通信工程《光纖通信》期末考試試卷(含答案)

———————20—2—1—－—2—0—21—學(xué)年一學(xué)期【光纖通信】期末考試一、填空題〔每空1分，共20分〕1、1966年7月，英籍華人〔〕博士從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性。2、光在光纖中傳輸是利用光的〔〕原理。3、數(shù)值孔徑越大，光纖接收光線的能力就越()，光纖與光源之間的裝————耦—合—效—率—就—越—(————)—?！?、目前光纖通信所用光波的波長有三個(gè)，它們是：〔0.85um〕、〔1.31um〕、〔1.55um〕。5、光纖通信系統(tǒng)中最常用的光檢測器有：〔〕、〔〕。6、要使物質(zhì)能對光進(jìn)行放大，必須使物質(zhì)中的()強(qiáng)于()，即高能級上的粒子數(shù)多于低能級上的粒子數(shù)。物質(zhì)的這一種反常態(tài)的粒子數(shù)分布，稱為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。訂————7、—在—多——?！狻w—中—，—纖—芯——的半徑越()，可傳輸?shù)膶?dǎo)波模數(shù)量就越多。8、光纜由纜芯、()和外護(hù)層組成。9、〔〕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。10、按光纖傳導(dǎo)模數(shù)量光纖可分為多模光纖和()。11、PDH的缺陷之一：在復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)中，由于()的數(shù)量很少，不能提供足夠的運(yùn)行、管理和維護(hù)功能，因而不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)對監(jiān)控和網(wǎng)管的要求。線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〔〕?！?3—、—激—光—器—能—產(chǎn)——生—激—光振蕩的最低限度稱為激光器的〔〕。14、光纖的〔〕是引起光纖帶寬變窄的主要原因，而光纖帶寬變窄那么會(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〔〕。二、選擇題：〔每題2分，共20分。1-7:單項(xiàng)選擇題，8-10：多項(xiàng)選擇題〕1、光纖通信是以〔A〕為載體，光纖為傳輸媒體的通信方式。A、A、光波B、電信號C、微波2、要使光纖導(dǎo)光必須使〔B〕A、纖芯折射率小于包層折射率C、纖芯折射率是漸變的D、衛(wèi)星B、纖芯折射率大于包層折射率D、纖芯折射率是均勻的3、〔D〕是把光信號變?yōu)殡娦盘柕钠骷嗀、激光器B、發(fā)光二極管C、光源D、光檢測器4、CCITT于〔C〕年接受了SONET概念，并重新命名為SDH。B、1970A、1985B、1970C、1988D、1990C、19885、SDH傳輸網(wǎng)最根本的同步傳送模塊是STM-1，其信號速率為〔A〕kbit／s。A、155520B、622080C、2488320D、99532806、摻鉺光纖放大器〔EDFA〕的工作波長為〔B〕nm波段。A、1310B、1550C、1510D、8507、發(fā)光二極管發(fā)出的光是非相干光，它的根本原理是〔B〕。A、受激吸收B、自發(fā)輻射C、受激輻射D、自發(fā)吸收8、光纖通信系統(tǒng)的是由〔ABCD〕組成的。A、電端機(jī)B、光端機(jī)C、中繼器D、光纖光纜線路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二是控制〔D〕。A、微型半導(dǎo)體制冷器C、熱敏電阻10、光纖傳輸特性主要有〔B、調(diào)制脈沖電流的幅度D、激光器的偏置電流AB〕A、色散D、損耗C、模場直徑D、截止波長三、簡答題〔1、2題各6分，3題8分，共20分?！?、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？2、什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)？3、畫圖分析說明摻鉺光纖放大器主要由幾局部構(gòu)成？各局部的作用是什么？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1OO^m，折射率nl=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL入=850nm?！?〕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2、有一GaAlAs半導(dǎo)體激光器，其諧振腔長為300m，材料折射率n=3.0兩端的解理面的反射率為0.35。求因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)。求相鄰縱模間的頻率間隔和波長間隔。假設(shè)此激光器的中心波長入=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1300nm,其他參數(shù)如下：發(fā)射光功率為-3dBm，接收機(jī)的靈敏度為-38dBm〔BER=10-9，系統(tǒng)余量為4dB，連接器損耗為0.5dB/個(gè)，平均接頭損耗為0.05dB/km，光纖損耗為0.4dB/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)輸出口的輸出光功率。參考答案及評分標(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、0.85um、1.31um、1.55um5、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、開銷比特12、靈敏度13、閾值條件14、色散15、噪聲二、選擇題：〔每題2分，共20分〕1、A2、B3、D4、C5、A6、B7、B8、ABCD9、BD10、AB三、簡答題〔1、2題各6分，3題8分，共20分。〕1.答：由于光纖中傳輸?shù)男盘柊煌念l率成分或各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。（2分）光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}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，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不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。（2分）2、答：直接調(diào)制是用電信號直接調(diào)制光源器件的偏置電流，使光源發(fā)出的光功率隨信號而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是簡單、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)光載波通過光調(diào)制器，電信號通過調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對光載波的調(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、答：光fi'「廿術(shù)入摻禪洸纖:比隔離器址隔離器A'.f光fi'「廿術(shù)入摻禪洸纖:比隔離器址隔離器A'.f；.弓輔訓(xùn):細(xì)乩1）（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)，在信號光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大（2分）。泵浦光和信號光一起通過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，用于隔離反應(yīng)光信號，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（1）由于歸一化頻率V=°.0.85x50心14582-皿TOC\o"1-5"\h\z二56.36（4分）（2）傳播的模式總數(shù)M=V2/2二1588（3分）⑶該光纖的數(shù)值孔徑：NA=州-nj二0.153（4分）（4）該光纖單模工作的波長：

X>X—a、：》c2.405斗22—n2—2.613a、；n2—n1212—2.613x50x、：'n2--n2—19.9（口m）（4分）2、解:L=0,3mmit=3,0】（1分）1）因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)，亍二二H（mm-1）（4分）2）由-=；士q=l,2,3???.???第q個(gè)縱模的諧振頻率兔=＞頻率可隔AV=%十1-Vg二僉日*1口日2*3*D.￡*10-3卍???第q個(gè)縱模的諧振頻率兔=＞頻率可隔AV=%十1-Vg二僉日*1口日2*3*D.￡*10-3卍1.7水101-（Hz）波長間隔=—2*3i-CI.3：*10-39.5x10-io（m）（6分）3〕由】=n1L"n-1374（4分）3、解：根據(jù)題意得TOC\o"1-5"\h\zP=一3dBm，P=-38dBm，a=0.4dB/km，a=0.05dB/km，（2分）SRfsa二0.5dB/個(gè),M二4dBc由P—P—2a+La+M+La（2分）SRcfs——66.7km「P-P-2a-ML=—SRca+afs

-3-（-38）-2x0.5-40.4+0.05（1分）4、