1.Make a choice （共十题 每题1分）10p
(1).Which of the following dispersion (色散)dose not exist in single-mode optical fiber? （ D ）
A .material （材料）dispersion B.waveguide （波导） dispersion
C.polarization-mode （偏振）dispersion
D.intermodal （联合） dispersion
(2).The unit （单位）of the fiber attenuation coefficient （衰减系数）is (C)
A. dB
B. dBm
C. dB/km
D. dBm/km
(3).the bands of Optical fiber communication is (B)
A.0.01um-0.39um
B. 0.8um-2.0um
C.0.39um-0.79um
D.100um-1000um
(4).If the optical input power of a Optical amplifier is 10mW ，and the optical output power is 100mW as well ,then its output gain level is (A)
A.10dB
B.20dB
C.30dB
D.40dB
(5)In order to make sure of the system BER （比特误差率） conditions , if the minimum optical input power of the receiver is 1 uW, the sensitivity of the receiver must be (A)
A.－30dBm
B.－40dBm
C.－20dBm
D.－43dBm
(6)The principal （主要）light sources used for fiber optical communications applications are ：
（D ）
A.OA 、LD
B.PIN 、APD
C.PD 、LED
D.LD 、LED
(7)laser （激光） action is the result of three key process ，which one of the following is not be included ？（D ）
A.photon absorption （光子吸收）
B.spontaneous emission （自发发射）
C.stimulated emission （受激发射）
https://www.doczj.com/doc/f46371318.html,pound radiation （复合发射）
(8) A single mode fiber usually has a core diameter （芯径）of A.
A. 10m
B. 62.5nm
C. 125nm
D. 50mm (9)To make sure that the APD photo-detector works properly, a sufficiently D is applied across the p-n junction.
A. high forward-bias voltage （高的前置偏压）
B. low forward-bias voltage
C. low reverse-bias voltage （低的反相偏压）
D. high reverse-bias voltage
(10) When DFA fiber amplifier uses as light Repeaters （中继器）, its main effect is B.
A. amplifying and regenerating the signal
B. regenerating the signal
C. amplifying the signal
D. reducing the signal noise
(11) In graded-index optical fiber, the numerical aperture （数值孔径） NA can be expressed as C. A. 21n n - B. ?2a C. ?2n 1 D. 21n n a -
(12) In practical SMFs, the core diameter is just below the cutoff （截止） of the first higher-order （高阶）mode; that is, for V slightly A.
A. <2.4
B. > 2.4
C. =3
D. =3.5
(13) It is well known that the total dispersion in the single-mode regime is composed of two components: C.
A. mode-partition noise （电流分配噪声）, inter- symbol Interference
B. frequency chirp, modal dispersion
C. material dispersion, waveguide dispersion
D. modal dispersion, waveguide dispersion
(14)At present, erbium doped （涂饵的）fiber amplifier’s maximum small signal gain （小信号增益）is around A.
A. 40 dB
B. 30 dB
C. 20 dB
D. 10 dB
(15)Which of the following doesn’t belong to passive optical components （无源光学组件）B
A. Directional coupler（定向耦合器）
B. Semiconductor laser（半导体激光）
C. Optical fiber connector（光纤连接器）
D. Optical attenuator（光学衰减器）
(16) The A mode has no cut off（截止）and ceases（停止）to exist only when the core diameter （芯径）is zero.
A. HE11
B. TE01
C. TM01
D. EH11
(17)When the phase difference（相位差）is an integral multiple（整数倍）of A, the two modes
will beat and the input polarization（偏振）state will be reproduced.
A. 2π
B. π
C. 1800
D. π/2
(18)which one of the following model can transmit in the single-mode optical fiber ?(A)
A.HE11
B. TE01
C. TM01
D. EH11
2. Write the full name of the following acronym（共十题每题1分）10p
(1)DCF: dispersion compensating fiber（色散补偿光纤）
(2)CNR: carrier to noise ratio（载噪比）
(3)SRS: Stimulated Raman Scattering（受激的拉曼色散）
(4)SOA: Semiconductor optical amplifier（半导体激光放大器）
(5)NA: numerical aperture（数值孔径）
(6)PON: passive optical network（无源光网络）
(7)SLM: single longitudinal mode（单纵向模式）
(8)NEP: noise-equivalent power(噪声等效功率)
(9)DSF: dispersion shift fiber（色散转移光纤）
(10)SONET: synchronous optical network（同步光网络）
(11)A TM: asynchronous transfer mode（异步传输模式）
(12)ISDN: integrated services digital network（综合业务数字网）
(13)WDM: wavelength-division multiplexing(波分多路复用)
(14)SDH: Synchronous digital hierarchy(同步数据系列)
(15)TLLM: transmission-line laser model(传输线激光模式)
(16)ONSL: optical network simulation layer（光网络模拟层）
(17)OVPO: outside vapor-phase oxidation（外气相沉积法）
(18)V AD: vapor-phase axial deposition(汽相轴向沉积)
(19)CDMA: code-division multiple access(码分多址)
(20)FDM: frequency-division multiplexing（频分复用）
(21)DSP: digital signal processing（数字信号处理）
(22)MCVD: modified chemical vapor deposition（修正的化学汽相沉积）
(23)EDFA: erbium-doped fiber amplifier(惨饵光纤放大器)
(24)FDDI: fiber distributed data interface(光纤分布式数据接口)
(25)SIOF: step index optical fiber(阶跃指数光纤)
(26)GIOF: graded index optical fiber(渐变性光纤)
(27)SQW: single quantum-well（单量子井）
(28)ARQ: automatic reapt request(自动重发请求)
(29)FEC: forward error correction（前向纠错）
3. Filling blanks(共20空每空1分) 20p
(1) According the mode which propagate（传播）in the fiber, the fiber can be divided into (single mode) fiber) and (multimode) fiber.
(2) The most common misalignment（非线性）occurring in practice, which also causes the greatest power loss, is (axial displacement轴向移位).
(3) The electromagnetic energy（电磁能）of a guided mode is carried partly in the (core) and partly in the (cladding包层).
(4)The basic attenuation mechanisms（衰减机制）in a fiber are (absorption吸收), (scattering散射) and (radiative losses辐射损耗) of the optical waveguide.
(5) The two main optical amplifier types can be classified as (SOAs半导体激光放大器) and (DFAs).
(6) Networks are traditionally divided into: (LANs局域网), (MANs城域网),(W ANs广域网).
(7)The principal light sources used for fiber optic communications applications are (ILDs注入型激光二极管) and (LEDs发光二级管) .
(8) The dominant noise generated in an optical amplifier is (ASE).
(9) The two most common samples of these spontaneous fluctuations（波动）are (shot noise) and (thermal noise热噪声).
(10)According to the refractive index（折射率）of the core, the fiber can be divided into (step-index) fiber and (graded-index) fiber .
(11)The total dispersion in single-mode fibers consists mainly of (material) and (waveguide) dispersion.
(12) The most meaningful criterion（标准）for measuring the performance of a digital communication system is the (average error probability平均概率误差). In an analog system the fidelity criterion is usually specified in terms of a (peak signal-to-noise ratio).
(13) The simplest transmission link is a (point-to-point line) that has a transmitter on one end an a receiver on the other.
(14)The commonly used materials for fiber lasers are (erbium) and (neodymium).
(15)Absorption is related to the fiber material, whereas scattering is associated both with the (fiber material) and with (structural imperfections) in the optical waveguide.
(16)The two basic LED configurations being used for fiber optics are (surface emitters) and (edge emitters).
(17) The basic schemes for improving the reliability are (ARQ自动重发请求) and (FEC前向纠错).
4. Give a brief description of following terms and questions（共5题每题3分）15p (1) Briefly describe the key system features of WDM.波分复用
1) capacity upgrade（容量升级）
2) transparency （透明度）
3) wavelength routing（波长选路）
4) wavelength switching（波长转换）
5) the connectors used to join individual fiber cables to each other and to the source and
detector
(2) Briefly describe there major goals of SDH.同步数据系列
1) Avoid the problems of PDH
2) Achieve higher bit rates
3) Better means for operation, administration and Maintenance
(3) List at least three advantages of SOA半导体激光放大器.
1) Small size, and easy to be integrated with semiconductor circuits.
2) Fabrication（制造）is simple and with low power consumption（功耗）, long life-span and low cost.
3) Gain response is very quick and well suited for switching and signal processing in optical networks application.
4) Can amplify optical signal and process signal in the same time such as switch, so can be used in wavelength converting and optical switch.
(4) List more than three disadvantages of SOA.
1) The coupling loss with optical fiber is too large
2) Sensitive to polarization
3) Noise figure is high(~8 dB)
4) crosstalk串音干扰
5) Easy to be affected by temperature, low stability
(5) Stimulated Emissions受激发射
If a photon（光子）of energy hv12 impinges on（撞击）the system while the electron is still in its excited state, the electron is immediately stimulated to drop to the ground state and give off a photon of energy hv12.
(6)Dynamic range
System dynamic range is the maximum optical power range to which any detector must be able to respond.
(7) What conditions should be met to achieve a high signal-to-noise ratio?
1) The photodetector（光电探测器）must have a high quantum efficiency（量子效率）to generate a large signal power.
2) The photodetector and amplifier noises should be kept as low as possible.
(8) Please write the three basic categories（类别）of degradation of light sources
1) internal damage
2) ohmic contact degradation
3) damage to the facets of laser diodes（激光二极管）
(9)List the three factors largely determining the frequency response of an LED
1) the doping level（掺杂度）in the active region
2) the injected carrier lifetime Ti in the recombination region
3) the parasitic capacitance(寄生电容) of the LED.
(10)Write the three basic types of two-level binary line codes that can be used for optical fiber transmission links.
1) non-return-to-zero (NRZ) format
2) return-to-zero (RZ) format
3) phase-encoded (PE) format
(11) Please write the three different mechanisms causing absorption briefly
1) Absorption by atomic defects （原子缺陷） in the glass composition.
2) Extrinsic （非固有的） absorption by impurity atoms in the glass material.
3) Intrinsic absorption by the basic constituent atoms of the fiber material.
(12) The disadvantage of Raman amplifier
Need large output power pump laser. As Raman Scattering, the energy is transferred from high frequency to low frequency. Cross talk will affect signal.
5. Figure （共1题 每题5分）5p
（1）Please draw the basic step for an automatic-repeat-request (ARQ) error-correction scheme. Solution:（ARQ
纠错机制）
(2)Please draw out the basic elements of the optical receiver.(5p)（光接收器）
Solution:
(3)Please draw out the basic elements of an analog link and the major noise contributions. Solution:（模拟链路及噪声源）
光发送机电模拟输入
信号谐波失真互调失真RIN
激光削波
光纤信道
模式失真
损耗
GVD 光放大器ASE 噪声光检测器
散弹噪声
热噪声
放大器噪声
APD 倍增噪声电模拟输出
到RF 接收机
(3) consider the encoder shown in Fig.1that changes NRZ data into a PSK https://www.doczj.com/doc/f46371318.html,ing this encoder,draw the NRZ and PSK waveforms for the data sequence 0001011101001101.
clock
/2
PSK data
NRZ data
frequency A
frequency B
Fig.1
Solution:
6. Calculation Problems(共3-4题，统计40分) 40p
(1) A wave is specified by 8cos 2(20.8)y t z π=-,where y is expressed in micrometers and the propagation constant （传播常数） is given in 1
m μ-.Find (a) the amplitude,(b) the wavelength,(c) the angular frequency （角频率）, and (d) the displacement at time 0t = and 4z m μ=. Solution:
The general form is:
y = (amplitude) cos()cos[2(/)]t kz A vt z ωπλ-=-.Therefore
(a) amplitude 8m μ=
(b) wavelength: 11/0.8m λμ-= so that 1.25m λμ=
(c) 22(2)4v ωπππ===
(d) At 0t = and 4z m μ= we have 18cos[2(0.8)(4)]8cos[2( 3.2)] 2.472y m m πμμπ-=-=-=
(2) A certain optical fiber has an attenuation of 0.6dB/km at 1300nm and 0.3dB/km at 1550nm.Suppose the following two optical signals are launched simultaneously into the fiber: an optical power of 150W μ at 1300nm and an optical power of 100W μ at 1550nm. What are the Solution:
power levels in W μof these two signals at (a) 8km and (b) 20km?
Since the attenuations are given in dB/km, first find the power levels in dBm for
100W μ and 150W μ. These are, respectively,
P(100W μ) = 10 log (100 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.10) = - 10.0 dBm
P(150W μ) = 10 log (150 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.15) = - 8.24 dBm
(a) At 8 km we have the following power levels:
P 1300(8 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(8 km) = - 13.0 dBm = 50W μ
P 1550(8 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(8 km) = - 12.4 dBm = 57.5W μ
(b) At 20 km we have the following power levels:
P 1300(20 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(20 km) = - 20.2 dBm = 9.55W μ
P 1550(20 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(20 km) = - 16.0 dBm = 25.1W μ
(3) A double-heterojunction （异质结） InGaAsP LED emitting at a peak wavelength of 1310nm has radiative and nonradiative recombination times of 25 and 90ns, respectively. The drive current is 35mA.
(a) Find the internal quantum efficiency and the internal power level.
(b) If the refractive index （折射率） of the light source material is n=3.5, find the power emitted from the device.
Solution: (a) From Eq. int 1
1/r nr r
τητττ==+, the internal quantum efficiency is int 10.783125/90
η==+， and from Eq.int int
int I hcI p hv q q ηηλ== the internal power level is int (35)(0.783)26(1310)
hc mA p mW q nm ==
(b) From Eq.int e int 2p (1)
n t p P n n η==+, 2
1260.373.5(3.51)P mW mW ==+ (4) An LED with a circular emitting area of radius 20m μ has a lambertian emission pattern with a 1002()W cm sr ?axial radiance at a 100mA drive current. How much optical power can be coupled into a step-index fiber having a 100m μ core diameter and NA=0.22? How much optical power can be coupled from this source into a 50m μ core-diameter graded-index fiber having 12.0, 1.48n α== and 0.01?=?
Solution:
The source radius （半径） is less than the fiber radius,
so Eq. 222222
,1()2LED step s o s o P r B NA r B n ππ==? holds: 22
223222,()(210)(100/)(0.22)191LED step s o P r B NA cm W cm W ππμ-==?= From Eq. 222,122[1()]2s LED graded s o r P r B n απαα
=?-+ 232222,122(210)(100/)(1.48)(0.01)[1()]15925
LED graded P cm W cm W πμ-=?-=
(5)Suppose an avalanche photodiode has
the following parameters ：1/231,1,0.85,,10L D L I nA I nA F M R η=====Ω, and 1B kHz
=.Consider a sinusoidally(正弦） varying 850nm signal, which has a modulation index m=0.85 and an average power level 050P dBm =-, to fall on the detector at room temperature. At what value of M does the maximum signal-to-noise ratio occur?
Solution: Using Eq.2222()()24/p P D L B L
i M S N q I I M F M B qI B k TB R <>=+++ we have 22005/2001()22()24/D L B L
R P m M S N qB R P I M qI B k TB R =+++ 162
235/2191.215102.17610 1.65610
M M ---?=?+? The value of M for maximum S/N is found from Eq.224/()
x L B L opt P D qI k T R M xq I I ++=+, with x = 0.5:
Moptimum = 62.1.
(6)An LED operating at 1300 nm injects 25W μ of optical power into a fiber. If the attenuation （衰减） between the LED and the photodetector （光电探测器） is 40 dB and the photodetector quantum efficiency （量子效率） is 0.65, what is the probability that fewer than 5 electronhole pairs （电子空穴对） will be generated at the detector in a 1-ns interval ?
Solution: From ?==τηη0)(hv
N hv E dt t P ,the average number of electron-hole pairs generated in a time t is 6.10)
/103)(106256.6()103.1)(101)(1025(65.0/8346910=?????===----s m Js m s W hc Pt h E N ληνη Then,from Eq.(7-2)
%505.0120133822!5)6.10(!)(6.106.105=====---e e n e N n P N n
(7) An engineer has the following components available:
(a) GaAlAs laser diode operating at 850 nm and capable of coupling 1 mW (0 dBm) into a fiber. (b) Ten sections of cable each of which is 500 m long, as a 4-dB/km attenuation, and has
connectors on both ends.
(c) Connector loss of 2dB/connector.
(d) A pin photodiode receiver.
(e) An avalanche photodiode receiver.
Using these components, the engineer wishes to construct a 5-km link operating at 20 Mb/s. If the sensitivities of the pin and APD receivers are -45 and -56 dBm, respectively, which receiver should be used if a 6-dB system operating margin is required?
Solution:
(a)Use margin 2system L l P P P f C R S T ++=-=α，to analyze the link power budget.(a) For the pin photodiode,with 11 joints
dB L km dB dB dBm dBm in
systemm L l P P P f C R S T 6)/4()2(11)45(0arg )(11++=--=++=-=α
Which gives L=4.25km. the teansmission distance cannot be met with these components. (b)For the APD
dB L km dB dB dBm dBm 6)/4()2(11)56(0++=--
Which gives L=7.0km. the transmission distance can be met with these components.
(8) Suppose we want to frequency-division multiplex 60 FM signals. If 30 of these signals have a per-channel modulation index i m =3 percent and the other 30 signals have i m =4 percent, find the optical modulation index （调制指数） of the laser.
Solution:
The total optical modulation index is
%4.27])04(.30)03(.30[][2/1222/12=+==∑i
i m m
(9) An optical transmission system is constrained to have 500-GHz channel spacings. How many wavelength channels can be utilized in the 1536-to-1556-nm spectral band （频谱带）? Solution: In terms of wavelength,at acentral wavelength of 1546nm a 500-GHz channel spacing is
nm s s
m nm f c 410500/103)1546(1982
2=??=?=?-λλ The number of wavelength channels fitting into the 1536-to-1556 spectral band then is 54/)15361556(=-=nm nm N
(10) The output saturation （饱和） power sat out P , is defined as the amplifier output power for which the amplifier gain G is reduced by 3 dB (a factor of 2) from its unsaturated value 0G . Assuming 0G >>1, show that in terms of the amplifier saturation power sat amp P ,, the output saturation power is
sat amp sat out P G G P ,00,)
1(2ln -=
Solution: Let 2/0G G = and 0,/22/G P P P sat out out in ==.then Eq.(11-15) yields
2ln 212,,00sat
out sat amp P P G G += Solving for s a t out P , and with 10>>G ,we have
sat amp sat amp sat amp sat out P P P G G P ,..00,693.0)2(ln 22ln =≈-=
2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷 《光纤通信》试题 注：1、开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组·延锋 2、考试时间：90分钟。 试卷满分：100分。 3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题 纸一并上交。 试题如下： 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2 分，共20分） 1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 2、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 3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM 波、TE 波和TM B.导波、TE 波和TM 波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM 波、导波和TM 波 4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A. 121n n n - B. ?21n C. 22V D. 4 2 V 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器
6、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 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 7、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是 A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器 8、关于PIN和APD的偏置电压表述，正确的是 A.均为正向偏置 B.均为反向偏置 C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏 9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分） 11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和，而对于 多模光纤来说，占主要地位。 12、渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为现 象。 13、EDFA中的关键器件是和。 14、SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、支路 单元指针区域和区域。 （二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分） 15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 1.48和 1.46，则其临界传播角 为。 16、设PIN光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps，则该检测器的3dB 带宽为。 （三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）
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
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；
《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)。
要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！ 《光纤通信》选择题练 习公布 精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解） 张延锋 2014/8/1 忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！
1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 μm, μm, μm μm, μm, μm μm, μm, μm μm, μm, μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 ＞0 ＞Vc ＞＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数＝0 B.β＝0 ＝0 ＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5．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6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 nm nm nm nm 8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9．下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器
10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中，光的放大是通过 A．粒子数反转分布的激活物质来实现的B．光学谐振腔来实现的C．泵浦光源来实现的D．外加直流来实现的 12. 下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? A．光纤的损耗可能发生变化 B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务 D．光接收机可能工作在不同系统中 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用 A．光衰减器B．光耦合器C．光隔离器D．光纤连接器14. 使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成 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形式返回发送端 15. 在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是 A．保证传输的透明度 B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测 D．解决基线漂移 16. 下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是 A．两者都能提供动态的通道连接 B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同 D．两者改变连接都由网管系统配置
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； 1．光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是(A) A. 光源不能产生负信号光 B. 将出现长连“1”或长连“0” C. 编码器太复杂 D. 码率冗余度太大 2．下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? (C) A. 光纤的损耗可能发生变化 B. 光源的输出功率可能发生变化 C. 系统可能传输多种业务 D. 光接收机可能工作在不同系统中 3．用光功率计测试Sn点（OTU的输出点）光功率，液晶屏上显示“1mW”，工 程师按下“dBm”键，显示结果是(B) A. -3.01dBm B. 0dBm C. -1dBm D. 1dBm 4．OTDR上显示的后向散射功率曲线，其横坐标表示(A) A. 光纤长度 B. 功率电平 C. 障碍距离 D. 衰耗值 5．在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用 时，需要以下哪种光器件来完成。(C) A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器 6．DWDM系统中单波光功率不能大于5dBm，主要考虑的是(D) A. 维护人员人生安全 B. 激光器使用寿命 C. 保护光缆 D. 非线性效应 7．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. 光缆线路的色散特性 C. 电源的电压 D. 光纤通信系统的误码性能 8．随着激光器温度的上升，其输出光功率会(A) A. 减少 B. 增大 C. 保持不变 D. 先逐渐增大，后逐渐减少 9．1mW的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0dB，而在光纤输出端需要0.1mW的 信号，则在衰减为0.5dB/km的光纤中，可以将信号传输多远？(C) A. 1.8km B. 10km C. 18km D. 20km 10．在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用(C) A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器 11．在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 (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 12．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 13．在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是(c) A. 与入射光叠加产生光的放大 B. 作为增益介质，对光信号进行放大从 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 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. 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 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（40分，每空1分） 1、光纤通信是光纤为传输媒质。以光波为载波的通信方式。 2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。 3、单模光纤纤芯直径一般为 8~10um ，多模光纤纤芯直径为 50~80 um ，光纤包层直径一般为 125 um 。 4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。 5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。 7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。 8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和 后置放大器。 10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。 11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。 12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器 和光放大器两种 1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 4、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( 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 5、STM－4每秒可传输的帧数是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 6、STM-N一帧的字节数是( C )。 A.2709 B.274N9 C.270N9 D.261N9 7、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。 A.光衰减器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光纤连接器 8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和色散 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 9、下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ） 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 三、简答题（20分） 1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。（9分） 1、在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E 2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。 2、光纤通信有哪些优点？（6分） 2、①传输衰减小，传输距离长。 ②频带宽，通信容量大。 ③抗电磁干扰，传输质量好。 ④体积小、重量轻、便于施工。 ⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保 ⑥易碎不易接续。 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？（5分） 3、当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数α表示。 （dB/km）（3分） 损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。（2分） 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。 光纤通信基础复习题 及答案 光纤通信基础复习题 1．光通信的发展大致经历几个阶段？ 光通信的发展大致经历如下三个阶段 可视光通信阶段：我国古代的烽火台，近代战争中的信号弹、信号树，舰船使用的灯塔、灯光信号、旗语等，都属于可视光通信。 大气激光通信阶段：光通信技术的发展应该说始于激光器的诞生。1960年美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，使人们开始对激光大气通信进行研究。激光大气通信是将地球周围的大气层作为传输介质，这一点与可视光通信相同。但是，激光在大气层中传输会被严重的吸收并产生严重的色散作用，而且，还易受天气变化的影响。使得激光大气通信在通信距离、稳定性及可靠性等方面受到限制。 光纤通信阶段：早在1950年，就有人对光在光纤中的传播问题开始了理论研究。1951年发明了医用光导纤维。但是，那时的光纤损耗太大，达到1000 dB/km，即一般的光源在光纤中只能传输几厘米。用于长距离的光纤通信几乎是不可能。1970年，美国康宁公司果然研制出了损耗为20dB/km的光纤，使光纤远距离通信成为可能。自此，光纤通信技术研究开发工作获得长足进步，目前，光纤的损耗已达到0.5dB/km（1.3μm）0.2dB/km（1.55μm）的水平。 2. 光纤通信技术的发展大致经历几个阶段？ 第一阶段（1966～1976）为开发时期. 波长: λ= 0.85um, 光纤种类: 多模石英光纤, 通信速率: 34～45Mb/s, 中继距离: 10km. 第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期. 波长: λ= 1.30um, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 140～565Mb/s, 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 一．单项选择题（每题1分,共20分） 1、在激光器中，光的放大是通过（Ａ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ）Ａ．光衰减器Ｂ．光耦合器Ｃ．光隔离器Ｄ．光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） 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形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A） A．保证传输的透明度B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测D．解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A） A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A．0.85μm和1.3μm B．0.85μm和1.48μm C．0.98μm和1.48μm D．0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号 C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括（ D ） A．全光解复用技术B．光时钟提取技术 C．超短波脉冲光源D．匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性（A） Ａ．由掺铒元素决定Ｂ．有石英光纤决定 Ｃ．由泵浦光源决定Ｄ．由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B） A．5％B．10％C．15％D．20％ 13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D） A．10-6B．10-5C．10-4D．10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于（D） A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器 C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B）光纤通信技术试题及答案2
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