光纤通信模拟试题
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
6. STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( )
A. 1～9列，1～3行和5～9行
B. 1～9列，1～9行
C.1～3列和5～9列，1～9行
D. 1～3列和5～9列，1～3行和5～9行
7. 不属于PIN光电二极管特性参数的是( )
A. 暗电流
B. 消光比
C. 响应度
D. 响应时间
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。
13. 薄膜波导由衬底、敷层和___________________三层介质构成。
14. 在薄膜波导中，导波的基模是___________________。
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
31. 光纤中的模式
32. 本地数值孔径
33. 激光器的温度特性
34. 误码率(BER)
35. 光接收机灵敏度
四、画图题
36. 画出光纤数字通信系统中光发射机的基本组成原理框图。
37. 画出光纤数字通信系统中光接收机的基本组成原理框图。
五、简答题
38. 何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布?其最佳折射指数分布形式又是什么?
39. 光纤通信对半导体光源有哪些基本要求?
40. 在我国采用的准同步数字体系中，PCM端机输出端口的接口码速率和接口码型分别是什么?
41. 什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应?
六、计算题
42. 阶跃型光纤，已知纤芯折射率n1=1.51，相对折射率差Δ=0.18%，纤芯半径a=3.5 μm，工作波长λ=1.31 μm。
求：(1)每公里光纤的模式色散；
(2)光纤中可以传输的模式。
43. 某光纤通信系统中，已知光接收机灵敏度为-38 dBm，光发射机光源的入纤光功率为0.
5 mw，光纤衰减系数为0.34 dB/km，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，试核算该系统的无中继传输距离能否满足100 km的要求。
光纤通信模拟试题2
一、选择题
1. 速率为fb的NRZ码经4B1H码型变换后，其线路码的速率为( )
A. 1.25fb
B.1.2fb
C. fb
D. 0.8fb
2. 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
3. STM-1一帧的字节数为( )
A.9×270×N
B. 9×261×N
C.9×270
D. 9×261
4. 在薄膜波导中，导波的轴向相位常数k1z＝( )
A. k0sinθ1
B. k0n1cosθ1
C. n1cosθ1
D. k0n1sinθ1
5. 在阶跃型光纤中，当导波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
6. 目前，掺铒光纤放大器噪声系数可低至( )
A. －3 dB～0 dB
B. 0 dB～3 dB
C.4 dB～5 dB
D.10 dB～15 dB
7. 不属于半导体激光器特性参数的是( )
A.输出光功率
B. 阈值电流
C. 转换效率
D. 消光比
8. 光纤衰减系数的单位是( )
A. dB
B. dBm
C. dBm/km
D. dB/km
9. 在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. 光隔离器
二、填空题
11. 在光纤通信系统中起主导作用的是光源、__________和光缆线路等三种部件。
12. 在光（电磁波）的传播形态中，TEM波的含义是__________。
13. 在薄膜波导中，可能产生的三种类型的波是导波、__________和敷层辐射模。
14. 对称薄膜波导中截止波长的表达式为__________。
15. 光纤中的传输信号由于受到光纤衰减和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形
__________。
16. 所谓光纤的最佳折射指数分布是指__________的折射率分布。
17. 常用通(武汉自考)信光缆的缆芯结构有层绞式、单位式、__________和骨架式等几种。
18. 激光器主要由能够产生激光的工作物质、__________和光学谐振腔等三部分组成。
19. 光发射机的消光比过大，会使接收机的__________特性变坏。
20. 光发射机中，__________的作用是使光源不至于因通过的电流过大而损坏。
21. 半导体P-N结上外加负偏电压产生的电场方向与__________方向一致，这有利于耗尽层的加宽。
22. 光接收机的灵敏度和__________是光接收机的两个重要特性指标。
23. 光定向耦合器的主要特性参数有：插入损耗、分光比和__________等。
24. 利用光纤来传输光纤通信系统的监控信号时，通常可采用时分复用和__________两种传输模式。
25. SDH网由一系列__________组成，是一个高度统一的、标准的智能化网络。
26. STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第1～9行，第__________列。
27. 管理单元AU是SDH的一种信息结构，它是由一个相应的高阶VC和一个相应的
__________构成的。
28. 目前EDFA采用的泵浦光波长为0.98 μm和__________两种。
29. EDFA的主要特性指标有：功率增益、输出饱和功率和__________等。
30. EDFA作前置放大器使用时，其作用为__________。
三、名词解释题
31. 光纤的时延
32. 受激辐射
33. 光电检测器的响应时间
34. 单位间隔（UI）
35. 网络自愈
四、画图题
36. 画出半导体激光器（LD）数字信号的直接调制原理图。
37. 画出光接收机自动增益控制的工作原理框图。
五、简答题
38. 何为单模光纤的截止波长λc？写出在阶跃型光纤中λc的计算公式。
39. 简述光源直接调制方式的主要优缺点。
40. 在数字光接收机电路中，为什么要采用均衡器？
41. 在数字光纤通信系统中，线路码型应满足哪些条件？
六、计算题
42. 弱导波阶跃型光纤的纤芯折射率为n1＝1.50，相对折射率差Δ＝0.25，纤芯的半径
a＝5 μm，工作波长λ＝1.31 μm。
计算：（1）该光纤的数值孔径NA；
（2）光纤中传输模式的数量；
（3）为保证光纤的单模传输，光纤的芯径应取多大？
43. 某工程采用单模光纤通信系统，其发射机光源的入纤光功率为0.5 mW，接收机的灵敏度为1 μW，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6 dB。现要求该系统
的中继传输距离达65 km，请核算选用单位长度损耗为0.27 dB/km的光纤是否满足传输
的要求。
光纤通信模拟试题3
一、选择题
1. 处于高能级E2上的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1时，同时放出一个能
量为hf=E2-E1的光子，这个跃迁过程为( )
A. 自发辐射
B. 受激吸收
C. 受激辐射
D. 电光效应
2. 影响光接收机灵敏度的一个主要因素是( )
A. 光纤色散
B. 光电检测器噪声
C. 光纤衰减
D. 光缆线路长度
3. 对于8448kb/s码速率的数字信号，UI的抖动对应的时间为( )
A.118ns
B.118μs
C. 488ns
D. 488μs
4. STM-4信号每秒可传的帧数是( )
A. 1000
B. 2000
C. 8000
D. 16000
5. 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
6. 由EDFA功率增益与泵浦功率之间的关系曲线，可以看出输入泵浦功率和输出放大器增益变化关系为( )
A. 先逐步增大，后不变
B. 先不变，后逐步增大
C. 一直不变
D. 先不变，后逐渐降低
9. 目前，大多数通信用光纤的纤芯和包层的组成材料是( )
A. 多组分玻璃
B. 石英
C. 石英和塑料
D. 塑料
10. 表示光纤色散程度的物理量是( )
A. 时延
B. 相位
C. 时延差
D. 群速度
二、填空题
11 激光器主要由能够产生激光的工作物质、泵浦源和_________等三部分构成。
12. 光发射机的消光比过大，会使接收机的_________特性变坏。
13. 在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加的一层轻掺杂N型材料，称为
_________层。
14. 光接收机中，由APD引入的噪声主要有量子噪声、暗电流噪声和_________等三种。
15. 光纤通信系统中的监控信号除了可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用_________ 来传输。
16. 在准同步数字体系中，我国和欧洲采用的基础速率为_________。
17. 在SDH的帧结构中段开销又可分为再生段开销和_________两种。
18. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为_________、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
19. EDFA功率增益的定义式为_________。
20. 目前光纤通信系统中，长波长低损耗的工作窗口是_________和1.55μm。
21. 在光（电磁波）的传播形态中，TEM波是_________波的英文缩写。
22. 在薄膜波导中，可能产生的三种类型的波是导波、衬底辐射模和_________。
23. 薄膜波导中导波的基模是_________模。
24. 所谓弱导波光纤是指纤芯折射指数_________包层折射指数的光纤。
25. 常用通信光缆的缆芯结构有层绞式、单位式、_________和骨架式等几种。
三、名词解释题
26. APD的雪崩倍增因子
27. 误码率
28. 网络自愈
29. 波导色散
30. 光源的直接强度调制
四、画图题
31. 画出光发射机输入盘的原理方框图。
32. 画出最简单的光中继器原理方框图。
五、简答题
33. 简述光隔离器的主要作用和要求。
34. 何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布？最佳折射指数分布形式又是什么？
35. 光纤通信系统对光发射机有哪些要求？
36. 什么是APD的雪崩倍增效应？
六、计算题
37. 阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n1=1.51，n2=1.49，纤芯半径a=4μm，工作波
长λ=1.31μm。
试计算：（1）相对折射指数差△；
（2）光纤的数值孔径NA；
（3）光纤中传播的模式数量。
38. 已知一光纤通信系统发射机的平均发送光功率为0.5mW，接收机灵敏度为-38dBm，光纤损耗为0.34dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.05dB/km，设计要求系统富裕度为6dB。试核算该系统的无中继传输距离是否满足100km的要求。考试大收集整理
光纤通信模拟试题4
选择题
1. 光纤包层需要满足的基本要求是( )
A. 为了产生全内反射，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. 一段20km长、衰减为0.5dB/km的光纤，其输出为0.005mW，则输入功率为( )
A. 0.5mW
B. 0.1mW
C.0.05mW
D.0.03mW
3. 哪种类型光纤的色散最大？( )
A. 阶跃折射率多模光纤
B. 渐变折射率多模光纤
C.阶跃折射率单模光纤
D. 色散移位单模光纤
4. 对于芯径为8μm的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为1.5，包层折射率为1.495,截止波
长为( )
A. 0.89μm B .1.15μm C. 1.28μm D. 1.31μm
5. 通过20km长的单模光纤传输瞬时脉冲，信号波长处的色散为10ps/(nm*km)，入射脉冲谱宽为2nm，则光纤输出端的脉冲宽度是多少？( )
A .400ps B. 250ps C. 200ps D. 100ps
6. 镓铝砷（GaAlAs）LED和LD的波长是( )
A .850nm B. 665nm C. 1310nm D. 1550nm
7. 以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源( )
A. 通过光纤的电流
B. EDFA不需要功率源
C. 在980nm或1480nm发光的泵浦激光器
D. 从光信号中提取的功率
8. LED的输出是如何调制的( )
A. 通过改变外调制器的电流进行外调制
B. 通过改变驱动电流直接调制
C. 通过改变加到外调制器上电压直接调制
D. 通过改变LED的工作温度直接调制
9. 雪崩光电二极管( )
A. 有基于电子雪崩放大的内部放大级
B. 有包含单个晶体管的外部放大级
C. 在晶体管基础上产生光电流，放大信号
D. 在亮光下能产生光信号的普通晶体管
10 如果信道间隔为100GHz，利用一个工作在1540-1565nm波段的放大器能传输多少个不同波长？（光速为299792458m/s）( )
A. 16
B. 25
C. 31
D. 32
二、填空题
1. 电磁波在传播方向上没有电场分量和磁场分量，称为______波。
2. 光纤通信与电通信方式的主要差异，一是用光作为传输信号，二是______。
3. 在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和______的制约。
4. 光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、1.31μm和______。
5. 从几何光学的角度来看，若满足全反射的条件，则在波导中形成______波。
6. 当全反射条件被破坏，即认为导波处于______状态。
7. 薄膜波导的基模是______模。
8. 携带信息的光波在光纤的纤芯中，由纤芯和包层的界面引导前进，这种波称为______。
9. 不同的模式具有相同的传输常数时，就认为这些模式是______模。
10. 可用归一化频率判断某种模式能否在光纤中传输，截止条件是______。
11. 单模光纤不存在______色散。
12. 单模光纤中存在着______色散和波导色散。
13. 对于多模光纤，______色散占主要地位。
14. 只有波长______材料截止波长的入射光，才能使材料产生光生载流子。
15. 雪崩光电二极管的倍增是具有随机性的，这种随机性的电流起伏将引起______噪声。
16. 在数字通信系统中，抖动将引起______的增加。
17. SDH的帧结构是以______为基础。
18. 在SDH的帧结构中，有足够的______，以适应网络管理、运行和维护。
19. 当一秒内的误码率劣于______，称严重误码秒。
20. 随着传输码速的提高，一个UI的时间将______。
三、名词解释
1. 简并模
2. 泵浦源
3. 光接收机灵敏度
4. mB1P码
5. 网络节点接口
四、简答题
1. 按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪两种形式？解释其含义。
2. 实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。
3. 光接收机中主放大器的主要作用是什么？
4. 如何用光纤的频域特性来描述光纤的色散效应？
五、画图题
1. 画出薄膜波导中的TE波和TM波。
2. 画出EDFA的结构示意图。
六、计算题
1. 一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问：
（1）其纤芯直径为多少？
（2）在1320nm波长上可以支持多少种模式？
（3）在1550nm波长上可以支持多少种模式？
2. 一个100Mbit/s信号必须通过具有8个连接器对的100m光纤传输到灵敏度为1μW （-30dBm）的接收机，光纤损耗为4dB/km，且每对连接器的平均连接损耗为1.0dB。如
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 、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 《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)。 考试题型 1. 填空题:10小题,每小题3分,共30分 2. 简答题:4小题,每小题10分,共40分 3.计算题:3小题,每小题10分,共30分 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. 光放大器是基于 受激辐射 或 受激散射 原理，实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。 3. 光纤通信的最低损耗波长是1.55m μ，零色散波长是1.31m μ。 4. 光纤耦合器是实现 光信号的合路/分路 功能的器件。 5. 在单模光纤中，由于光纤的双折射率特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 偏振模色散 。 6. 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为 光波分复用 。 7. 光缆大体上都是由 缆芯 、 加强元件 和护层三部分组成的。 8. 光纤通信是以 光波 为载频率，以 光纤 为传输媒质的一种通信方式。 9. 允许单模传输的最小波长称为 截至波长 。 10. 光纤的 色散 和 损耗 是限制光纤通信线路中继距离的主要因素。 11. 激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现__ 粒子数反转_，这是激光器工作的先决条件。 1.什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有 哪些色散？ 2.简述光纤的损耗机理。 3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述光纤通信系统的工作过程。 4.简述LD和LED的工作原理？ 5.简述LD与LED的差别。 6.说明APD与PIN的工作原理及主要区别。 7.简述掺铒光纤放大器的基本构成及各部分的功能。 8.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件及扰码的作 用。 9.光端机主要由哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？ 10.光发送电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 11.光接收电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 12.简述如何测量光端机的平均发送光功率？ 13.简述如何测量光纤数字通信系统的误码率？ 14.简述如何测量光接收机灵敏度及动态范围？ 15.简述为什么光纤令牌环局域网是一种自愈网？ 16.简述全光通信网的关键技术。 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； 第一章 光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程 广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相矢技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分 光通信发展受阻的原因：1 ?光向四面八方散射时，光强减弱2.不能通过障碍物 高银指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10上以下，光纤损耗就可以减小到10 dB/km 再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km o 光纤通信得以快速发展重要条件：1 ?低损耗光纤2.光源(半导体激光器) 全波光纤：能够在1260?1675nm整个范围内都可用来逬行DWD光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑 1 ?低损耗光纤的研制成功2.连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一?种玻璃丝，其材料是石英(SiO2),是通信网络中信息的优良传输介质 光纤通信的发展趋势1 ?光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展 2. 从^?速系统向高速系统发展 3. 从陆地向海地发展 4. 从光传输电交换向网络的全光化发展 5. 向光纤技术和以太技术结合的方向发展 光纤通信的优点： 1. 频带宽、传输容量大 2. 损耗小、中继距离长 3. 重量轻、体积小 4. 抗电磁干扰性能好 5. 泄漏小、保密性好 6. 节约金属材料，有利于资源合理使用 传统上，以服务范围把网络分为三类: (1)局域网，服务范围2 km，如以太网，信令环和信令总线； ⑵ 城域网，服务范围100 km，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统； (3)广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。 三代网络技术比较 1 ?全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限； 2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络 3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号逬行交换，这就是未来的第三代网络。 网络接入技术： 1 .xDSL 2.HFC 3.APON/EPON 4.AON 光具有两种特性:1.波动性2.粒子性 用光导歼錐进行迥倍址早就哪一年由谁提出爭 劭用密別禅(迸行通信盘卑祖1966年由英盈华人為锥提：1 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-= + 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 《光纤通信技术》复习题 一．基本概念 1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？ 答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在电磁波近红外区段。 2．光纤通信的特点？ 答：一、传输频带宽，通信容量大 二、传输损耗低，中继距离长 三、不怕电磁干扰 四、保密性好，无串音干扰 五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输 六、节约有色金属和原材料 七、抗腐蚀性能好 3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？ 答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。数值孔径表示光纤采光能力的大小。 在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。 光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。 4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？ 答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。分为模间色散和模内色散。模内色散又分为材料色散和波导色散。多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。 5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？ 答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。 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： 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（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》自测题 第一章 一、填空题 通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是、和。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的区，波长范围为。 二. 选择题（有一个或者多个答案） 1. 目前光纤通信常用的窗口有（）。 A、0.85 μm B、2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm 2. 目前纤光通信常用的光源有（）。 A、LED B、LD C、PCM D、PDH 3. 光纤通信是以光波为载波，以（）为传播介质的通信方式。 A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线 三、简答题 1．光纤通信有哪些优点？ 2．为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？ 3．光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答案： 一、光纤光波0.85 μm 1.31 μm 1.55 μm近红外区0.7～1.7μm 二、1、ACD 2、AB 3、C 三、1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和维护，价格 低廉。 2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波，但频率差别很大。光纤通信用的近红外光（波长约1μm）的频率（约300THz）比电波（波长为0.1m～1mm）的频率（3～300GHz）高三个数量级以上。载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。 第2章 一、填空题： 1．光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。 2．单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。 3. 光纤通信的最低损耗波长是（），零色散波长是（）。 4.单模光纤中不存在（）色散，仅存在（）色散，具体来讲，可分为（）和（）。 5、光缆大体上都是由（）、（）和（）三部分组成的。 6、允许单模传输的最小波长称为（）。 7、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（），光纤与光源之间的耦合效率就越（）。 二、选择题（多选） 1、从横截面上看，光纤基本上由３部分组成：（）、（）、（）。 A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层 E、外面的包层 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 第一章 1、请解释将光纤分为单模和多模的判断依据 2、请解释光纤数值孔径的概念，并给出相对折射率表示的数值孔径的数学表达式。为什么通信用的光纤数值孔径都比较小 3、为什么要设计渐变折射率光纤，请简述其工作原理 4、色散的机理是什么，有哪些类型，列出描述色散大小的三个等效参数：最大时延差，群速色散系数，色散系数之间的相互关系（两两关系，三个表达式） 5、什么是正常色散区，反常色散区，如何判别区分 6、列出光纤中损耗的类型，并说明最终决定光纤损耗（的因素），决定理论极限的包含其中哪几项 7、列出光纤非线性效应的类型，给出每一项的概念 8、简述光纤的发展过程 9、标量近似法求解光纤中的模式时的结果LPmn中m、n的物理含义，并会识别和画出示意图 第二章 1、光纤通信系统对光源的要求 2、光与物质的相互作用的三个物理过程，指出半导体激光器，发光二极管和光电检测器的工作原理各建立在什么作用的基础上 3、激光产生所需要的三个物质条件和发生激射的两大理论基础，LD谐振腔的作用 4、推导F-P腔，Bragg波纹光栅谐振腔的谐振模式间隔与腔长之间的关系 5、激光器的P-I特性曲线以及温度的影响 6、直接调制与间接调制之间的区别，列举几种间接调制的类型 7、画出光发射机的原理框图，列出两种控制电路的名称，并简述各自的作用 8、为什么经常采用双异质结的半导体制作LD 9、激光器纵模和横模的含义，各有哪些类型 10、LD与LED的区别，LED工作时有没有受激辐射，为什么说LED发射的光谱主要是自发辐射谱 11、定性描述LD瞬态特性的两个重要现象是？定量描述的工具是？列出表达式并用它求解阈值时的电子密度和电光延迟时间 12、光调制方式 第三章 1、光纤通信系统对光电检测器的要求 2、光接收机的原理框图，指出其主要性能指标 3、实现光电检测的两种常用器件，简述其结构，原理 4、为什么光电二极管波长响应同时存在上截止波长和下截止波长两个限制 5、光接收机中的噪声有哪两大类，又各自包含哪些 6、影响光接收机灵敏度的主要因素 7、相干接收的原理和关键技术 第四章 1、什么是HFC系统？什么是副载波复用技术？ 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 北京邮电大学高等函授教育、远程教育《光纤通信技术》综合练习题及答案 适用于高等函授教育： 光纤通信、移动通信、计算机通信专业（专科）四年级 通信工程专业（高起本）五年级适用于远程教育：通信工程专业（专科）四年级 通信工程专业（高起本）五年级 第一部分习题 注:带*的为《光纤通信原理》的阶段作业题 一、填空题： 1. 矢量是指即有又有的量。 2．所谓场是指在空间或一部分空间中的分布。 3．梯度既有大小又有方向，是一。 4．积分形式的麦克斯韦方程为。 5．变化电场和变化磁场的相互激发，从而形成了的传播。 6．相位常数是。 7. 光的全反射是指的全反射，此时折射波是。 8. 导波是指。 波导是指 / 9. 光纤是。 10.所谓光纤通信是的一种通信方式。 11.光纤通信是以作为传输信号，是以作为传输线路。 12.在光纤通信中起主导作用的是和。 * 13.光纤通信的主要优点是、、、、、。 14.在光纤中，纤芯是由稍高的构成，它的作用是 。 15.目前实用的光纤通信系统普遍采用的是的光纤通信系统。 16.强度调制直接检波光纤数字通信系统是由、、 、、、构成的。 * 17.目前在光纤通信系统中采用的调制方式是。 *18.目前，实用光纤的三个低损耗窗口在、、附近,色散位移单模光纤是在处，实现和 . * 19.光波在均匀介质里，沿传播，当光射线遇到两种介质交界面时，将产生或。 20.均匀光纤的导光原理为，它的数值孔径表示了，定义式为，也可表示为。 21. 均匀光纤的光路长度的表示式为，对于长度和折射率确定的光纤来说，光路长度随着的变化而变化，从而不同光线经过光纤的不同，从而引起。 光纤通信系统复习提纲 PS ：红色不要求 第一章 绪论 第五章 系统和其它 1． 光纤通信系统基本构成（单波长系统（第一章）各部分功能），DWDM 各部分要求（第五章） 2． 光纤通信系统优缺点（第一章），频率间隔和波长间隔的转换（第一章）， 光纤通信容量的表示方法（BL ），各代光纤通信系统特点（第一章） 3． NRZ 和RZ 格式（第一章和第三章一起看，会画眼图，其中66%占空比 的也称为CS-RZ ），复用方式（第一章），调制方式：第一种分法：（第一章：IM （intensity modulation ，强度调制）（也叫OOK 或者ASK ）和PSK ）；第二种分法：模拟调制，数字调制；第三种分法：内调制、外调制。 频谱图（注意CS-RZ 没有载波分量） 眼图 4．光纤通信系统典型拓扑结构（广播和分配网（HUB和BUS拓扑结构）、局域网（BUS拓扑结构：Ethernet，Ring拓扑结构：FDDI(Fiber Distribution Data interface)）注意：功率分配不要求。 5．光纤通信系统功率预算和上升时间预算 6．光放大器的分类（3种），EDFA、波分复用器等重要器件，波长控制等关键技术 会画示意图。 第二章光纤 1．光纤基本参量计算：数值孔径（NA），归一化频率（V<2.405），模场半径（w：最大值1/e处的半径），相对折射率差delta，光纤的分类。2．TE、TM、HE、EH、LP模下标之间的关系（下标分别表示什么，在图上要知道），什么是模式折射率，模式折射率满足的条件。 3．光纤损耗机理和作用效果（分类，掌握本征损耗两个，其中瑞利散射的特点和波长4次方成反比），损耗系数单位的转换0.2（dB/km）/4.343，光纤通信的三个工作窗口 4．光纤色散（模间色散和模内色散，模间色散（多模阶跃和多模渐变）两个BL限制），色散单位的含义（常用ps/(nm*km）），群速度色散D（也叫模内色散=材料色散+波导色散，图要会画），色散位移光纤（G.653）（色散图+原因），偏振模色散，高阶色散，色散补偿光纤（DCF）实现色散光纤通信期末考试复习提纲
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