光纖通信 期末考試試卷(含答案)

光纖通信期末考試試卷(含答案)光纖色散主要分為色散補償、色散限制和色散增強三種類型。(2分)色散會導致信號的失真和傳輸距離的限制，降低光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和可靠性。(2分)2、光纖通信系統(tǒng)中常用的光源有哪些？它們各有什么特點？常用的光源包括LED和激光器。(2分)LED具有低成本、易于制造、低功耗等優(yōu)點，但光譜寬度較大，無法滿足高速通信的要求。(2分)激光器具有窄譜寬、高功率、高調(diào)制速度等優(yōu)點，但成本較高，制造難度大。(2分)3、請簡述光纖通信系統(tǒng)中常用的光檢測器的工作原理和特點。光檢測器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的重要器件。(2分)PIN光電二極管和雪崩光電二極管是常用的光檢測器。(2分)PIN光電二極管利用光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，具有高靈敏度、低噪聲等特點。(2分)雪崩光電二極管利用雪崩效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，具有高增益、高速度等特點，但噪聲較大。(2分)纖色散分為材料色散、波導色散和模式色散，其中前兩種由信號不是單一頻率所引起，后一種由信號不是單一模式所引起。2、直接調(diào)制是用電信號直接調(diào)制光源器件的偏置電流，間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，通過調(diào)制器實現(xiàn)對光載波的調(diào)制。3、摻鉺光纖放大器主要由摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器和濾波器等部分構(gòu)成，其作用分別是增益介質(zhì)、提供泵浦光源、將輸入信號耦合到摻鉺光纖中、濾除多余的波長成分。4、V參數(shù)為2.405，模式數(shù)量為約116，數(shù)值孔徑為0.25，單模工作波長為約1310nm。5、非全反射導致的等效損耗系數(shù)為0.34。6、相鄰縱模間的頻率間隔為約1.0GHz，波長間隔為約0.15nm，對應(yīng)的縱模序數(shù)為約23。7、損耗限制傳輸距離為約21.9km。8、輸出口1的輸出光功率為約0.75mW，輸出口2的輸出光功率為約0.25mW。評分標準：每題每空1分，共20分。正確填寫即得分。折射是光纖通信中的重要現(xiàn)象。光在光纖中傳輸時，會發(fā)生折射現(xiàn)象，這是由于光在兩種不同介質(zhì)中傳播時速度不同所引起的。折射會導致光信號的衰減和失真，因此需要采取一系列措施來減小折射帶來的影響。光纖通信中的光源需要具備很強的功率和高的頻率穩(wěn)定性。常用的光源有PIN光電二極管和雪崩光電二極管。PIN光電二極管具有較高的靈敏度和較低的噪聲，但是其響應(yīng)速度較慢。雪崩光電二極管響應(yīng)速度快，但是噪聲較大。受激輻射和受激吸收是光纖放大器中的兩個重要概念。受激輻射是指在光子的作用下，原子從高能級躍遷到低能級時發(fā)射出的光子。受激吸收是指在光子的作用下，原子從低能級躍遷到高能級時吸收光子。這兩種現(xiàn)象是光纖放大器實現(xiàn)光信號放大的基礎(chǔ)。光纖通信中常用的波長有0.85μm、1.31μm和1.55μm。這三個波長分別對應(yīng)著不同的光纖類型和應(yīng)用場景。其中1.55μm的波長被廣泛應(yīng)用于長距離光纖通信系統(tǒng)中，因為其在單模光纖中的傳輸損耗最小。波導色散是光纖通信中的一個重要問題。由于不同頻率的光在光纖中傳播速度不同，會導致光信號的失真和脈沖展寬。單模光纖可以減小波導色散的影響，但是在高速率下仍然會出現(xiàn)色散現(xiàn)象。光纖通信中的靈敏度是指接收器對光信號的敏感程度。靈敏度越高，接收器可以接收到更弱的光信號，從而提高光纖通信的傳輸距離和傳輸質(zhì)量。閾值條件是光纖通信中一個重要的概念。當光源的輸出功率超過一定的閾值時，光纖放大器才能正常工作。如果輸出功率低于閾值，放大器將無法放大光信號。計算歸一化頻率和傳播模式數(shù)是光纖通信中的重要問題。歸一化頻率可以用來判斷光纖中的傳輸模式，傳播模式數(shù)可以用來評估光纖的傳輸容量。2.該光纖的數(shù)值孔徑為NA=n1/(n1^2-n2^2)^(1/2)=0.153。該光纖單模工作的波長為λ>λc=an1/(n1^2-n2^2)^(1/2)=19.9(2.405μm)。解析：根據(jù)公式計算即可。3.根據(jù)題意，PS=-3dBm，PR=-38dBm，αf=0.4dB/km，αs=0.05dB/km，αc=0.5dB/個，M=4dB。代入公式PS-PR=2αc+Lαf+M+Lαs，得到L=66.7km。解析：代入公式計算即可。