2.
目前
光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是
（）
A. 0.85 g m,1.27 g m,1.31 gm
B. 0.85 g m,1.27 g m,1.55 gm
C. 0.85 g m,1.31 g m,1.55 gm
D. 1.05 g m,1.31 g m,1.27 gm
脉冲宽度为（
A. 0.34 卩 m C.3.0 卩 m
7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为
1.光纤通信一般采用的电磁波波段为
A.可见光
B.
（） °
红外光 C.紫外光
D. 毫米波
A. V > 0 B . V >Vc C. V > 2.405
D. V < Vc
8. 下列现象是光纤色散造成的，是（ A.光散射出光纤侧面 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄
9. 将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽 D.信号脉冲衰减 A.折射 C.纤芯一包层界面上的全内反射
10. 1mW 勺光向光纤耦合时，耦合损耗为 的光纤中，可以将信号传输多远？（ B.在包层折射边界上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 1.0dB ，而在光纤输出端需要 0.1mW 勺信号，则在衰减为0.5dB/km A.1.8km B.10km C.18km D.20km 11.光纤的数值孔与 A.纤芯的直径 ） 有关。 B. 包层的直径 C.相对折射指数差
12.阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ D. 光的工作波长
A. - n
B. a. 2
D. a.门1门2
3.限制光纤传输容量 A.光纤色散 （BL 积）的两个基本因素是（ B. C.光纤带宽
4. 一光纤的模色散为 D. ） 和光纤色散。
光纤折射 光纤损耗
20ps/km ，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于 0）在此光纤中传输8km,则输出端的
A.20ps
5. 下列说法正确的是
为了使光波在纤芯中传输， 为了使光波在纤芯中传输， 为了使光波在纤芯中传
A. B. C. D. B.40ps C.80ps D.160ps
包层的折射率必须等于纤芯的折射率 包层的折射率必须大于纤芯的折射率
包层的折射率必须小于纤芯的折射率 包层的折射率必须大于涂层的折射率
纤芯折射率为 6. 对于工作波长为1.31卩m 的阶跃折射率单模光纤, 直径的最大允许值为（ 1.5 ,包层折射率为1.003（空气）,纤芯
B.0.90 卩 m D.4.8 卩 m
13. 在SiO2 单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是( ) 。
A. 0.85 gm
B. 1.05 gm
C. 1.27 gm
D. 1.31 gm
14. 下面不属于光纤的衰减机理的是( )
A. 光能量的折射损耗
B.光能量的吸收损耗
C.光能量的散射损耗
D.光能量的辐射损耗
15. 单模光纤在信号波长处的材料色散和波导色散分别为20ps/(nm.km)和-15ps/(nm.km)，则光纤总色散
为( )。
A. 35ps/(nm.km)
C.5ps/(nm.km)
16. 激光是通过什么产生的？( )
A. 受激辐射
C.热辐射
17. 激光器发射波长与( ) 有关。
A.基态能级能量
C.基态与亚稳态级能量间隔
18. 半导体光源的核心是( )
A.带隙
C.半导体材料
19. 半导体激光二极管(LD) 的一个缺点是
A.光谱较宽
C.与光纤的耦合效率较低
20. 下面说法正确的是( ) 。
A.光纤、光源和光电检测器是光通信中不可缺少的三个部件
B. 在接收机中，影响最大的是主放大器产生的噪声
C. 自发辐射输出的是相干光，受激辐射输出的是非相干光
D. 激光器中自发辐射占据主导地位B.25ps/(nm.km) D.0ps/(nm.km)
B.自发辐射
D.电流
B.激发态能级能量
D.基态与激发态级能量间隔
B. PN 结
D.半导体结构
( ) 。
B.温度特性较差
D.平均发光功率较小
A. G > 1
B. G
C. G = 1
D. G
22. 作为光纤探测器的光电二极管通常(
A. 反向偏置
C.正向偏置
23. 为了使雪崩光电二极管正常工作，在其
A.高正向偏压
C.低反向偏压
24. 光隔离器一般采用的机理是( )
A. 帕克耳效应
B.
C. 声光效应
D.
25. 下面那个会影响两根光纤的对接损耗
A.数值孔径
C.纤心直径
26. 关于衰减器正确的是( )。
< 1
=0
)
B. 热电冷却
D.像太阳能电池一样无偏置产生电压
P－N 结上应加( )。
B. 低正向偏压
D.高反向偏压
。
法拉第旋转效应
电光效应
( )
B. 折射率分布
D.光纤的色散
21. PIN 光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )
A. 一个阻挡某个波长的光而使其他波长的光透过的滤波器
35. 下面（）不是掺铒光纤放大器的优点
A. 高增益
C. 工作在1300nm附近
36. EDFA中光光隔离器的主要作用是（
A.降低光放大器输出噪声
C. 提高光放大器增益
37. 在误码性能参数中，严重误码秒（
A.10
-6
C.10
-4
38. STM-16信号的码速率为（）
A. 155.520 Mb/s
C. 2 488.320 Mb/s
39. 10Gb/s 的单个比特间隔是（）
A. 1ns
B. 1ps
C. 10ps
D. 100ps
40. 数字光接收机的灵敏度定义为接收机工作于
A.10-6
B.10 -8
C.10 -9
B. 宽增益带宽
D. 工作在1550n m附近）。
B. 消除反射光的影响
D. 使光信号再生）。
B.10
-5
D.10
-3
B. 622.080 Mb/s
D. 9 953.280 Mb/s
B.使输入光偏振，引起其他偏振光的损耗
C .在一定的波长范围内均匀减小光强
D .有选择地阻挡由自辐射产生的光子
27. 影响光源与光纤的耦合效率的主要因素是
A.光源的发射角
C.光源的发射波长
28. 不．属．于．无源光器件的是（
）。
A. 光定向耦合器
C .光纤连接器
29. 利用光放大器是（）。
A. 为了驱动光源而克服阈值效应
C.只在铜导线系统中使用
30. EDFA的泵浦光源的典型工作波长为（
A.850 nm
C.1310 nm （）。
B.光源的发射面
D.光源的发射功率
B.半导体激光器
D.光衰减器
B.为了补偿光纤损耗
D.将光信号转换成电信
号）。
B.980 nm
D.1550 nm
31. EDFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是（）
A.使信号放大并再生
B.使信号再生
C.使信号放大
D.降低信号的噪声
32. 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是（）
A.高增益
B.低噪声
C.低增益、低噪声
D.高增益、低噪声
33. 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（
）
A. 40 dB 左右
C. 20 dB 左右
34. EDFA的最大输出功率常用（）
A. 饱和输出功率
B. 3dB
C. 功率增益
D.
B. 30 dB 左右
D. 10 dB 左右
来表示。
饱和输出功率
饱和功率增益
SES的误码率门限值为（
（）的BER所要求的最小平均接受光功率
D.10
-11
在光纤通信系统中起主导作用的部件是光源、光纤和 _________ 三种。 光纤通信系统光载波的频率为 200THZ ,则其对应的波长为 _____________ 。
光纤通信的三个实用的低损耗工作窗口是 _________________________________ 0.85 g m, 1.31卩m 和 。 根据折射率在横截面上的分布形状,有 _____________ 光纤和 ___________ 光纤两类。 单模光纤中不存在 _______ 色散,仅存在材料色散和波导色散。 高速长距离光波系统主要受 ______ 限制,而不受光纤损耗的限制。
当两点间距离超过一定长度时,就必须补偿光纤 ________ ,否则信号将因衰减变得太弱而不能可靠检 测。
光纤色散参数的单位为 _____ ，代表两个波长间隔为1nm 的光波传输1km 后到达时间的延迟。 光纤的导光原理可用几何光学理论与 _________ 理论两种方法进行分析。 影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和 ___________________ 。
目前通信上常用的三种通信光纤为阶跃型多模光纤、渐变型多模光纤和 ____________ 。 零色散频移光纤是指工作波长为 ___________ 的单模光纤，在该波长上可以获得最低损耗和最小色
散。
光发射机的核心部件为 ________ 。
要想物质能够产生光的放大，就必须使受激辐射作用大于 __________ 作用。 光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是自发辐射、受激吸收和 __________ 。
随着半导体激光器温度的上升，其输出功率会 _________ 。
在半导体激光器（LD ）的P — I 曲线上，当I v I t 时，激光器发出的是 _______ 。
在半导体激光器中P — I 曲线中，当驱动电流I 大于阈值电流I t 时，激光器发出的是 ____________ 。 激光器发射出的光功率为 20dBm 为 __________ mW/
雪崩光电二极管具有 _____ 效应，使光电流在管子内部就获得了倍增。
当工作波长1.3卩m 时，每秒入射到PIN 光电二极管的光子数为 800,平均每秒产生550个电子，贝U 光 电二极管的响应度为 ________________ 。
光接收机中， PIN 光电二极管引入的主要噪声有散粒噪声和 ______ 。 EDFA 的放大是将 __________ 转换为信号光的结果。
EDFA 中光耦合器（WDM 的主要作用是将 _______ 和原泵浦光混合起来。
掺铒光纤放大器的工作原理是在泵浦光源的作用下，使得掺铒光纤处于粒子数反转分布状态，产生 ，实现光的直接放大。 在SDH 帧结构中，段开销又可以分为 ____ 和复用段开销两种。 目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和 _________ 两类。
光纤数字通信系统中， ________ 和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。 FDM 与 WD 相比， ______ 的光载波间隔更窄。
从光源的调制角度看，有两种方法实现光调制，他们是 ____________ 和间接调制。 光纤通信用的光检测器有两种，分别为 ____________ 和 ____________ 。 光接收机噪声的主要来源是 _____________ 的噪声和前置放大器的噪声。
__________ 是防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输的器件。 光接收机中存在的噪声包括 __ 和热噪声。
FDM 与 WD 的主要区别是 _______ .
SDH 的桢结构分为三部分： ________ 、信息净负荷和管理单元指针（AUPTR ） 光接收机的核心部件为 ___ 。
传送一帧 STM-1 信号所需的时间为 ___ 。 半导体激光器要形成激光要有哪两个条件。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10. 11. 12.
13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
22. 23. 24. 25.
26. 27.
28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.
衡量光接收机性能优劣的主要技术指标是什么？
41. 简述WDM系统的基本结构。
42. SDH专送网的功能结构
43. 半导体激光器（LD）与半导体二极管（LED ）的主要区别。
44. 激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？
45. 从形成色散的机理来看，光纤的色散可以分为哪几种？色散对光纤通信系统性能有什么影响？
46. 光发射机的消光比定义光电检测器的暗电流
47. 光纤通信系统的最大中继距离受哪些因素的影响?
48. 半导体激光器的优缺点
49. EDFA 的组成
50. 激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？
51. 从形成色散的机理来看，光纤的色散可以分为哪几种？色散对光纤通信系统性能有什么影响？
52. 光发射机的消光比定义
53. 光电检测器的暗电流
54. 光纤通信系统的最大中继距离受哪些因素的影响?
55. 半导体激光器的优缺点
56. EDFA 的组成
57. 简述WDM 系统的基本结构。
58. SDH传送网的功能结构
59. 简述光纤通信的优点。
60. 半导体激光器要形成激光要有哪两个条件。
61. PDH 与SDH 的异同。
62. 衡量光接收机性能优劣的主要技术指标是什么？
63. 简述光发射机的组成及各部分的功能。
64. 什么是直接调制，什么是外调制。
1. PIN光电二极管量子效率为0.9，入=1.3卩m计算：
（1）该器件的响应度；（5分）
（2）入射光功率为-30dBm时的光电流。（5分）
2. GaAs的折射率为
3.6°GaAs LD的发射波长为0.87卩m,纵模的频率间隔为278GHz，求光谐振腔的长度？
（10分）
3. 已知两个半导体光源的有源层禁带宽度分别为 1.43eV和0.8eV，求中心辐射波长各为多少？（10分）
3. 阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n 1=1.51 , n2= 1.49，纤芯半径a = 4卩m,工作波长
入=1.31 卩
求：（1）光纤的数值孔径为多大？（5分）
（2）若要实现单模传输，则纤芯半径应如何选择？（ 5 分）
一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm，全程光纤平均接头
损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为 6 dB，无中继传输距离为
70 km 。
求：（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？（5 分）
（2）若要求系统允许的最大接收功率为—10 dBm,则光接收机的动态范围至少应取多少？（5分）65. 光纤链路长度6km,传输速率为20Mb/s，误码率为10—9。在光发射机中，选择GaALAsLED，使其能够
把50
g W的平均光功率耦合进纤芯直径为50
g
m的尾纤中。在光接收机中，选择工作在850nm的Si
光电二极管，光接收机所需的信号功率为—42dBm＞假设尾纤与光缆间的连接损耗为1dB,在光缆一光检测器的连接点上也有1dB的连接损耗。设系统富余量为6dB,求光纤的损耗需低于多少dB/ km?
1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。 A. 可见光 B. 红外光 C. 紫外光 D. 毫米波 2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。 A．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μm C．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm 3.限制光纤传输容量（积）的两个基本因素是( )和光纤色散。A．光纤色散B．光纤折射 C．光纤带宽D．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0） 在此光纤中传输8，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20 B.40 C.80 D.160 5.下列说法正确的是( ) A．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率 B．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率 C．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率 D．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折
射率 6.对于工作波长为1.31μm的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率 为1.5，包层折射率为1.003(空气)，纤芯直径的最大允许值为（）。 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A．V＞0 B．V＞ C．V＞2.405 D．V＜ 8.下列现象是光纤色散造成的，是（）。 A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断 展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（）。 A.折射 B.在包层折射边界上的全内反 射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 10.1的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0，而在光纤输出端需要 0.1的信号，则在衰减为0.5的光纤中，可以将信号传输多 远？（）。 A.1.8 B.10 C.18 D.20
《光纤通信技术》模拟试题 一、填空（共10题，每题3分） 1、均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力。 2、单模光纤的色散包括材料色散和波导色散。 3、线极化波是指波的电场矢量空间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波 ，以 LP 表示。 4、在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的和分布是一种近似的TEM 波。 5、在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐射、受激吸收、受激辐射。 6、谐振腔的谐振条件是2 11ln 21r r L G +==内αα。 7、光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声、啁啾声。 8、发送机的消光比是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比. 9、判决器和时钟恢复电路和起来构成码形成电路。 10、STM-N 帧结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。 11、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于4 2 V 。 12、当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。 13、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。 14、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。 15、在SDH 帧结构中，段开销是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 三、画图题（共1题，每题10分） 1、画出采用直接调制的数字光纤通信光发射端机的方框图。 见教材P 100 四、问答题：（共1题，每题15分） 1、什么是模分配噪声？它是如何产生的 五、计算题：（共3题。共35分） 1、.已知阶跃光纤的n 1=1.62，n 2=1.52, 试计算：相对折射率Δ （2）数值孔径 (1）22 221222162 .1252.162.12?-=-=?n n n (2)56.006.0262.121=??=?=n NA 2、计算STM-1帧结构中段开销SOH 的容量(速率)。
一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干的括号内。每小题1分， 共10分。) 1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入射角θ1必须满足( C ) A.θ1>θC13 B.θ1<θC12 C.90°>θ1>θC12 D.90°>θ1>θC13 2.薄膜波导中的单模传输条件为( B ) A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0) B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0) C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1) D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1) 3.光纤相对折射指数差的定义为( C ) A.Δ=n1－n2 B.Δ=n2－n1 C.Δ=(n21－n22)/2n21 D.Δ=(n21－n22)/n21 4.阶跃型光纤中，导模的传输条件为( C ) A.V
的灵敏度( A ) A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为( C ) A.光中继器的接收光功率 B.电源的电压 C.光缆线路的色散特性 D.光纤通信系统的误码性能 9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( D ) A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声 D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 10.表示光放大器放大能力的特性指标是( A ) A.功率增益 B.带宽 C.输出饱和功率 D.噪声系数 二、填空题(每小题1分，共20分) 1.利用光波作为载波的通信方式称为___________。 2.光纤通信的主要优点有：a.__________；b.传输损耗小；c.抗电磁干扰能力强；d.资源丰富。 3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是___________。 4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三层介质构成。 5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1x d－2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义
光纤通信期中考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0 试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤； 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法 二、实验内容 1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线 2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率 三、实验仪器 1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台 2、FC接口光功率计1台 3、FC-FC单模光跳线 1根 4、万用表1台 5、连接导线 20根 四、实验原理 光源是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。 光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面：首先，光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内，要求材料色散较小。其次，光源输出功率必须足够大，入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三，光源应具有高度可靠性，工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四，光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五，光源应便于调制，调制速率应能适应系统的要求。第六，电—光转换效率不应太低，否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七，光源应该省电，光源的体积、重量不应太大。 作为光源，可以采用半导体激光二极管（LD,又称半导体激光器）、半导体发光二极管（LED）、固体激光器和气体激光器等。但是对于光纤通信工程来说，除了少数测试设备与工程仪表之外，几乎无例外地采用半导体激光器和半导体发光二极管。 本实验简要地介绍半导体激光器，若需详细了解发光原理，请参看各教材。 半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 半导体激光器的特性，主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间t r、t f等。除上述特性参数之外，有时也把半导体激光器的工作电压、工作温度等列入特性参数。 光纤通信测试题三 一、填空题 1、ZXMP-S380利用SOH的、字节，实现64kb/s的数字话音 信道，能实现、、等呼叫功能。 2、开销在SDH中的作用非常重要，其中为避免定时成环，会用到字 节；设备间通讯会用到字节；为进行复用段保护而采用的APS协议使用、字节。 3、根据不同的应用场合，ITU-T建议对不同类型的SDH光接口进行了规范， 如L-4.1，其中，L表示，4表示，1表示波长为1310nm 的 G .652光纤。 4、NCP与本网元所有单板的MCU之间采用接口进行通讯，NCP 与网管之间采用接口进行通讯，网元之间的信息交流采用通道。 5、ZXMP-S320设备最多可以完成的单板级保护，具有交叉板和 STM-4速率的光板功能的双光口单板的名称是O4CSD。 6、为了群呼300~399之间的公务号码，须拨。 7、定时同步功能由SCB板完成，ZXMP-S320设备的定时同步功能包括：时 钟源的选择、、 时钟导出、。 二、单选题 1、ZXMP S320系统同步定时源配置，在网管上启用SSM字节，通常情 况下选择自振质量等级为。 A、G.811时钟信号 B、G.812转接局时钟信号 C、G.812本 地局时钟信号 D、G.813同步设备时钟信号 2、ZXONM E300网管软件中, 运行在NCP单板上。 A、Database B、GUI C、Manager D、 Agent 3、时隙是STM-4级别的分插复用器ADM中处理的最小单位，可以容纳一个2M的业务信号。 A、VC-12 B、VC-2 C、VC-3 D、VC-4 4、二纤双向复用段保护环中网元最多数目是个。 A、8 B、16 C、32 D、64 5、网元正常工作时的时钟模式是。 A、快捕方式 B、跟踪方式 C、保持方式 D、 自由震荡方式 6、由6个网元组成 2.5G的二纤双向复用段环，它的最大业务量 为。 A、16AU-4 B、32AU-4 C、48AU-4 D、 96AU-4 7、在二纤单向通道保护环中，出现告警会进行TU-12通道的倒换。 A、MS-RDI B、AU-RDI C、TU-12AIS D、 1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。 A. 高增益 B. 低噪声 C. 低增益、低噪声 D. 高增益、低噪声 2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出 的光为______，这个电流称为______电流。 A. 自发辐射光，阈值 B. 自发辐射光，阀值 C. 激光，阈值 D. 激光，阀值 3) SDH线路码型一律采用______。 A. HDB3码 B. AIM码 C. NRZ码 D. NRZ码加扰码 4) 在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是______。 A. 0.85 μm B. 1.05 μm C. 1.27 μm D. 1.31 μm 5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。 A. V＞0 B. V＞Vc C. V＞2.40483 D. V＜Vc 6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是______。 A. 使信号放大并再生 B. 使信号再生 C. 使信号放大 D. 降低信号的噪声 7) 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。 A. 40 dB左右 B. 30 dB左右 C. 20 dB左右 D. 10 dB左右 8) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。 A. 488 ns B. 2048 ns C. 488 μs D. 2048 μs 9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。 A. 光纤色散 B. 噪声 C. 光纤衰减 D. 光缆线路长度 10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。 A. TE0 B. TM0 C. TE1 D. TM1 2. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分） 1)GVD (群速度色散) 2)STS (同步转移信号) 3)ISDN (综合业务数字网) 4)AWG (阵列波导光栅) 5)OC (光载波) 6)WGA (波导光栅路由器) 7)GIOF (渐变折射率分布) 8)OTDM (光时分复用) 9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。首先用信息信号调制一个比基带信号最高频率高几倍的载波，然后用该载波信号再去调制光波。因为信号是用光波传输的，载波对光波而言只扮演着副载波的作用，所以这种技术就称为副载波调制。 10)DBR (分布布拉格反射) 2.OTDR光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer).OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。 3.光孤子通信 光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地（在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变）在光纤中传输。 4.粒子数反转分布 在热平衡状态下，粒子数按能态的分布遵循玻耳兹曼分布律：处于高能态的原子数N2总是远少于处于低能态的原子数N1（N1 >> N2），并且能级间距越大，两能级上原子数的这种 2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤 输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器 南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日 目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6) 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith 光纤通信原理试题＿1 参考答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是（ B ） A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10 －19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e 错误！未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ） A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE 波；三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中，P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料，称为本征层（I ）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功 光纤通信试题 1、为什么说1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑？ 2、电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。画出电波和光波的频率、波长分配示意图。 3、光纤通信的优点有哪些？ 4、光发射机的功能是什么？ 光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用辗合技术把光信号最大眼度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射帆的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的持性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率相波长稳定，器件寿命长。 5、目前光纤通信中广泛使用的光源有哪些？ 半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。有些场合也使用固体激光器。 6、直接调制和间接调制(或称外调制)光发射机的性能差别如何？ 直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。这种调制器是利用电信号改变电光晶体的折射宰，使通过调制器的光参数随电信号变化而实现调制的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 7、目前广泛使用的光检测器有哪两种类型？简述它们的性能差别。 在半导体PN结中加入本征层的PIN光电二极管(PIN—PD)和雪崩光电二极管(APD)。 8、数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统相比具有哪些优点 ①抗干扰能力强，传输质量好。在模拟通信系统中，噪声叠加在信号上，两者很难分开，放大时噪声和信号一起放大，不能改善因传输而劣化的信噪比。数字光纤通信采用二进制信号，信息不包含在脉冲波形中，而由脉冲的“有”和“无”表示。因此，一般噪声不影响传输质量，只有在抽样和判决过程中，当噪声超 一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理. 光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239 实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。 1·在激光器中，光放大是通过（A）粒子数反转分布….谐振腔来实现的。 2·下列哪些不是要求光接收机有动态接收范围原因（C）系统可能传输多种业务在不同的系统中3·光在通信中要从光纤的…试用中，需要（C）光隔离器 4·使用连接器进行光纤链接时，若接头不连续会造成（D） 光功率一部分散射损耗以反射形式返回发送端。 5·在系统发射机的调制器前加一个扰码器的作用是（A）保证传输的透明度出现。 6·将光限制在有包层的光纤中的作用原理是（Ｂ）在包层折射边界上的全内反射。 7·下列现象时光色散造成的（B）随距离的…扩展 8·光纤相对折射指数差的定义为（C）Δ=(n1^2-n2^2)/(2*n1^2) 9 ·不宜在光中传输的的波形为（Ｂ）HDB3码 10·单模光纤在信号波长处…20ps/(nm·km)-5ps(nm·km)则光线的总色散为（5ps(nm·km)）11·激光是通过什么产生的（C）受激辐射 12·在光纤通信系统的光中继器中，均衡器的作用是（）均衡成有利于判决的波形。 13·随着输入光功率的逐步增加，EDFA输出光功率的变化趋势为（A）先逐步增大，后保持不变。14·通常根据传播方向上有无电场分量…..分成三类即（D）IE波，TM波，EH波 15·在弱导波阶跃光纤中，导波传输的条件为（B）Ｖ＞Ｖｃ 16·表征光纤色散程度的物理量是（B）时延差 17·利用光放大器是（B）为了补偿光纤损耗 18·EDFA在做光中继器使用时，其主要作用（A）光信号放大再生 名词解释 1. 多模光纤：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 m左右），适用于中容量、 中距离通信。光纤的单模工作条件为0＜V≤2.4048多模工作条件为V＞2.4048 2. 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适用于大容 量、长距离通信。 3. 子午光线：若入射光线与光纤轴心线相交，则称为子午光线。 4. 斜射光线：若入射光线与光纤轴心线无论在光纤的入射端面上还是在光纤内部都不相交， 则称为斜射光线。 5. 数值孔径: 入射到光纤端面的光线并不能全部被光纤所传输，只是在光纤端面临界入射角 范围内的入射光可以在光纤内传输，取这个角度的正弦值称为数值孔径。 6.mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB， 称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内 输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码 7.4B1H码：将输入的二进制码每4比特分为一组，在每组时间宽度内，按照一定的要求分 别插入补码C、帧码F、公务码Sc、监控码M、数据码D和区间通信码S等（这些码统称 为H码）构成4B1H码。 8. 受激吸收：在外来入射光的作用下，处在低能级上的电子可以吸收入射光子的能量而跃 迁到高能级上。 9. 波分复用：为了使若干独立信号能在一条公共光通路上传输，而将其分别配置在分立的 波长上的复用 10. 阶跃光纤：其纤芯和包层的折射率分别为不同的常数，在纤芯和包层的交界面上折射率 有一个台阶型突变。 11. 渐变光纤：纤芯折射率随纤芯半径变化的关系呈渐变分布的曲线形状。 一、填空题(每空格0.5分，40空格共20分) 1、光纤通信系统按光纤的模式可分为_______和_______通信系统。 答案：单模光纤、多模光纤 2、光纤通信是以_______为载频，以_______为传输媒质的一种通信方式。 答案：光波、光导纤维 3、本地传输网采用的主要传送技术有_______、_______、_______等。 答案：SDH、PDH、微波 4、对于4 节点STM－4 二纤环，若为双向复用段倒环，环的最大可保护的业务容量为_______ 个E1 信号。 答案：504 5、传输设备使用标称电压________伏。 答案：–48V 6、传输设备接地应该_____极接地。 答案：正(或+) 7、STM－N 帧中再生段DCC 的传输速率为_____；复用段DCC 的传输速率为_____。 答案：192kb/s、576kb/s 8、在主从同步数字网中，从站时钟通常有_____、_____、_____三种工作模式。 答案：锁定上级时钟模式、保持模式、自由振荡模式。 9、SDH的四种开销分别是：（再生段）开销、（复用段）开销、（高阶通道）开销、（低阶通道）开销。 10、目前联通本地网广泛使用光纤的种类为（G.652）常规单模光纤，在1550nm 处实际的衰减为（≤0.3）dB/km。G.655光纤为（非零色散）光纤，将零色散点移到（1570）nm附近，适用开通DWDM系统。 11、根据维护过程中不同阶段的不同要求。维护限值可分为四种为（投入业务）限值、（维护）限值、（修复）限值、（不可接受退出业务和恢复业务）限值。 12、4、SDH网络管理结构目前实际运用可以分为（网元层NE）（网元管理层EM）（网络管理层NM）三层。 13、SDH系统的VC-12通道的在线监测采用的方式是（BIP-2）。 14、在SDH传输系统中，指针的调整会引起（抖动）。 15、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用(1310 nm)波长，长距离通信宜选用(1550 nm)波长。 16、2Mb/s 速率DDF连接器有(75/75欧姆)不平衡式和(120/1120欧姆)平衡式两种类型。 17、某光接口的类型为S-4.1，其含义为(短距离，速率为622Mb/s，传输光波长为1310nm,G652光纤)。 18、2Mbit/s速率通信电缆的允许哀耗dB， 参考答案：6dB。 19、计算中继电缆的允许传输长度公式。 参考答案： 电缆衰减常数架的插入损耗 电缆衰减－ 设备端到端之间的允许DDF； 20、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用nm工作波长，长距离通信宜选用nm工作波长。 参考答案：1310nm、1550nm。 光纤通信. 1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。 2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤 3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。 4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法 5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤. 6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是 光纤最重要的传输特性：损耗限 制系统的传输距离, 色散则限制 系统的传输容量. 7.色散是在光纤中传输的光信 号，由于不同成分的光的时间延 迟不同而产生的一种物理效 应. 色散的种类：模式色散、材 料色散、波导色散. 8. 波导色散纤芯与包层的折射 率差很小，因此在交界面产生全 反射时可能有一部分光进入包 层之内，在包层内传输一定距离 后又可能回到纤芯中继续传输。 进入包层内的这部分光强的大 小与光波长有关，即相当于光传 输路径长度随光波波长的不同 而异。有一定谱宽的光脉冲入射 光纤后，由于不同波长的光传输 路径不完全相同，所以到达终点 的时间也不相同，从而出现脉冲 展宽。具体来说，入射光的波长 越长，进入包层中的光强比例就 越大，这部分光走过的距离就越 长。这种色散是由光纤中的光波 导引起的，由此产生的脉冲展宽 现象叫做波导色散。 9. 偏振模色散：实际光纤不可避 免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆 度和内部残余应力，使两个偏振 模的传输常数不同，这样产生的 时间延迟差称为偏振模色散或 双折射色散。 10. 损耗的机理包括吸收损耗和 散射损耗两部分。吸收损耗是 由SiO2材料引起的固有吸收和 由杂质引起的吸收产生的。散射 损耗主要由材料微观密度不 均匀引起的瑞利散射和由光纤 结构缺陷(如气泡)引起的散射产 生的。瑞利散射损耗是光纤的固 有损耗，它决定着光纤损耗的最 低理论极限。 11.光线的损耗：（1）吸收损耗： a.本征吸收损耗：紫外吸收损 耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损 耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散 射损耗 a线性散射损耗：瑞利散 射，光纤结构不完善引起的散射 损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲 率半径比光纤的直径大得多的 弯曲 b.微弯：微米级的高频弯 曲，微弯的原因：光纤的生产过 程中的带来的不均；使用过程中 由于光纤各个部分热胀冷缩的 不同；导致的后果：造成能量辐 射损耗. 与宏弯的情况相同，模 场直径大的模式容易发生微弯 损耗 12. 柔性光纤的优点：1. 对光的 约束增强 2. 在任意波段均可实 现单模传输：调节空气孔径之间 的距离 3. 可以实现光纤色散的 灵活设计 4. 减少光纤中的非线 性效应5. 抗侧压性能增强 13. 光纤的制作要求（1）透明（2） 能将其拉制成沿长度方向均匀 分布的具有纤芯-包层结构的细 小纤维；（3）能经受住所需要 的工作环境。光纤是将透明材料 拉伸为细丝制成的。 14. 光纤预制棒简称光棒，是一 种在横截面上有一定折射率分 布和芯/包比的的透明的石英玻 璃棒。根据折射率的不同光棒可 从结构上分为芯层和包层两个 部分，其芯层的折射率较高，是 由高纯SiO2材料掺杂折射率较 高的高纯GeO2材料构成的，包 层由高纯SiO2材料构成。制作 方法: 外部气相沉积法；气相轴 相沉积法；改进的化学气相沉积 法；等离子化学气相沉积法。 15. 光缆基本要求：保护光纤固 有机械强度的方法，通常是采用 塑料被覆和应力筛选。光纤从高 温拉制出来后，要立即用软塑料 进行一次被覆和应力筛选，除去光纤通信技术试题及答案2
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