光纤通信期末总复习
光纤通信期末总复习
一、总述
题型：判断（20% ）（2×10）+选择（50%）（2.5×20）+计算（30%）（3题）
考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学，
不考
要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语， 每次作业一定要会做 二、第一章 光纤通信系统
1、光通信所用波长（红外、可见、紫外）
2、dB ，dBm 计算
3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率
v f
λ=
4、一路话音信号速率
4、什么是光子？光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光
子数
5、光纤优点与缺点 三、光学概要
1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小
2、数值孔径定义，计算
3、光斑尺寸的计算 四、 波动学基础 1、α与γ的换算
Proof:
:dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km
-220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB km
γααγ
γααααγα
用表示的衰减值；：衰减系数
：传输距离
当时值就是；单位为=-==--=≈-
2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算）
12212112122c
c
f f f c f c then
f f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ??
-?=-=-= ?
??
??
??== ?
??
??????
?=??=?=
???
3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算
Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长
变化的特性称为色散
Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material.
Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of the
waveguide.
L L ττ??????= ???????
''n M L c τλλλ??
?=-?=-? ???
4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系
5、带宽距离积、NRZ ，RZ （50%）比特距离积计算
3()3()0.70.35
0.5
NRZ dB electrical RZ dB optical R L L f L R L L f L L τττ???--?=
?? ???
?=
=??? ????=
?? ??? 6、谐振腔（F-P 腔）
1(1)222c m m
c f f f m c mc c f Ln Ln Ln
??+=-+=-=
2c
c o
o c
o c
c o
f f
f f c
c
λλλλλλ?????==
=
7、平面边界上的反射，全反射临界角计算
12
12
n n n n ρ-=
+
2
2
1212power reflected R power incident
R n n R n n ρ
≡
=??-= ?
+??
分界面上损耗计算 什么是消逝场？ 五、 光纤波导
1、相对折射率与数值孔径：fractional refractive ；NUMERICAL APERTURE
12
1
n n n -?=
00sin NA n α== 2、光纤损耗
Losses may be classified as: Absorption Scattering ： Rayleigh Scattering
Geometric effects
目前损耗水平是多少？主要限制因素是什么
3、归一化频率计算；
V is called the normalized frequency or V parameter
2a V NA πλ
==
4、多模光纤模式数目计算
对于阶跃折射率光纤，若V>10
2
2
V N =
对于抛物线分布折射率光纤，若V>10
2
4
V N = 5、单模传播条件
2.405V =
a
λ
<
2.405
2a
NA
λ
π<
单模工作区位于长波长有什么优点？
6、多模光纤中的畸变 阶跃折射率：1121
1122()()n n n n n n L cn cn c τ-????==?≈
?
??
对于 GRIN 模式展宽近似表达式为:2
12n L c τ?
???= ???
GRIN 优点是什么？
这里大家需要记住的是模式失真不依赖于光源波长或者光源线宽.
因此总的脉冲展宽
:
τ?=
modal modal pulse spread τ?=
dispersion material and waveguide dispersive pulse spread τ?=
那么总的色散可计算如下
()g M M L τλ??
?=-+? ???
7、单模截止波长
2.405
2a
NA
λ
π<
=
那么截止波长 (小于截止波长光纤将以多模形式传输) 为:
c (2)
2.612.405
a NA a NA πλ=
=
8、在实际中，对于常见的通信用光纤，在其中传播的光是何种偏振的？
六、光源和光放大器
1、LED P-I 特性的斜率计算. 禁带宽度与辐射波长
g i P W e η??
= ???
P g W i η=
2、量子效率定义，计算。
3、LED 模拟调制、数字调制时偏置电流选择，LED 正常工作时偏置电压选择
4、LED 带宽（电带宽）限制因素
5、LED 辐射图形：面发射：朗伯光，半功率角120度 边发射：120×30
6、激光器工作原理
三个条件：粒子数反转、阈值条件，相位条件 区分受激辐射与自发辐射基本概念
Spontaneous emission stimulated emission ，
7、P-I 特性斜率 与量子效率
8 F-P 激光器纵模概念，激光器输出纵模数计算，输出光谱图
2c c f Ln
?= 22
22o o c c
c Ln
Ln
λλλ?=
=
linewidth resonance spacing m c
N λ
λ???
=
9、异质结概念，对阈值电流影响
10、LD 模拟调制、数字调制偏置电流的选择，LD 偏置电压的选择
11、温度对LD 工作特性的影响
12、LD 带宽
f 3-dB = 0.35/t r
13、LD 辐射方向图：边发射：10×35 14、LD 与LED 区别
线宽、带宽、发散角、调制特性、温度特性，P-I 特性工作原理
15、光栅谐振波长：02m n λ??
Λ= ???
16、铒离子三能级系统描述EDFA 放大原理 17、EDFA 优点和EDFA 工作波段 18、拉曼放大器工作波段，优点 19 噪声指数定义，计算
λ λ
λ
()()//in
out
S N F S N =
1010log dB F F =
,,(/)(/)out dB in dB dB S N S N F =-
20 、 Amplifier placement in a fiber link.
Launch Amplifier Inline Amplifier Preamplifier
21、光纤放大器和光纤激光器区别
七、光检测器
1、响应度 Responsivity ，量子效率计算
number of emitted electrons
number of incident photons η=
i e e P hf hc
ηηλ
ρ=
==
2、截至波长
c g
hc W λ=
1.24
c g
W λ=
3、PIN 、 APD 偏置电压选择
4、光电导模式（ Photoconductive ）：有反向偏置情形下 光伏特模式（ Photovoltaic ）：无反向偏置电压情形
5、暗电流：在没有光功率存在情形下，反响偏置二极管内也有一个微小反向电流 (通常称为反向漏电流). 暗电流是由二极管内自由电荷载流子热运动产生. 小的入射光信号将被暗电流掩盖. 为了减小误码率，必须使得信号电流远大于暗电流.
6、检测器带宽限制因素
渡越时间定义. The speed of response is ultimately limited by the transit time.
7、APD 的响应度
8、灵敏度概念sensitivity ，APD 能提高灵敏度
八、耦合器和连接器
1、轴向错位，角度错位、端面分离那种因素占主导地位？
2、数值孔径不同光纤连接损耗计算
L = - 10 log (NA2/NA1)2 入射光纤NA1大
L = 0 入射光纤NA1小 3、光纤尺寸不同光纤连接损耗计算
Silicon Photodiode Response
0.5 0.7 0.9
λ (μm)
(/)
A W ρ
2
??=== ???
ππ21222
211A a a ηA a a
目前好的连接器损耗大约是多少?光纤熔接呢？
九、分布式网络和光器件
1、什么是波分复用及其优点密集波分复用、稀疏波分复用
2、常见波分复用器工作原理，DWDM 对光器件的要求
3、定向耦合器参数定义 及计算
Throughput Loss （直通损耗） L THP = - 10 log (P 2 /P 1 ) Tap Loss （抽头损耗）L TAP = - 10 log (P 3 /P 1 )
Directionality （方向性系数）L D = - 10 log (P 4 /P 1 ) Excess Loss （额外损耗）L E = - 10 log [(P 2 + P 3) /P 1 ] Splitting Ratio （分光比） SR= (P 2 /P 3 )
4、光隔离器原理，作用
偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady ）磁光效应
5、光纤布拉格光栅 2
λ
Λ=
4
6、衰减器作用
十、调制
1、直接调制与间接调制，内调制与外调制
2、电吸收调制器工作原理
3、副载波复用基本概念
附：一定掌握英文术语（能读懂）
光纤通信技术 分题型期末考试复习
光纤通信 分题型复习 前言 水平有限，仅供参考。如有错误，敬请纠正。 （一）选择填空判断或名词解释 第一章 1、利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。 2、属于光波范围之内的电磁波主要包括紫外线、可见光和红外线。目前光纤通信使用的工作波长0.85μm （损耗2dB/km ）,1.31μm （损耗0.5dB/km ）和 1.55μm （损耗0.2dB/km ）（0.8~1.8μm ），对应的频率是167~375THz 。 3、光纤通信系统的形式：强度调制/直接检波（IM/DD ），主要由光发射机，光纤，光接收机，及光中继器组成。（光发射机将电信号转化成光信号耦合进光纤，光接收机将光信号转换成电信号，中继器分为光-电-光和光层上直接进行放大的光放大器）。 4、光纤通信优越性：1、传输频带宽，通信容量大，2、传输损耗小，中继距离长。3、抗电磁干扰能力强。4、光纤细，重量轻，制作资源丰富。 第二章 1、外层的折射率比内层低。折射率高的叫纤芯，其折射率为n 1，直径为2a ，折射率低的叫包层，其折射率为n 2，直径为2b 。n 1>n 2。 2、光纤的分类：1、按光纤横截面折射率分布不同：阶跃型光纤（均匀光纤）和渐变型光纤（非均匀光纤）。2、按纤芯中的传输模式:单模光纤 (直径较小，为4~10μm ，纤芯较小，适合于大容量，长距离)，多模光纤（直径约为50μm ，传输多种模式） 3、反射定律：θ1=θ1'，反射角=入射角。折射定律：n 1 sin θ1=n 2 sin θ2 。 4、全反射的条件： n 1>n 2； θc <θ1<90o 。 5、弱波导光纤：1 21n n -n ≈? 。 6、数值孔径:光纤捕捉光射线能力的物理量，用NA 表示。?=-==2n n n sin 121max 22φNA 7、全反射形成导波的条件：221n n sin 2-≤φ ，是入射角。 8、渐变型光纤的本地数值孔径：()()()a n r n r 22-= NA ， 9、光纤的自聚焦：渐变型光纤中，不同射线具有相同的轴向速度的现象。 10、截止：光纤中出现了辐射模时，即认为导波截止。 11、0 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 1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 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。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 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。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 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） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）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（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 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）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长 、选择题 3. （ D ）是把光信号变为电信号的器件 A. 激光器 B. 发光二极管 C. 光源 D. 光检测器 4. 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” 题型： 、选择题，共 15小题，总计 30 分 二、填空题，共 20 空，总计 20 分 三、简答题，共 4 小题，总计 20 分 四、计算题，共 3 小题，总计 30 分 1. 光纤通信是以（ 式。 A. 光波 B. 电信号 2. 要使光纤导光必须使（ B ） A. 纤芯折射率小于包层折射率 层 折射率 C.纤芯折射率是渐变的 的 A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方 C. 微波 D. 卫星 B. 纤芯折射率大于包 D. 纤芯折射率是均匀 的出现 C. 进行在线无码监测 D. 解决基线漂移 5 传输网最基本的同步传送模块是1 ，其信号速率为（A ）／s。 A. 155520 B.622080 C.2488320 D.9953280 6. 掺铒光纤放大器（）的工作波长为（B ）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（B ）。 A. 受激吸收 B. 自发辐射 C. 受激辐射 D. 自发吸收 8. 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 9. 下列不是的主要优点是（ 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 一. 1 光纤通信的基础：利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信。 光纤通信的载波是光波。光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频率约为300THZ 频带宽度约为200THZ,在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上. 2 光纤通信的优点：（1）容许频带很宽，传输容量很大（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小（3）重量轻，体积小（4）抗电磁干扰性能好（5）泄漏小，保密性能好（6）节约金属材料，有利于资源合理使用. 二 1 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. 纤芯和包层的折射率若分别为n1和n2，光能量在光纤中的传输的必要条件：n1>n2 2 按折射率分类：突变型，浙变型按传输模式分：多模光纤，单模光纤 光纤的三种基本类型： （1）突变型多模光纤：纤芯直径2a=50-80um，光线以拆线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大. 适用于小容量，短距离传输. （2）渐变型多模光纤：纤芯直径2a为50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小，适用中等距离传输，中等容量 （3）单模光纤：纤芯直径只有8-10um，光线以直线型状沿纤芯中心轴线方向传播. 信号畸变小，适合长距离传输方式. 3 光纤传输原理：全反射 数值孔径NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△纤芯和包支的相对折射率差△=（n1-n2)/n1 NA表示光纤接收和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量. 时间延迟：θ不大时：τ=n1L/c=(n1L/c )*(1+θ1的平方/2) c为光速 最大入射角θc和最小入射角0： △τ=θc的平方L/2n1c=(NA*NA)L/2n1c=△n1L/c 4 自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P点上渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚集在同一点上，而且这此光线的时间延迟也近似相等。 5 归一化频率：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ 对于光纤传输模式有模式截止，模式远离截止 6 M是模式总数 M=（g/g+2)(akn1)的平方△=（g/g+2)V*V/2 单模传输条件：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ<=2.405 临界波长（截止波长）λc λ<λc 多模传输>单模传输 7 光纤传输特性：（1）损耗（2）色散 色散是在光纤中传输的光信号，包括： 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？ 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 ）； 光纤通信期末总复习 一、总述 题型：判断（15% ）（1.5×10）+选择（30%）（2.5×12）+简答计算（55%）（5~6题） 考试范围（第一章～第十章），重点第五章、第六章、第七章，第四章自学 （不考） 要求：考试可以用中文答题，但是要熟悉英文专业术语（已经将常用专业术 语做了整理，可在网络教学平台下载）， 平时每次作业一定要会做，期末总成绩=考试成绩×60%+实验成绩× 20%+平时成绩（讨论+作业）×20% 二、第一章 光纤通信系统 1、光通信所用波长（红外、可见、紫外）， 2、dB ，dBm 计算，光通信系统功率预算 3、分清波长，频率，介质中波长，介质中的频率 v f λ= 4、基本光通信系统构成（框图），各个模块的功能 4、光子能量（以J 为单位，eV 为单位），会计算光线中的光子数 5、光纤（光纤通信）优点与缺点 三、光学概要 1、Snell 定律：计算纤芯包层上临界角，空气和纤芯入射面入射光锥大小 2、数值孔径（NA ）定义，意义 3、什么是光斑尺寸 四、 波动学基础 1、α与γ的换算 Proof: :dB km 10lgexp(2)1dB 110lgexp(2)km -220=108.685ln10 2.3026dB L L L km dB km γααγ γααααγα 用表示的衰减值；：衰减系数 ：传输距离 当时值就是；单位为=-==--=≈- 2、带宽和谱宽的换算（频率范围和波长范围换算） 12212 112122c c f f f c f c then f f f c f f λλλλλλλλλλλλλλλλ??-?=-=- = ???????== ? ?? ?????? ?=??=?= ??? 3、色散，材料色散，波导色散定义，展宽计算，单位长度展宽计算 Dispersion （色散）: Wavelength dependent propagation velocity. 传输速度随波长 变化的特性称为色散 Material Dispersion （材料色散）: Dispersion caused by the material. Waveguide Dispersion （波导色散）: Dispersion caused by the structure of the waveguide. L L ττ??????= ??????? ''n M L c τλλλ?? ?=-?=-? ??? 4、光纤通信系统电带宽与光带宽关系 5、谐振腔（F-P 腔），纵模概念 1(1)222c m m c f f f m c mc c f Ln Ln Ln ??+=-+=-= 2c c o o c o c c o f f f f c c λλλλλλ?????== = 7、平面边界上的反射，全反射临界角计算 12 12 n n n n ρ-= + 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(每空1分,共30分) （1）在光纤通信中,中继距离受光纤损耗与色散的制约。 （2）色散的常用单位就是 ps/(nm、km) , G、652光纤的中文名称就是标准单模 ,它的0色散点在1、31微米附近。 （3）光子的能量与其频率的关系为 :E P = hf 。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时,这时感应光子与发射光子就是一模一样的,就是指发射光子与感应光子不仅___频率_____ _相同、相位相同,而且偏振与传输方向都相同。 （4）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分____固定__衰减器与__可变__衰减器两种。 （5）光纤通信的光中继器主要就是补偿衰减的光信号与对畸变失真信号进行整形等,它的类型主要有光电型光中继器与全光型光中继器。 （6）光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声与放大器噪声等。受激辐射自发辐射(12) (13) （7）WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长,优先选用的波长为1、51μm。 （8）SDH中,当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整,利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特比特就是作为信息比特,还就是填充比特。 （9）半导体激光器工作时温度会升高,这时会导致阈值电流升高 ,输出光功率会降低。 （10）WDM系统可以分为集成式系统与开放式系统两大类,其中开放式系统要求终端具有标准的光波长与满足长距离传输的光源。 （11）对于SDH的复用映射单元中的容器,我国采用了三种分别就是:C－12、C3与C－4。 （12）数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH 与SDH 。 二、选择题 2、在激光器中,光的放大就是通过( 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 3、STM-64信号的码速率为( D ) A.155、520 Mb/s B.622、080 Mb/s C.2 488、320 Mb/s D.9 953、280 Mb/s 4、以下哪个就是掺铒光纤放大器的功率源( C ) 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。 第一章 1.光纤通信的优缺点。 答：优点：一是通信容量大。光载波的中心频率很高，约为，最大可用带宽一般取载波频率的10%。二是中继距离长。三是抗电磁干扰，光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。四是传输误码率极低。缺点：一是有些光器件比较昂贵。二是光纤的机械强度差。三是不能传送电力。四是光纤断裂后的维修比较困难，需要专用的工具。 3.光纤通信系统的应用。 答：一通信网，包括全球通信网、各国的公共电信网、各种专用通信网、特殊通信手段。二计算机局域网和广域网。三有线电视的干线和分配网。四综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入网。 4.未来光网络的发展趋势及关键技术 答：发展趋于智能化、全光化。关键技术：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、WDM复用技术和全光网络技术。 第二章光纤和光缆 1光纤结构和分类 答：光纤是由中心的纤心和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。类型：突变型多模光纤、渐变型多模光纤、单模光纤、双包层光纤、三角芯光纤、椭圆芯光纤 2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，色散限制系统的传输带宽。色散包括模式色散、材料色散、波导色散，其中单模色散只包括后两者。 第三章通信用光器件 1.光源有半导体激光器和发光二极管。其中半导体激光器是向半导体PN结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用光学谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光的振荡 2.光与物质间的互相作用过程。 答：一受激吸收。在正常状态下，电子处于低能级，在入射光的作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级上，这种跃迁称为受激吸收。二、自发辐射。在高能级的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动跃迁到低能级上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。三、受激辐射、在高能级的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，称为受激辐射。 3.比较半导体激光器和发光二极管的异同。 答：不同之处：工作原理不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。LED不需要光学谐振腔，而LD需要。和LD相比，LED输出光功率小，光谱较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出功率线性范围窄，制造工艺简单，价格低廉。LED主要应用于小容量的短距离通信系统，ＬＤ主要应用于长距离大容量通信系统。相同之处：使用的半导体材料相同、结构相似，ＬＥＤ和ＬＤ大多此阿勇双异质结结构，把有源层夹在Ｐ型和Ｎ型限制层中间。 4.光检测器是光接受机关键器件，功能室把光信号转换为电信号。光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD。PIN 主要特性有量子效率和光谱特性、响应时间和频率特性、噪声。APD新引入参数是倍增因子和附加噪声指数 5、APD和PIN在性能上的区别 答：APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统的传输距离，APD的响应时间短。APD的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。APD要求较高的工作电压和复杂的温度补偿电路，成本较高。 6.光检测过程有哪些噪声。 答：包括由光生信号电流和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的热噪声。热噪声来源于电阻内部载流子的不规则运动。散粒噪声源于光子的吸收或光生载流子的产生，具有随机起伏的特性，光生信号电流产生的散粒噪声，称为量子噪声，这种噪声的功率与信号成正比。在没有外界入射光的作用下，光检测器中仍然存在少量载流子的随机运动，从而形成很弱的散粒噪声，称为暗电流噪声。所以在有信号光作用的时间内，主要考虑量子噪声和热噪声； 而在没有信号光的作用下，主要考虑暗电流噪声和热噪声。 7.什么是粒子数反转，什么情况下实现光放大。 答：假设能级E1和E2上的粒子数分别为N1和N2,在正常的热平衡状态下，低能级E1上的粒子数是大于高能级上的粒子数 《光纤通信》课程复习提纲 2014.6 1.光纤通信的优点 （1）. 容许频带很宽，传输容量很大 (2). 损耗很小， 中继距离很长且误码率很小 (3). 重量轻、 体积小 (4). 抗电磁干扰性能好 (5). 泄漏小， 保密性能好 (6). 节约金属材料， 有利于资源合理使用 2. 光纤通信系统的基本组成(单向传输) 3.光纤通信对光源的要求 对光源的要求：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，输出功率和波长稳定， 器件寿命长。 4.直接调制和间接调制 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。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。 5.光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成 光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成； 光检测器是光接收机的核心。 光接收机最重要的特性参数是灵敏度。 灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。 6.检测方式有直接检测和外差检测的区别。 检测方式有直接检测和外差检测两种。直接检测是用检测器直接把光信号转换为电信号。这种检测方式设备简单、 经济实用， 是当前光纤通信系统普遍采用的方式。外差检测要设置一个本地振荡器和一个光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差拍而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换为电信号。外差检测方式的难点是需要频率非常稳定，相位和偏振方向可控制，谱线宽度很窄的单模激光源；优点是有很高的接收灵敏度。 基本光纤传输系统接 收发 射 光纤通信期末考试题及答案分析 一、填空： 1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。 2、光纤传输是以作为信号载体，以作为传输媒质的传输方式。 3、光纤通常由、和三部分组成的。 4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为和。 5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。 6、光纤通信的最低损耗波长是，零色散波长是。 7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。 8、阶跃光纤的相对折射率差公式为 9、光纤通信中常用的低损耗窗口为、1310nm、。 10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。 11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。 12、阶跃折射率光纤单模传输条件为：。 13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为、和受激吸收。 14、光纤通信中最常用的光源为和。 15、光调制可分为和两大类。 16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。 17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。 18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：。 19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法 和。 20、光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式。 21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于。 22．数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：。 23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种分布形式。 24、传统的O/E/O式再生器具有3R功能，即在、和再生功能。 25、按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和两类。 26、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和的影响，使得信号的幅度受到衰减；波形出现失真。 27、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为。 28、半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与方向一致，这有利于耗尽层的加宽。 29、采用渐变型光纤可以减小光纤中的色散。 30、SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了。 31、SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，列。 32、处于粒子数反转分布状态的工作物质称为。 第 1 章 概述 1.光纤通信主要优点：传输容量大；传输损耗小，中继距离长；泄漏小，保密性好；节省有色金属；抗电磁干扰性能好；重量轻，可挠性好，敷设方便。 2.光纤通信系统的组成结构：光发送机；光纤线路；光接收机；数字复用设备；光中继器。 第 2 章 光纤传输理论及传输特性 1.光纤基本结构：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层及表面涂覆层。 2.光纤折射率分布及分类方法：()()2 12210???????? ??? ???-=a r n r n ；按光纤纤芯折射率分布可分为阶跃折射率光纤（SI ）和渐变折射率光纤（GI ）；按光纤的二次涂覆层可分为紧套光纤和松套光纤；按光纤主要材料可分为石英光纤、塑料光纤、氟化物光纤；按光纤中传导模式可分为多模光纤和单模光纤。 3.模式截止条件：对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大，不能传输。如果一个传播模，在包层中不衰减，也就是表明该模是穿过包层而变成了辐射模，则就认为该传播模被截止了。所以一个传播模在包层中的横向衰减常数W=0时，表示导模截止。单模传输的条件：405.222221<-=n n a V λπ ①。 光纤中传播的唯一的模式为LP 01模（即HE 11模），光纤为单模传输。①式为单模传输的条件。 4.归一化频率和截止波长的意义和计算：只有归一化频率V 小于LP 11模的截止频率（4048.2=c V ）时，才能保证光纤中只传输基模（LP 01模或HE 11模），所 以单模光纤理论截止波长λC 为4048.222221n n a c -=πλ 如果λ＞λC ，则为单模 光纤。目前工程上有四种截止波长：①理论截止波长λC1 ②2m 长光纤截止波长λC2 ③光缆制造长度的截止波长λC3 ④一个中继段的截止波长λC4。四种截止波长满足λC1＞λC2＞λC3＞λC4的关系。 5.基模的表示方法：精确矢量模 HE 11 和线性极化模01LP 。 6.全反射原理，临界角和最大可接收角的计算:最大可接收角：?≈-≈-=---2sin sin sin 1122211022211n n n n n n a θ（121/n n n -=?）。数值 孔径:?≈-= =2sin 122210n n n n NA a θ物理意义：NA 表示光纤接收和传输光的能力，NA （或a θ）越大，表示光纤接收光的能力越强，光源与光纤之间的耦合效率越高。 7.损耗特性定义、物理意义及计算，引起损耗的原因：L 公里长光纤的损耗公式：()0 lg 10P P A i =λ dB （i P ：光纤的输入功率（W ）；0P ：光纤的输出功率（W ）），光纤每公里损耗系数:()0lg 10P P L i = λα dB/km ；引起损耗的原因是吸收、散射 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， 第一章绪论 简答：光纤通信的发展方向 第二章光纤和光缆 填空 1.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm 和。 2.光纤中的传输信号由于受到光纤的和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 3.阶跃型单模光纤的截止波长λc=___________。 4.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 μm,1.55 μm 和___________。 5.在阶跃型光纤中，归一化频率V的定义式为。 6.按照折射率分布规律，光纤可以分为、和单模光纤等。 7.光纤的色散主要有材料色散、、。 8.单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较，通常在 4μm～10μm 范围内。多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较，典型尺寸为50μm左右。 9．光纤特性包括它的结构特性、光学特性及传输特性。结构特性主要指光纤的几何尺寸；光学特性包括、数值孔径等；传输特性主要是及特性。 10.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有_________和 ___________两类。 判断 1.光纤中要求纤芯的折射率应该小于包层的折射率。 2.当光纤参数确定后，只有工作波长小于截止波长时，光纤才能实现单模传输 3.光纤的数值孔径与入射光波长有关。 4.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是n1>>n2。 5.目前通信用光纤主要是用高纯度的玻璃材料制成的。 6.光纤中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。 7.光纤单模传输时，应该保证归一化频率V大于归一化截止频率V c。 8.光纤中传输的模式数由归一化频率决定，当归一化频率确定后，光纤中所传输的模式数和模式分布也就确定了。（）9.．单模光纤中存在模间色散，多模光纤中不存在模间色散。（） 10.．在单模光纤传输中，实际传输信号的频谱宽度取决于两个因素，一是半导体激光器发射的光的固有频谱宽度，二是电信号调制造成的频谱展宽。（） 11．改变光纤的折射率分布和剖面结构参数，可以改变波导色散的值，从而在所希望的波长上实现零色散。（）光纤通信期末考试题
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