罗老师划得十道题：
? 8、光纤的色散有几种？与什么有关？
? 16、 简述LED 的工作原理。
? 18、 LD 的工作原理。
? 26、PIN 光电二极管的工作原理。
? 27、APD 的工作原理。
? 33、设计光纤通信系统时要考虑哪些参数？
? 41、SOA 的工作原理
? 42、EDFA 的工作原理
? 45、光纤通信系统为什么需要进行色散管理（补偿）？
? 46、有哪些技术可以实现色散补偿？
? 65、解释Gordon-Haus 抖动的起源。光滤波器和调制器是如何减小这种定时抖动的？ ? 70、利用LiNbO3电光晶体如何实现ASK,PSK,FSK 调制？
可能出的另外两道题：
? 1、光纤通信系统的总体结构框图及其发展历程。
? 2、光纤通信的优点？
? 14、在光纤通信系统中，常见下列符号，请指出其名称。 G652，G653，G654，G655。 ? 51、什么是WDM ？
? 53、什么是OTDM?
? 67、相干光通信系统与非相干光通信系统的区别？
答案：
? 8、光纤的色散有几种？与什么有关？
（1）模式色散。模式色散存在于多模光纤中，是因不同模式的时间延迟不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。
（2）材料色散。材料色散是由于光纤纤芯的折射率随传输的光波波长变化而造成的。实际光源不是纯单色光，由于光纤纤芯对不同的光波长有不同的折射率，因而有不同的传播速度，这样就造成了光脉冲展宽现象，称为材料色散。
（3）波导色散。波导色散是由光纤的几何结构决定的色散，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
? 16、 简述LED 的工作原理。
半导体发光二极管（LED ）因自发辐射而发光，也即当原子处于高能级E2时，不靠外界作用自发地返回到低能级E1时，会发射出光子的过程。发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相干光。
? 18、 LD 的工作原理。
半导体激光器（LD ）因受激发射而发光，也即当原子处于高能级E2时，若受到能量为1212E E hf -=的外来光子照射而跃迁到低能级E1时，会发射出光子的过程。发射的光子是与外来光子同频、同相、同偏振、同方向的相干光。
? 26、PIN 光电二极管的工作原理。
当PIN结加上负偏压后，入射光主要在耗尽层内被吸收并产生电子空穴对，在耗尽层反电场作用下，电子以极快的速度向N区漂移，空穴以极快的速度向P区漂移，形成了漂移电流。电子和空穴载流子通过两边的P层和N层区内时，因没有电场作用，故以较慢的速度做扩散运动，但由于P层和N层都很薄，所以总的来说，载流子通过PIN结的时间很短，因而提高了它的响应速度，可以检波出高调制频率的光信号。由于PIN光电二极管具有结构简单、可在20v左右的低电压下工作等优点，所以被广泛地应用于光接收机灵敏度要求不太高的中、短距离的光纤通信系统中。
27、APD的工作原理。
入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对，称为二次电子空穴对。二次电子空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子空穴对。如此多次碰撞，产生连锁反应，从而使光电流雪崩式倍增，由于雪崩光电二极管是一个高灵敏度的光电检测器，它的响应度高，且器件的体积小，工作电压不太高（约为100v左右），所以常常被用于长距离的光纤通信系统中。
33.光通信系统需要考虑哪些参数？并画图加以说明。
下面按照光通信系统各部分进行讨论
1.一般光源有两种选择，分别是半导体激光器和发光二极管。
其主要参数是光源的工作波长，发送功率和光谱特性。
半导体激光器LD和发光二极管LED的发光波长与光通信系统信道（0.8um,1.3um,1.55um）适配而用作光源。LED常用于低速，短距离光波系统中。LED发光是非相干光，具有较宽的谱宽。而高速，长距离光波系统使用LD做光源，因为LD的发送功率比LED大得多，是受激辐射产生的相干光源，线宽很窄。而且其调制能力更强。光发送机另一个重要参数是光源的光谱特性。最大均方根宽度用以衡量光脉冲在频域的集中程度，相对于单纵模激光器而言，多纵模激光器和LED频域能量比较分散。而单纵模激光器主要
能量集中在主模上，因此其半高全宽很窄。并且要获得较好的单纵模激光，需控制其最小边模抑制比，使几乎所有能量集中在主模上。
按照光源的调制方式可分两种，内调制和外调制方式。外调制比内调制速率快得多，使用马赫-曾德LiNbO3光波导结构的调制器，调制速率可达20GHz 2.光纤可分为单模，多模光纤。其主要参数是损耗和色散。损耗直接影响通信
距离，色散会使得脉冲展宽，码间串扰，降低通信距离和容量。应根据具体系统要求选择不同种类光纤。比如G.652标准单模光纤，其零色散波长为
1.3um,对于1.55um的波长色散为17-20ps/(nm*km)。损耗约为0.35dB/km。
由于实际光纤结构并非完全对称，会导致双折射，引起偏振色散。当入纤功率很大时，会引起光纤的非线性效应，导致折射率改变，自相位调制，受激非弹性散射，四波混频和参量过程。
3.放大器包含光电光放大器和光放大器两种。光电光放大器需要光电转换，电
放大，再次产生光信号，结构较复杂。而对于光放大器可以直接在线放大。
光放大器包含光纤拉曼，布里渊，参量和掺杂放大器。其主要参数包含光增益，噪声，频带宽度和输出功率。现在的光通信系统一般使用掺杂的光纤放大器。如EDFA小信号增益大于40dB,输出功率大于500mW,增益带宽为几十纳米，并且增益和偏振态无关，噪声低，泵浦效率高，可工作于C波段和L波段。所以适合在线放大，提高光通信系统的中继能力。掺铒的光纤放大器工作在1.55um处，掺镨的光纤放大器工作在1.3um处。一般光放大器存在最佳长度，超过此长度增益会下降，所以一般光放大器长度在几十米以内。放大器之间间距一般为100km左右，可以保证光信号不会因为损耗等原因而逐渐恶化。
4.色散管理系统一般使用色散补偿和色散位移光纤。如色散位移光纤（DSF）
G.653，零色散波长为1.55um。对于色散补偿光纤（DCF），在1.55um处色散
参数为-70到-200ps/(nm*km)。所以仅使用几公里长的色散补偿光纤就可抵消长途传输中的色散。
5.光电检测器又称为光接收机，主要是指PN光电二极管，PIN光电二极管，APD
雪崩光电二极管。其主要参数是接收机的探测波长，灵敏度，工作偏压，噪声特性和信噪比。对于光接收机的响应波长要与光通信系统波长匹配。对于InGaAs材料制作的光接受机可工作于1.3和1.55um的信道波长处。APD的灵敏度比PIN管更高，可用于探测很弱的光信号。但APD工作时需加高压。一般而言APD具有高效率，高增益，宽带宽和低噪声的优点，所以可用于高速光通信系统中作为光接收机。
41、SOA的工作原理
半导体及光放大器的放大特性主要决定于激光枪的反射特性与有源层的介质特性。如图：
LD两端面构成FP谐振腔，入射光从LD左端面进入，通过具有增益的有源层，到达右端面后，部分从端面出射，部分从端面反射，再次通过有源层，然后反向通过有源层至左端面，部分光从左端面出射，其余光从左端面反射，再次通过有源层，如此反复，光得到放大。
?42、EDFA的工作原理
EDFA采用掺铒离子单模光纤作为增益介质，在泵浦光激发下产生粒子反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大，结构如图：
泵浦光有半导体激光器LD提供，与被放大信号光一起通过光耦合器或波分复用耦合器注入掺铒光纤EDF。光隔离器用于反馈光信号，提高稳定性。光滤波器用于滤除放大过程中产生的噪声。为提高EDFA输出功率，泵浦激光也可从EDF末端（放大器输出端）注入，或输入输出端同时注入，如图a、b、c。称为前向泵，后向泵，双向泵掺铒光纤放大器。
?45、光纤通信系统为什么需要进行色散管理（补偿）？
普通单模光纤在1.55μm波长附近色散很大；在使用多个频率的光信号传输的波分复用系统中，采用色散位移光纤工作在零色散波长的方法并不现实。
光纤通信系统需要利用现存的在20世纪80年代建成的光缆网络，该网络包含超过5千万公里，最小色散波长在1.3μm附近的普通单模光纤。对1.55μm的光纤通信系统，即使采用DFB光发射机，传输距离由L<(16|β2|B2)-1给出：根据典型值β2=-20ps2/km,传输速率B=10Gb/s，该色散受限系统的传输距离L将小于30km。因此必须采取合适的技术来补偿或管理色散。
?46、有哪些技术可以实现色散补偿？
色散管理技术可以在发射机，接收机，或在光纤链路上实施。
在发射机端实施的是预啁啾技术，对DFB激光器的频率调制（FM），幅度调制（AM），和两者同时调制。非线性预啁啾技术，半导体光放大器（SOA）工作在增益饱和区，可以压缩脉宽；利用自相位调制（SPM）进行预啁啾。
在接收机端实施的是后补偿技术，使用外差式接收机将数据转换成微波格式，再用微波带通滤波器消除GVD色散。
在光纤链路中的色散管理，有以下几种：
使用色散补偿光纤，或一种Two-Mode DCFs（双模色散补偿光纤）？
使用光学滤波器：F-P干涉仪，M-Z干涉仪，啁啾光纤布拉格光栅，chirped mode couplers （啁啾模式耦合器）？
利用四波混频产生的光学相位共轭进行色散补偿。
两个问号表示有疑问，在ppt里有提到，但没印象，不知道要不要加上去，括号内的中文翻译不知道对不对。
?65、解释Gordon-Haus抖动的起源。光滤波器和调制器是如何减小这种定时抖动
的？
(1)掺铒光纤放大器( EDFA) 的放大自发辐射( ASE) 噪声将干扰类明孤子稳定传输, 导致类明孤子脉冲到达检测窗口时产生时间抖动。
(2)在孤子传输线上，周期性地提取时钟脉冲，控制接入线路的电光幅度调制器，对通过调制器的孤子脉冲进行整形和定时，实现抑制孤子到达时间抖动的目的。这是一种时域控制技术，不仅能克服Gordon-Haus效应影响，对抑制相邻孤子的相互作用亦十分有效。
?70、什么是ASK,PSK,FSK，DPSK，利用LiNbO3电光晶体如何实现ASK,PSK,FSK
调制？
（1）ASK：Amplitude-Shift Keying幅移键控。如果基带数字信号只用来控制光载波的幅度大小，称幅移键控（ASK），最简单的ASK就是“1”码时发送光载波，“0”码时不发送光载波，称通断键控（OOK）。
PSK：Phase-Shift Keying相移键控。此时“1”码和“0”码分别送出两个相位不一样（通常相差180度）的信号
FSK：Frequency-Shift Keying频移键控。如果基带数字信号只用来控制光载波的频率，称频移键控（FSK）。此时“1”码时送出一个光载波频率f1，“0”码时送出另一个光载波频率f2。
DPSK：Differential Phase-Shift Keying差分相移键控。如果“1”码和“0”码送的是前后
相位的变化量（例如“1”码时光载波相位改变180度，“0”码时不变），则称差分相移键控（DPSK ）。
（2） ASK ：LiNbO3电光材料的折射率指数随外电压而变化，电压引起折射率变化，从
而破坏了该马赫-曾德尔干涉仪的相位特性，在一个臂上引起了附加相位变化，结果是使通过光的强度变化。（注：与光信号有关的电场表达式是：
。As ：幅值，Φs ：相位，ω0：中心频率。在ASK 方式中， Φs 保持不变，对幅值进行调制。对于二进制数字信号调制，在大多数实际情况下，“0”码传输时，As=0；“1”传输时，As=1）当两臂间的相位差等于π时，出现了相消干涉，此时光不会通过调制器，其结果是调制器的输出光信号随电比特流而变化，进而实现ASK 。
PSK ：实现相移键控，要求一个使光相位随施加信号电压改变的外腔调制器。这种调制器使用的物理机理是光电折射原理。（注：相移与折射率变化的关系是：
。 lm ：施加的电压引起折射率变化的波导长度，折射率变化δn 与施加的电压成正比，选择δn 使δΦ=π。在比特出现期间内，施加所需要的电压，可使光载波的相差达到π。）通常使用LiNbO3电光晶体和单个波导。相移键控调制时，调制光载波相位，产生光比特流，而保持光载波的幅值不变，对于二进制PSK ，相位通常取0和π两个值。电脉冲为“0”码时，光脉冲为0相，电脉冲为“1”码时，光脉冲为π相。
FSK ：在LiNbO3调制器上施加一个锯齿波，LiNbO3电光材料就能够产生一个与施加其上的线性电压成正比的线性相差。进而就可实现FSK 调制，因为线性相位的改变对应频率的改变。（注：FSK 方式的光场可以写成 式中加号和减号分别对应“1”码和“0”码的情况。注意到中括号内的式子可以改写成 )(0t t s ωω?±Φ+，所以FSK 也可以认为是一种PSK 调制，因为载波相位在线性变化。）
设计题1：
)](cos[)()(0t t t A t E s s s Φ+=ωm l n ))(/2(δλπδ=Φ]s s s t A t E Φ+?±=)cos[()(0ωω
《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)。
试卷二 一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分） 1．单模光纤的直径约为（） A．4~10μm B．10~20μm C．15~20μm D．50μm 2．薄膜波导中要保证单模传输，则波长λ0必须满足的条件是( ) A．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE1) B．λC(TM1)＜λ0＜λC(TE1) C．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE0) D．λC(TE0)＜λ0＜λC(TM0) 3．与光纤归一化频率无关的参数是：（）。 A．纤芯半径a B．纤芯的折射率n1 C．包层的折射率n2D．包层的半径b 4．关于渐变型光纤的本地数值孔径，下列说法正确的是：（） A．沿着纤芯半径方向，本地数值越来越小。 B．沿着纤芯半径方向，本地数值越来越大。 D．沿着纤芯半径方向，本地数值保持不变。 C．在纤芯和包层的交界面上本地数值孔径最大。 5．目前常用的光衰减器主要是采用金属蒸发膜来（）光能，从而进行光衰减。 A．散射B．吸收C．反射D．会聚 6．电子从低能级到高能级的过程发生在（） A．自发辐射B．受激辐射 C．受激跃迁D．以上答案都不正确 7．关于半导体激光器，说法正确的是（） A．只能发激光B．只能发荧光 C．工作特性与温度无关D．转化效率与阈值电流有关 8．光发射机不具备的功能是（）。 A．解码B．编码 C．扰码D．解扰 9．监控系统中的副控站（）。 A．不能发送信息B．不能采集信息 C．可收集其它被控站的信息D．可以发送控制指令 10．对于含有8个码元的一组码组10011101，若编为mB1P码，其结果是（）。 A．100111010B．100111011 C．110011101D．010011101 二、填空题（每小题1分，共10分） 11．在传播方向上有电场分量但无磁场分量的电磁波称为。 12．所谓“导波截止”是指条件被破坏，产生衬底辐射模。 13．用导波的描述导波在纤芯中沿径向场的分布规律。 14．光缆是由缆芯、和外护层组成。 15．光隔离器的基本原理是。 16．半导体中原子最外层电子的轨道相互重叠，使得其能级不是分立的而是一个。17．扰码的主要作用是。 18．光子的能量为hf，半导体光电材料的禁带宽度是E g，若要能产生光电流，则必须要求。
光纤通信模拟试题1 一、选择题 1. 目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A. 红外区 B. 远红外区 C. 紫外区 D. 近红外区 2. 表示光纤色散程度的物理量是( ) A. 时延 B. 频带带宽 C. 时延差 D. 相位差 3. 在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级 E2的过程称为( ) A. 自发辐射 B. 受激辐射 C. 受激吸收 D. 康普顿效应 4. EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A. 使泵浦光和信号光耦合 B. 滤除光放大器的输出噪声 C. 提高光放大增益 D. 使信号再生 5. 目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A. -3 dB～0 dB B. 0 dB～3 dB C.4 dB～5 dB D. 10 dB～15 dB 二、填空题11. 利用光波作为载频的通信方式称为___________________。 12. 通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波， TEM波和___________________三类。 15. 按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。 16. 渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的 现象。 17. 光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有 ___________________的细玻璃丝构成。 18. 处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。 19. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。 20. 随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。 21. EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。 22. EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。 23. 在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和____________ _______两种传输方式。 24. 对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。 25. 光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和_____________ ______等。 26. STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。 27. 虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组 成。 28. STM-1信号中，一帧中包含的字节数为___________________。 29. 由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、___________________和雪崩管倍增噪声等 三种。 30. 在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW，最大允许 输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为___________________dB。 三、名词解释题
一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页
二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、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 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、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. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、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 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 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 第 2 页共5 页
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；
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: 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 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。
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就是( )。 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(BL 积)的两个基本因素就是( )与光纤色散。 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,则输出端的脉冲 宽度为( ) A 、20ps B 、40ps C 、80ps D 、160ps 5.下列说法正确的就是( ) 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 ＞Vc C.V ＞2、405 D.V ＜Vc 8.下列现象就是光纤色散造成的,就是( )。 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就是( )。 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. 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？( )。 A 、1、8km B 、10km C 、18km D 、20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A 、 纤芯的直径 B 、 包层的直径 C 、 相对折射指数差 D 、 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为( )。 A 、21n n - B 、?2a C 、?2n 1 D 、21n n a -
光纤通信复习提纲 第一章 光纤的基本理论 一、基本概念 1、什么叫数值孔径？光纤从光源获得的能量和数值孔径之间有何关联？ 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤传输，只是在某个角度围的入射光才可以。这个角度A 对应的正弦值就称做数值孔径。数值孔径表征了光纤的激光能力。数值孔径越大，光纤手 机射线的能力越强获得的能量也越多。NA=?≈-212221n n n 2、什么叫相对折射率差？如何计算？ n1光纤纤芯的折射率，n2光纤包层的折射率。▲=2 122212/)(n n n - 3、什么叫归一化频率？如何计算？ 表示在光纤中传输的模式数量V=a k n 012?其中a 表示纤芯的半径 在阶跃光线中模式数量N=2/2V 在渐变光纤中模式数量N=4/2V 4、什么是自聚焦光纤？其主要特点是什么？ 折射率是渐变的，n （r ）随着半径r 的增加而减小。折射率分布指数最佳时可以使全部的子午射线以同样的同样速度在光纤中传播，这种模式色散起了均衡作用从而消除了模式色散。 5、什么是单模光纤？什么是多模光纤？在光纤通信中各适用于什么情形？ 单模光纤：光纤中之传输一种模式（基模）纤芯直径为4-10um 适用于大容量的长距离的光纤通信系统 多模光纤：光线中传输不止一个模式，纤芯直径一般为50um 包层外径为125um 多模光纤适用于中距离，中容量的光纤通信系统。 6、什么是模场直径？它对于光纤传输有何意义？ 光纤横截面上光功率减小到其最大值的1/e 的宽度，衡量光纤光斑大小的物理量 模场直径大的光纤，能量在芯子中集中的程度较差包层中存在的光能量角度，光纤弯曲造成的损耗较大不利于光在光线中的传输。模场直径小的光纤，能量在芯子中集中地程度较好光纤弯曲照成的损耗较小 7、什么叫色散？光纤色散的来源有哪些？色散对光纤通信有何影响？ 光信号在光纤中传输是用于群速度的不同，产生时延差对模拟信号就会产生波形失真，对脉冲信号波形被展宽。影响：产生误码，限制了光纤通讯线路的最高信息传输速率（通信容量） 8、损耗的来源有哪些？光纤通信的三个低损耗窗口是什么？其中损耗最低的窗口是哪一个？这三个窗口主要由什么因素决定？
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
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！！！
选择题练习 1. 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 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 A.V＞0 B.V＞Vc C.V＞2.40483 D.V＜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 A.W＝0 B.β＝0 C.V＝0 D.U＝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 C.RC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 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 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
光纤通信期末考试试题（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 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. 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（BL 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 ，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20ps B.40ps C.80ps D.160ps 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 ＞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 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. 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？（ ）。 A.1.8km B.10km C.18km D.20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ ）。 A.21n n - B.?2a C.?2n 1 D.21n n a - 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. 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） 光纤通信期末复习题 名词解释 1.截止波长（41） 截止波长指的是光纤屮只能传导基模的最低工作波长。 2.数值孔径（37） 光纤端面临界入射角的正弦值 3.抖动（201） 数字脉冲信号时间坐标位證相对于具标准位直的随机性变化，称为抖动。 4.暗电流（114） 无光照射时，光电二极管的反向电流，称为暗电流Id。 5.光吋分复用技术（OTDM）（142） 在光域内进行时间分割复用，使不同的信道占有不同的时隙，在单根光纤单个波长上完成多信号复用。 6.消光比（213或65） 光发送电路输出全“1”码时的平均输出光功率P1与输出全“0”码时的平均输出光功率P0之比,称为消光比,即EX=101lg （P1/P0）（dB）? 7.mBnB码（93） 将输入二进制码每m比特分成一组作为一个码字，在不改变每组时间宽度的条件下，根据一定的规律将其变换成n （n人于m）比特一组的新码输出，则新码速率是原码速率的n/m 倍。 简答题 1?简述光波分复用的基本特点。（147） 1能够充分利用光纤的低损耗带宽资源，使单根光纤的传输容量增人几倍至几十倍以上，进一步显示了光纤通信的巨大优势，巩固了光纤通信在通信领域中的核心地位。目前, 将16路或32路光波复合到一根光纤中进行传输已经实用。2各个载波信道彼此独立，可以互不干扰地同时传输不同特性的信号，各种信号的合路与分路能够方便地进行，为宽带综合业务数字网的实现提供了可能。3初步解决了屮继全光化问题，为全光通信网的实现奠定了基础。4节省了光纤和光电型中继器，大大降低了建设成本，方便了己建成系统的扩容。 2.光纤数字通信系统的基本设计步骤。（205-206） 1选定传输速率和传输制式2选定工作波长3选定光源和光检测器件4选定光纤光缆类型5选定路由，估算中继距离6估算误码率 3.简要描述LD的伏安特性，并画出具特性曲线。（72） 正向导电性 4.简述参餌光纤放大器的工作原理。（158） 掺餌光纤放大器是一种直接对光信号进行放大的光学器件，穴可以充任全光传输型屮继器, 用來代替目前光纤通信中的光一电一光型再牛中继器，在WDM型光纤通信中应用广泛。 掺银光纤放大器的核心部件是掺钿光纤，它是在光纤石英玻璃材料扌参入稀土元素铝离了，从而产生增益机制为实现光的放人提供了可能。 5.简述光与物质作用时的三个主要过程。（66-67） 1 口发辐射，无外界作用吋，处在高能级I：的电子可以口动跃迁到低能级，释放的能量转换为光了辐射出去。2受激辐射，在外來入射光的作丿IJ下，处在高能级上的电了受到感应后，也可以跃迁到低能级上，释放的能量也是转换为光子辐射出去。3受激吸收，光纤通信技术试题1及答案
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