光纖通信的復(fù)習(xí)題

光纖通信的復(fù)習(xí)題北京郵電大學(xué)高等函授教育、遠(yuǎn)程教育《光纖通信技術(shù)》綜合練習(xí)題及答案適用于高等函授教育：光纖通信、移動通信、計算機(jī)通信專業(yè)（?？疲┧哪昙壨ㄐ殴こ虒I(yè)（高起本）五年級適用于遠(yuǎn)程教育：通信工程專業(yè)（?？疲┧哪昙壨ㄐ殴こ虒I(yè)（高起本）五年級第一部分習(xí)題注:帶*的為《光纖通信原理》的階段作業(yè)題一、填空題：1.矢量是指即有又有的量。2．所謂場是指在空間或一部分空間中的分布。3．梯度既有大小又有方向，是一。4．積分形式的麥克斯韋方程為。5．變化電場和變化磁場的相互激發(fā)，從而形成了的傳播。6．相位常數(shù)是。7.光的全反射是指的全反射，此時折射波是。8.導(dǎo)波是指。波導(dǎo)是指/9.光纖是。10.所謂光纖通信是的一種通信方式。11.光纖通信是以作為傳輸信號，是以作為傳輸線路。12.在光纖通信中起主導(dǎo)作用的是和。*13.光纖通信的主要優(yōu)點是、、、、、。14.在光纖中，纖芯是由稍高的構(gòu)成，它的作用是。15.目前實用的光纖通信系統(tǒng)普遍采用的是的光纖通信系統(tǒng)。16.強(qiáng)度調(diào)制直接檢波光纖數(shù)字通信系統(tǒng)是由、、、、、構(gòu)成的。*17.目前在光纖通信系統(tǒng)中采用的調(diào)制方式是。*18.目前，實用光纖的三個低損耗窗口在、、附近,色散位移單模光纖是在處，實現(xiàn)和.*19.光波在均勻介質(zhì)里，沿傳播，當(dāng)光射線遇到兩種介質(zhì)交界面時，將產(chǎn)生或。20.均勻光纖的導(dǎo)光原理為，它的數(shù)值孔徑表示了，定義式為，也可表示為。21.均勻光纖的光路長度的表示式為，對于長度和折射率確定的光纖來說，光路長度隨著的變化而變化，從而不同光線經(jīng)過光纖的不同，從而引起。22.采用非均勻光纖的目的是為了，這樣會在光纖中近似產(chǎn)生現(xiàn)象，這需要纖芯折射率服從分布。23.在非均勻光纖中，處的折射率最大，因而此處的達(dá)到最大值，即表示該點捕捉光線的能力最。24.光纖中產(chǎn)生衰減的主要原因是和。25.色散系數(shù)的定義式為。26.所謂模場是指，模場直徑是描述。27.松套光纖的優(yōu)點是耐好，防強(qiáng)，成纜時，光纖。28.緊套光纖的緩沖層是為了而設(shè)置的，但是它的抗差。*29.單模光纖的色散包括色散和色散，此外，系統(tǒng)所使用的光源與光纖色散相互作用，給系統(tǒng)引進(jìn)了的干擾和噪聲主要有三種，即、和。30.一般光纖分為單模光纖和多模光纖，單模光纖的芯徑為，存在色散和色散，傳輸?shù)幕Ｊ恰?1.在單模光纖中所存在的基模是，它的歸一化截止頻率為，單模傳輸條件是。32.多模光纖的芯徑為，存在色散、色散和色散。*33．按照纖芯折射率分布的不同，光纖可分為、，按照傳輸模式的多少來分，可分為、。*34．階躍型光纖的相對折射指數(shù)差的表達(dá)式為。35．光纖的數(shù)值孔徑是的物理量。36.在非均勻光纖中，其集光能力是用數(shù)值孔徑表示，定義式為。37.頻域中以半功率點來確定光纖的帶寬，即為光纖。*38．所謂線極化波是指，以表示。39．在弱波導(dǎo)光纖中，光射線幾乎與平行，因此，弱波導(dǎo)光纖中的E和H分布是一種。*40．導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù)U是表明，而波導(dǎo)的徑向歸一化衰減常數(shù)W是表明。41．漸變型光纖中，纖芯折射率是，包層折射率是。*42.漸變型光纖的本地數(shù)值孔徑的定義為.43.漸變型光纖子午線的軌跡方程是.*44.平方律型折射指數(shù)分布光纖的折射指數(shù)表示式為.45.單模光纖是.在階躍型單模光纖中,只傳輸模.*46.單模光纖的雙折射是指.47.光纖色散的概念是.48.多縱模激光器在高速調(diào)制下的輸出譜線呈譜線，各譜線功率總合，但每根譜線的功率，即各譜線的。49.在采用多縱模激光器的光纖通信系統(tǒng)中，激光器的譜線特性和相互作用，產(chǎn)生了一種叫的現(xiàn)象，它限制了和。50.一條光纜，一般由、和構(gòu)成。常用的光纜結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)。51.在研究光和物質(zhì)相互作用時,愛因斯坦指出存在三種不同的基本過程:、、。52．在熱平衡條件下，一個電子占據(jù)一個能級的幾率為53．激活物質(zhì)是指。54．叫縱模。55．諧振腔的諧振條件是。56．光纖通信中半導(dǎo)體光源的主要作用是，常用的種類有和。57．發(fā)光二極管與激光器在結(jié)構(gòu)上的根本區(qū)別是，它所發(fā)的光是。58．光發(fā)送機(jī)的消光比是，它將使光纖系統(tǒng)產(chǎn)生，使接收靈敏度。59．光電檢測器在光纖通信系統(tǒng)中的作用是，常采用的半導(dǎo)體光電檢測器為、。60．光接收靈敏度的定義是。61.比特率即，定義為。62．暗電流是指。63．光電檢測器引入的噪聲有、、。64．響應(yīng)度R0和η之間的關(guān)系式為。65．APD管是在二極管P-N結(jié)上加。66．判決器和時鐘恢復(fù)電路和起來構(gòu)成。67．監(jiān)控系統(tǒng)是指、、的總稱。68．光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼性能用來描述，定義為。69．光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的抖動定義是，抖動的程度目前大多用來表示，其符號為。70．抖動容限的定義是。71.并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度每個元件的可靠度，而且并聯(lián)的元件越多，系統(tǒng)的可靠性越。72.摻餌光纖放大器的工作波長范圍在，與光纖的窗口一致。二、畫圖題：1.畫出光纖通信系統(tǒng)組成方框圖。2.畫出松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖。3.畫出緊套光纖結(jié)構(gòu)示意圖。4.畫出層絞式光纜結(jié)構(gòu)示意圖。5.畫出骨架式光纜結(jié)構(gòu)示意圖。6.畫出帶狀式光纜結(jié)構(gòu)示意圖。*7．畫出數(shù)字光纖通信光發(fā)射端機(jī)的方框圖，并簡述各部分主要作用。*8．畫出數(shù)字光纖通信光接收端機(jī)的方框圖，并簡述各部分主要作用。*9.畫出數(shù)字光纖通信光中繼器的方框圖，并簡述各部分主要作用。10.畫出光接收機(jī)中脈沖再生電路原理方框圖，并簡述各部分主要作用。11．試畫出PIN光電二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。12．試畫出APD雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)示意圖13．請畫出外加正偏壓后P-N結(jié)形成的能帶分布。14．請畫出激光器輸出特性曲線，并標(biāo)明激光區(qū)。15．請畫出用LED管進(jìn)行模擬信號內(nèi)調(diào)制原理圖。16．請畫出用LD管進(jìn)行數(shù)字信號內(nèi)調(diào)制原理圖。三、問答題：*1．什么是弱導(dǎo)波光纖？為什么標(biāo)量近似解法只適用于弱導(dǎo)波光纖？2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導(dǎo)光原理。*3．試證明：階躍型光纖的數(shù)值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？4.數(shù)值孔徑的定義是什么？請用公式推導(dǎo)出其計算式：?=21nNA5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關(guān)？*6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？*7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導(dǎo)色散？*8.光與物質(zhì)間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？9．什么是激光器的閾值條件？10.簡述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)？11.光纖通信系統(tǒng)都有哪些噪聲？12．請寫出費(fèi)米分布函數(shù)的表達(dá)式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？14.什么是模分配噪聲？它是如何產(chǎn)生的？15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。16.什么是接收靈敏度和動態(tài)范圍，它們之間的表示式是什么？17．什么是碼間干擾？其產(chǎn)生的原因是什么？18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區(qū)別是什么？19．請用公式推導(dǎo)出串聯(lián)系統(tǒng)總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標(biāo)有幾種？并說明其含義？21．光波分復(fù)用通信技術(shù)的特點有哪些？四、計算題1.在空氣中行進(jìn)的光入射到一個玻璃板上，入射光線與玻璃表面之間的夾角為35°角，此時發(fā)生折射，且折射光線與反射光線彼此成90°角，問這種玻璃的折射率是多大？對這種玻璃來說，臨界角是多大？*2．弱導(dǎo)波階躍型光纖芯子和包層的折射指數(shù)分別為n1=1.5,n2=1.48,試計算：光纖的數(shù)值孔徑。3．上題中，若纖芯半徑a=6μm,λ0=1μm,試計算光纖中傳輸?shù)哪?shù)量。4．階躍型光纖，若n1=1.5,λ0=1μm,若Δ=0.018，當(dāng)保證單模傳輸時，光纖芯徑取多大？5.已知階躍光纖的n1=1.62，n2=1.52,試計算：（1）相對折射率Δ（2）數(shù)值孔徑6.已知階躍型光纖的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半徑a=10μm，波長λ0=1.5μm,試計算：（1）數(shù)值孔徑NA（2）歸一化頻率（3）入射光線的激勵角范圍7.已知均勻光纖的n1=1.51，Δ=0.01，工作波長λ0=0.85μm,當(dāng)纖芯半徑a=25μm，此光纖中傳輸?shù)膶?dǎo)模數(shù)是多少？若要實現(xiàn)單模傳輸，纖芯半徑應(yīng)為多少？8.已知階躍型光纖的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm,若光纖中的導(dǎo)模數(shù)量N=2，試問至少纖芯半徑為多大？9．已知光功率為2.4mw，光波頻率為1015Hz,求單位時間傳播的光子數(shù)。10．某光纖通信系統(tǒng)，其發(fā)送光功率為-4dBm，光接收機(jī)靈敏度為-40dBm，設(shè)備富余度為6dB，光纜富余度為0.1dB/km，光纖接頭損耗為0.2dB/km，且不考慮色散的影響，求當(dāng)無光纜配線架時，如果希望最長中繼距離為60km，此時的光纜的衰減系數(shù)為多大？11．有一五次群單模光纜傳輸系統(tǒng)，線路碼型為3B4B碼，應(yīng)用InGaAs-LD，其It<50mA，標(biāo)稱波長為1310nm，光譜寬度為2nm，發(fā)送光功率為-2.3dBm,接收靈敏度為-38dBm,動態(tài)范圍≥20dB。采用的光纜其固有損耗為0.4dB/km,接頭損耗為0.1dB/km，光連接器衰減為1dB，光纖色散系數(shù)≤2.0ps/nm·km,光纖富余度為0.1dB/km。若考慮1dB色散代價（ε取0.115），5dB設(shè)備富余度，試計算在系統(tǒng)設(shè)計時，最大中繼距離為多少？12．一無備用系統(tǒng)的光纜通信系統(tǒng)，在420km內(nèi)共設(shè)10個中繼器，各種設(shè)備的故障率如下：求：①系統(tǒng)總故障率。②平均無故障時間。13.若上題中平均故障率修復(fù)時間為4小時，求系統(tǒng)的失效率。14．若在題7所示的系統(tǒng)中采用1∶1的主備比，在系統(tǒng)發(fā)送和接收端各存在一個轉(zhuǎn)換設(shè)備，轉(zhuǎn)換設(shè)備的故障率為200fit（一端），平均故障修復(fù)時間為4小時。求：①此系統(tǒng)的失效率。②若系統(tǒng)的設(shè)計壽命為20年，則在此間系統(tǒng)的中斷通信時間。15．如果在無備用系統(tǒng)情況下，容許5000km光纖通信系統(tǒng)雙向全程每年4次全程故障，那么280km的數(shù)字段雙向全程每年允許出現(xiàn)的全程故障是多少次？16．某激光器的輸出光功率為500mw,問此功率可折合為多少dBm?第二部分答案一、填空題：1．大小、方向2．物理量3．矢量4．dStJdlHsl???+=???)(tBEsl???-=??0=??sqs=??5.