閉卷-光網(wǎng)絡(luò)(共12頁)

1、1.階躍型光纖和漸變型光纖的主要(zhyo)區(qū)別是什么？答：階躍型光纖的纖芯折射率n1沿半徑(bnjng)方向保持一致，包層折射率n2沿半徑(bnjng)方向也保持一定，而纖芯和包層的折射率在邊界處呈階段型變化。 漸變型光纖的纖芯折射率n1隨半徑加大而減小，而包層中的折射率n2是均勻的2.什么是弱導(dǎo)波光纖？為什么標(biāo)量近似解只適用于弱導(dǎo)波光纖？答：纖芯折射率n1與包層折射率n2差極小時(shí)，這種光纖稱為弱導(dǎo)波光纖 在弱導(dǎo)報(bào)光纖中，光射線幾乎與光纖軸平行，因此弱導(dǎo)波光纖中的E和H幾乎與光纖軸線垂直，所以對于弱波導(dǎo)光纖中的E和H分布是一種近似的TEM波，這種波具有橫向場的極化方向在傳輸過程中保持不變的橫

2、電磁波，可以看成為線極化波。而E和H近似在橫截面上，而且空間指向基本不變，這樣就可把一個(gè)大小和方向都沿傳輸方向變化的空間矢量E變?yōu)檠貍鬏敺较蚱浞较虿蛔兊臉?biāo)量E，因此，它將滿足標(biāo)量的亥姆霍茲方程3.什么是光纖的數(shù)值孔徑？在階躍型光纖中，數(shù)值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？答：光纖捕捉光射線能力的物理量被定義為光纖的數(shù)值孔徑 在階躍型光纖中，由于纖芯中的折射指數(shù)n1是不變的，因此纖芯中的各點(diǎn)數(shù)值孔徑不隨半徑r變化，所以只要小于最大入射角的所有射線均可被光捕捉4.什么是光纖的歸一化頻率？如何判斷某種模式能否在光纖中傳輸？答：光纖的歸一化頻率是一個(gè)直接與光的頻率成正比的無量綱的重要參量，它僅僅決定于光

3、纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)和波長。定義為它的平方為導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù)與導(dǎo)波的徑向歸一化衰減常數(shù)的平方和 對于階躍型光纖，運(yùn)用標(biāo)量解的特征方程解出方程中的U（或W），從而確定傳輸常數(shù)，分析其傳輸特性；對于漸變型光纖，也是通過確定出傳輸常數(shù)，從而分析其傳輸特性5.為什么說采用漸變型光纖可以減小光纖中的模式色散？答：模式色散是由于不同(b tn)模式的光功率脈沖沿不同軌跡傳輸，由于每個(gè)模式的軸向傳輸速度不同，于是它們在相同的光纖長度上到達(dá)某一點(diǎn)所需要的時(shí)間不同，從而使得沿光纖行進(jìn)的脈沖在時(shí)間上展寬。而漸變型光纖利用了n隨r變化的特點(diǎn)(tdin)，消除了模式色散6.試推導(dǎo)漸變(jinbin)型光纖子午線的軌跡

4、方程答：P17 如式：2-2-187. 什么是單模光纖？其單模傳輸條件是什么？答：單模光纖是在給定的工作波長上，只傳輸單一基模的光纖 在階躍單模光纖中，只傳輸LP01（或稱HE11）模。 因?yàn)?LP01模的歸一化截至頻率為 Vc(LP11)=2.40483 而模式的傳輸條件是VVc可傳，VVc截至，因此，要保證光纖中只傳輸LP01一個(gè)模式則必須要求： VC(LP01)VVC(LP11) 即： 0V2.404838. 什么是單模光纖的雙折射？答：在單模光纖中，電場沿x方向或y方向偏振的偏振模LPx及LPy，當(dāng)它們的相位常數(shù)不相等時(shí)（即x y），這種現(xiàn)象稱為模式的雙折射9. 什么是光纖的色散？色散

5、的大小用什么來描述？色散的單位是什么？答：光纖中傳送的信號是由不同的頻率成分和不同的模式成分構(gòu)成的，它們有不同的傳輸速度，將會(huì)引起脈沖波形的形狀發(fā)生變化。從波形在時(shí)間上展寬的角度去理解，也就是光脈沖在光纖中傳輸，隨著傳輸距離的加大，脈沖波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象稱為光纖的色散10.什么是模式色散？材料色散？波導(dǎo)色散？答：模式色散：光纖中的不同模式，在同一波長下傳輸，各自的相位常數(shù)mn不同所引起的色散 材料色散：由于光纖材料本身的折射(zhsh)指數(shù)n和波長(bchng)呈非線性關(guān)系，從而使光的傳播速度隨波長而變化(binhu)所引起的色散 波導(dǎo)色散：光纖中同一模式在不同的頻率下傳輸時(shí)，其

6、相位常數(shù)不同所引起的色散11.什么是光纖的非線性效應(yīng)？答：在強(qiáng)光場的作用下，光波信號和光纖介質(zhì)相互作用的一種物理效應(yīng)。主要包括兩類：一類是由于散射作用而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)，如受激拉曼散射及布里淵散射；另一類是由于光纖的折射指數(shù)隨光強(qiáng)度變化而引起的非線性效應(yīng)12.什么是受激拉曼散射和受激布里淵散射？答：如設(shè)入射光的頻率為f0，介質(zhì)分子振動(dòng)頻率為fv，則散射光的頻率為：fs=f0士fv，這種現(xiàn)象稱為受激拉曼散射 受激布里淵散射與受激拉曼散射相比較物理過程很相似，都是在散射過程中通過相互作用，光波與介質(zhì)發(fā)生能量交換，但受激布里淵散射所產(chǎn)生的斯托克斯波在聲頻范圍，其波的方向和泵浦光波方向相反，而受激拉曼

7、散射所產(chǎn)生的斯托克斯波在光頻范圍，其波的方向和泵浦光波方向一致13.自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制以及四波混頻的基本概念是什么？答：光脈沖在傳輸過程中由于自身引起的相位變化而導(dǎo)致光脈沖頻譜展寬的這種現(xiàn)象稱為自相位調(diào)制 由光纖中某一波長的光強(qiáng)對同時(shí)傳輸?shù)牧硪徊煌ㄩL的光強(qiáng)度所引起的非線性相移，稱為交叉相位調(diào)制 由三階電極化率x參與的三階參量過程，由于光纖中非線性效應(yīng)的存在，光波之間會(huì)產(chǎn)生能量交換，三階電極化率將會(huì)引起第四種頻率的光波出項(xiàng)，該光波可以是三個(gè)入射光波頻率的各種組合，因而產(chǎn)生四波混頻現(xiàn)象14.什么是光孤子通信？答：光孤子通信是利用光孤子來實(shí)現(xiàn)在光纖中所傳輸?shù)墓庑盘柲軌虮３制涿}沖波形的穩(wěn)定，從

8、而提高(t go)系統(tǒng)的傳輸距離15.弱導(dǎo)波階躍光纖纖芯和包層的折射(zhsh)指數(shù)分別為n1=1.5，n2=1.45，試計(jì)算(j sun)：（1）纖芯和包層的相對折射指數(shù)差（2）光纖的數(shù)值孔徑NA解：（1） 因?yàn)?是弱導(dǎo)波光纖 所以可用公式：代入n1，n2得： （2）因?yàn)?所以代入（1）中的 可得：16.已知階躍光纖纖芯的折射指數(shù)為n1=1.5，相對折射指數(shù)差、纖芯半徑a=25m，若0=1m，計(jì)算光纖的歸一化頻率值及其中傳播的模數(shù)量。 又因?yàn)榇霐?shù)據(jù)可得歸一化頻率為：代入數(shù)據(jù)可得：17.階躍型光纖，若n1=1.5，0=1.31m，（1）若 ，當(dāng)保證單模傳輸時(shí)，纖芯半徑a應(yīng)取多大？（2）若去纖

9、芯半徑a=5m，保證單模傳輸時(shí)， 應(yīng)怎樣選擇？解：（1） 要保證單模傳輸，則要求： 0VN1，而在正常狀態(tài)時(shí)N2N1（其中N1表示低能級上的粒子密度，N2表示高能級上的粒子密度），所以粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)是使物質(zhì)產(chǎn)生光放大的必要條件。3.構(gòu)成激光器必須具備的條件是什么？答：激光器必須包括以下三部分：能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)，能夠使工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的激勵(lì)源，能夠完成頻率選擇及反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)諧振腔。4.什么是激光器的閾值條件？答：激光器需滿足一定的條件才可以發(fā)出激光，要使激光器產(chǎn)生自激振蕩，最低限度應(yīng)要求激光器的增益剛好能抵消它的衰減。將激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的閾值條件

10、 閾值條件為：5.簡述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)？答：光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，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，即光電子空穴對，又稱光電子載流子。 光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電電場的作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，從而在電阻R上有信號電壓產(chǎn)生。這樣，就實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)換作用。6.什么是雪崩增益(zngy)效應(yīng)？答：在半導(dǎo)體的P-N結(jié)上加高反向電壓，在結(jié)區(qū)形成一個(gè)強(qiáng)電場；在高場區(qū)內(nèi)光生載流子被強(qiáng)電場加速，獲得高的動(dòng)能，與晶格的原子(yunz)發(fā)生碰撞，使價(jià)帶的電子得到了能量；越過禁帶到導(dǎo)帶，

11、產(chǎn)生了新的-空穴對；新產(chǎn)生(chnshng)的電子-空穴對在強(qiáng)電場中又被加速，再次碰撞，又激發(fā)出新的電子-空穴對如此循環(huán)下去，像雪崩一樣的發(fā)展，從而使光電流在管子內(nèi)部獲得了倍增，這種現(xiàn)象叫做雪崩增益效應(yīng)7.試比較P-N結(jié)光電二極管、PIN光電二極管以及APD雪崩光電二極管的優(yōu)缺點(diǎn)答：P-N結(jié)光電二極管優(yōu)點(diǎn)：簡單；缺點(diǎn)：P76 第一段 PIN光電二極管優(yōu)點(diǎn)：P76 第二段；缺點(diǎn)：P76 第五段 APD雪崩光電二極管優(yōu)點(diǎn)：P76 最后一段和P77 第一段；缺點(diǎn)：P77 倒數(shù)第二段8.畫出EDFA的結(jié)構(gòu)示意圖，并簡述各部分的主要作用。答： P71 圖3-27 主要作用：在圖3-27下的五段9.簡述E

12、DFA的工作原理答： P71-P82 （2）EDFA的工作原理中內(nèi)容10.EDFA的主要特征指標(biāo)是什么？說明其含義答： P72 “3.EDFA的主要特征參數(shù)” 這一部分11.為什么說F-P腔型濾波器具有頻率選擇性？答： P80第9段 由于兩反射鏡的反射系數(shù)12.簡述光定向耦合器、光隔離器、光環(huán)行器以及光開關(guān)在光纖通信系統(tǒng)中的作用答： 光定向耦合器：P78 第三段 光隔離器：P79 標(biāo)題下面一段 光環(huán)行器：P80 第一段13.試用圖說明光波長轉(zhuǎn)換器的工作原理。答： P81 圖3-45 P82 圖3-4614.什么(shn me)是波分復(fù)用技術(shù)？答：P82 第三段15.簡述光波(gungb)分復(fù)用

13、器的工作原理。答：P83 “（1）光波分復(fù)用器的工作(gngzu)原理”的內(nèi)容16.簡述RFA的工作原理。答：P75 “（2）RFA的工作原理”的內(nèi)容17.RFA具有哪些特點(diǎn)？答：P75 “1.RFA的特點(diǎn)”的內(nèi)容1.對光發(fā)射機(jī)有哪些要求？答：P89 “（2）對光發(fā)射機(jī)的要求”的內(nèi)容2.什么是消光比？答： P89 “較好的消光比”中3.請畫出SDH數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的光發(fā)射機(jī)基本組成方框圖答： P90 圖4-2 光數(shù)字發(fā)射機(jī)原理圖4.光纖通信中常用的線路碼型是什么？答： P87 P88 ”4.1.1 光纖通信中的線路碼型“中內(nèi)容5.光電檢測器在接收機(jī)中的作用是什么？答： P92 ”光電檢測器”

14、中的內(nèi)容6.請畫出光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。答： P98 圖4-22 IM-DD光纖通信系統(tǒng)原理方框圖7.IM-DD光纖通信系統(tǒng)中存在哪些噪聲？答： 接收機(jī)噪聲中主要有散粒噪聲、暗噪聲和熱噪聲三種。如果接收機(jī)中采用APD作為光電檢測器，那么系統(tǒng)中還會(huì)存在雪崩噪聲8. 采用EDFA作為光中繼器的IM-DD光通信系統(tǒng)中存在的主要噪聲是什么？答： P107 第四段 散粒噪聲、暗電流和熱噪聲9.一個(gè)622Mbit/s單模光纜通信系統(tǒng)，系統(tǒng)中所采用的是InGaAs隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)多縱模激光器，其標(biāo)稱波長，光脈沖譜線寬度 。發(fā)送光功率 。如用高性能的PIN-FET組件， 可在條件下得到接收靈度。光纖固有衰減系

15、數(shù)0.25dB/km，光纖色散系數(shù)D=1.8ps/(kmnm)，問系統(tǒng)中所允許的最大中繼距離是多少？注：若光纖接頭(ji tu)損耗為0.09dB/km，活接頭(ji tu)損耗1dB，設(shè)備(shbi)富裕度取3.8，光纖線路富余度取0.1dB/km。光通道功率代價(jià)1dB.答： 先利用P112式（4-2-1）計(jì)算出由于衰減的影響所允許的最大中繼距離，再利用P114式（4-2-5）計(jì)算出由于色散的影響所允許的最大中繼距離，兩結(jié)果的最小值即為最大中繼距離。 最大中繼距離取51.35km。1.SDH網(wǎng)的基本特點(diǎn)是什么？答：P115 “2.SDH網(wǎng)的特點(diǎn)”中的內(nèi)容2.SDH幀中開銷的含義是什么？各字節(jié)

16、的用途是什么？答： P115從“段開銷”往下三段。3.怎樣解釋DXC的復(fù)用功能？答： P121 DXC的基本功能4.系統(tǒng)保護(hù)方式有哪幾種？請簡述各自的保護(hù)操作過程答： P128 SDH的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)5.請畫出SDH的幀結(jié)構(gòu)圖。答： P115 圖5-2 STM-N的幀結(jié)構(gòu)6.試計(jì)算STM-1段開銷的比特?cái)?shù)？答： 利用P115中 圖5-2 STM-N的幀結(jié)構(gòu)來計(jì)算 STM-1段開銷的比特?cái)?shù)=898=576bit7.計(jì)算STM-16的碼率。答： 先利用P115中圖5-2計(jì)算出其一幀比特?cái)?shù)，再除以一幀的周期 STM-16的碼率= =2488.32Mb/s1.簡述波分復(fù)用的基本概念(ginin)，并說明其與

17、密集波分復(fù)用在概念上的區(qū)別。答： 波分復(fù)用(f yn)的基本概念：P143 倒數(shù)(do sh)第三段 與其余密集波分復(fù)用在概念上的區(qū)別：P143 最后一段到P144第三段。2.與傳統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)相比，WDM系統(tǒng)中所使用的光源有哪些不同？答： P146 （1）對光源的要求3.請畫出光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)圖，并簡單介紹各層的功能。答： P159 圖6-13 傳送網(wǎng)的分層模型 各層功能：圖6-13下面三段。4.什么是OADM？其所具有的功能有哪些？答： OADM：光分插復(fù)用器 功能：P149 最后一段”O(jiān)ADM的功能”中的內(nèi)容5.簡述光傳送網(wǎng)的概念及特點(diǎn)答：P142第二段6.與SDH網(wǎng)絡(luò)相比，OTN網(wǎng)絡(luò)

18、中所采取的保護(hù)方式有何特點(diǎn)？它們之間的區(qū)別在哪里？答：P167 OTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式，3種方式之間的區(qū)別在于保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式不同。7.已知某波分復(fù)用系統(tǒng)的信道間隔 為100GHz。請計(jì)算該系統(tǒng)中所使用光源譜寬的最大值是多少？（取f=193.101012Hz）答：8.如果某WDM系統(tǒng)中的技術(shù)參數(shù)如下： 中心波長為1552.52nm（對應(yīng)中心頻率為193.10THz），OSNR=7（滿足BER=10-12時(shí)），N=10，NF=5.5dB，=0.1nm，L=15dB，BWeff=2.5THz 。請算出實(shí)用16路WDM系統(tǒng)所要求的光放大器的輸出光功率范圍？答： 1.城域網(wǎng)中可供使用的骨干傳輸技術(shù)有哪些？它

19、們各自(gz)的特點(diǎn)是什么？答：P175第五(d w)、六段，P176第一(dy)、二段。2.簡述光接入網(wǎng)的概念。答： P180 光接入網(wǎng)（OAN）是指以光纖作為傳輸媒體來取代傳統(tǒng)的雙絞線接入網(wǎng)，具體地說就是指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)程模塊與用戶之間采用光纖或部分采用光纖來實(shí)現(xiàn)用戶接入的系統(tǒng)。 5.解釋EPON中采用測距的原因，如何進(jìn)行測距。 答： EPON中采用測距的原因p187第一段 如何進(jìn)行測距p187第3段。4.請分析GPON與EPON系統(tǒng)的區(qū)別及特點(diǎn)。答： P1881905.請寫出適于在光互聯(lián)網(wǎng)中使用的幾種傳輸技術(shù)的名稱，它們的各自特點(diǎn)是什么？ 答：IP over SDH、 IP over WDM、 GE等。 IP over SDH的特點(diǎn)：p194 IP over WDM的特點(diǎn)：p199 GE的特點(diǎn)：本書未介紹。6.請畫出IP over SDH的封裝過程。答：見教材P178圖7-77.請畫出IP over WDM光網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)。答：見教材(jioci)P179圖7-88.簡述(jin sh)MSTP的基本概念。答：P190 倒數(shù)(do sh)第二