功能是把來自光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。中繼的作用是用來延長傳輸距離，起到信號(hào)再生放大的作用。光接收機(jī)的功能是把從光纖線路上輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號(hào)。（2）中繼距離主要受色散和損耗的限制，在損耗限制情況下： (1分) (km) (3分)在色散限制情況下取最差情況，Mb/s (1分)由公式 代入?yún)?shù)得 (km) （3分）比較后，系統(tǒng)中繼距離取為47.1km （2分） 2. （1）補(bǔ)全下面的數(shù)字光接收原理方框圖（每空2分，共10分）。（2）什么是接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍？以APD檢測(cè)器為例，簡(jiǎn)述該接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍是如何控制的？（5分）光檢測(cè)器均衡器判決器光信號(hào)再生碼流數(shù)字光接收原理方框圖答：（1）光檢測(cè)器偏壓控制前置放大器AGC電路均衡