1、光纖期末試卷模板A莆田學(xué)院

試卷第2頁(yè)共5頁(yè)試卷第1頁(yè)共5頁(yè)莆田學(xué)院期末考試試卷〔A〕卷2024—2024學(xué)年第二學(xué)期課程名稱：光纖通信適用年級(jí)/專業(yè)：08/通信試卷類別開卷〔〕閉卷〔√〕學(xué)歷層次本科考試用時(shí)120分鐘?考生注意：答案要全部抄到答題紙上，做在試卷上不給分?一、填空題〔每空2分，共30分〕1.目前光纖通信中廣泛使用的光源主要有半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管。2.按照光纖中傳輸模式的多少，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖兩類。3.漸變型光纖中，不同的射線具有相同軸向速度的現(xiàn)象稱為自聚焦現(xiàn)象。4.受激輻射過程中發(fā)射出來(lái)的光子與外來(lái)光子不僅頻率相同，而且相位、偏振方向、傳播方向都相同，因此，稱它們?yōu)橄喔晒狻?.雪崩光電二極管具有雪崩倍增效應(yīng)，使光電流在管子內(nèi)部即獲得了倍增。6.半導(dǎo)體P-N結(jié)上外加負(fù)偏電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與內(nèi)部電場(chǎng)方向一致,這有利于耗盡層的加寬。7.一個(gè)GaAsPIN光電二極管，平均每四個(gè)入射光子產(chǎn)生一個(gè)電子—空穴對(duì)，假設(shè)所有的電子都被收集，該器件的量子效率為25%。8.常用的SDH設(shè)備有：終端復(fù)用器、分插復(fù)用設(shè)備ADM和數(shù)字交叉連接設(shè)備等。9.SDH中STM-N的速率是155.520Mb/s*N。10.光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率和抖動(dòng)性能是系統(tǒng)傳輸性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。11.目前EDFA采用的泵浦光波長(zhǎng)為0.98μm和1.48μm兩種。12.目前研制的光放大器可分為半導(dǎo)體光放大器和光纖放大器兩類。13.光接收機(jī)噪聲的主要來(lái)源有光電檢測(cè)器引入的噪聲和前置放大器引入的噪聲兩類。二、單項(xiàng)選擇題〔每題2分，共20分〕1.在階躍型弱導(dǎo)波光纖中，第一高次模為______。A. B. C. D.2.光信號(hào)在光纖中沿軸向傳播一段距離所需的時(shí)間稱為______。A.時(shí)延 B.時(shí)延差 C.脈沖延遲 D.脈沖寬度3.在以下特性參數(shù)中，不屬于單模光纖的特性參數(shù)是______。A.數(shù)值孔徑 B.截止波長(zhǎng) C.衰減 D.折射率分布4.為了使雪崩二極管正常工作，應(yīng)在其PN結(jié)上加______。A.高反向偏壓 B.低正向偏壓C.高正向偏壓 D.低反向偏壓5.光纖衰減系數(shù)的單位是______。A.dB B.dBm C.dBm/km D.dB/km6.某Si-PIN光電二極管的響應(yīng)度，一個(gè)光子的能量為，電子電荷量為，那么該光電二極管的量子效率為______。A.40% B.50% C.60% D.70%7.STM-N信號(hào)一幀的字節(jié)數(shù)為______。A. B. C. D.8.在誤碼性能參數(shù)中，嚴(yán)重誤碼秒〔SES〕的誤碼率門限值為______。A. B. C. D.9.在EDFA中,用于降低放大器噪聲的器件是______。A.光耦合器 B.光濾波器 C.波分復(fù)用器 D.光隔離器10.目前，摻鉺光纖放大器的噪聲系數(shù)可低達(dá)______。A.-3dB~0dB B.0dB~3dB C.3dB~4dB D.10dB~15dB三、簡(jiǎn)答題〔每題7分，共28分〕1.畫出光時(shí)域反射儀工作原理的系統(tǒng)框圖。1．光時(shí)域反射儀是利用后向散射法的原理設(shè)計(jì)的。〔7分〕2.在LD驅(qū)動(dòng)電路里，為什么要設(shè)置溫度自動(dòng)控制電路？具體措施是什么？功率自動(dòng)控制實(shí)際是控制LD的哪幾個(gè)參數(shù)？答.在LD的驅(qū)動(dòng)電路里，設(shè)置自動(dòng)溫度控制電路是因?yàn)榘雽?dǎo)體光源的輸出特性受溫度影響很大，特別是長(zhǎng)波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器對(duì)溫度更加敏感，為保證輸出特性的穩(wěn)定，對(duì)激光器進(jìn)行溫度控制是十分必要的?！?分〕溫度控制裝置一般由致冷器、熱敏電阻和控制電路組成。致冷器的冷端和激光器的熱沉接觸，熱敏電阻作為傳感器，探測(cè)激光器結(jié)區(qū)的溫度，并把它傳遞給控制電路，通過控制電路改變致冷量，使激光器輸出特性保持恒定?！?分〕控制電路實(shí)際控制的是：換能電路的輸出、三極管的基極電流和致冷器的電流?！?分〕3.什么叫副載波復(fù)用？答副載波復(fù)用是在電域上實(shí)現(xiàn)的頻分復(fù)用〔FDM〕?！?分〕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)組合成一路信號(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，然后將產(chǎn)生的已調(diào)光信號(hào)發(fā)送到光纖上?！?分〕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FDM電信號(hào)，再經(jīng)別離〔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)。〔2分〕4.簡(jiǎn)述馬赫—曾德爾干預(yù)儀〔MZI〕的工作原理。答:考慮MZI作為一個(gè)解復(fù)用器的情況。這時(shí)只有一個(gè)輸入，假設(shè)從輸入端口1輸入，經(jīng)過第一個(gè)定向耦合器后，功率平均分配到兩臂上，但是在兩臂上的信號(hào)有了π/2的相差，下臂上的信號(hào)比上臂滯后π/2?！?分〕如果下臂與上臂的長(zhǎng)度差為ΔL，那么下臂信號(hào)的相位進(jìn)一步滯后βΔL，β為光在MZI介質(zhì)中的傳輸常數(shù)。在第二個(gè)定向耦合器的輸出1處，來(lái)自下臂的信號(hào)又比來(lái)自上臂的信號(hào)延遲了π/2，因此，在輸出1處，兩信號(hào)總的相位差為。同理，在輸出2處，兩信號(hào)總的相位差為?！?分〕在輸入1的所有波長(zhǎng)中，滿足βΔL=kπ(k為奇數(shù))條件的波長(zhǎng)，由輸出1輸出；滿足βΔL=kπ(k為偶數(shù))條件的波長(zhǎng)由輸出2輸出。而β=(2πn)/λ，n為介質(zhì)折射率，λ為光波長(zhǎng)，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)波的解復(fù)用。如果兩臂長(zhǎng)度差為ΔL，只是輸入1輸入，那么單個(gè)MZI的功率傳遞函數(shù)為，其中f為光頻率?！?分〕四、計(jì)算題〔每題11分，共22分〕1.一階躍光纖，纖芯半徑，折射率，相對(duì)折射率差，長(zhǎng)度。試求：〔1〕光纖的數(shù)值孔徑；〔2〕子午光線的最大時(shí)延差；〔3〕假設(shè)將光纖的包層和涂覆層都去掉，求裸光纖的NA和最大時(shí)延差。答．〔1〕。〔3分〕〔2〕最大時(shí)延差〔2分〕〔3〕假設(shè)將光纖的包層和涂敷層去掉，那么此時(shí)，〔2分〕，所以〔2分〕〔2分〕2.有一個(gè)565Mb/s的單模光纖傳輸系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體要求如下：〔1〕光纖通信系統(tǒng)的光纖損耗為0.1dB/km，有5個(gè)接頭，平均每個(gè)接頭損耗為0.2dB，光源的入纖功率為-3dBm，接收機(jī)靈敏度為-46dBm〔BER=〕；〔2〕光纖線路上的線路碼型是5B6B，光纖的色散系數(shù)為2ps/(km.nm)，光源光譜寬度為1.8nm。求：最大的中繼距離為多少？注：設(shè)計(jì)中選取色散代價(jià)為1dB，光連接器損耗為1dB〔發(fā)送和接收端各一個(gè)〕，光纖損耗余量為0.1dB/km，系統(tǒng)余量為5.5dB。答〔1〕〔2分〕式中為平均發(fā)射功率〔dBm〕，為接收靈敏度〔dBm〕，為連接器損耗〔dB/對(duì)〕，為系統(tǒng)余量〔dB〕，