2010《光纤通信》试题及详解

1、2009-2010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·张延锋 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。总分一二三四五六七八九十1002018302210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、激光二极管led的工作原理是 a.光的吸收 b.光的自发辐射 c.光的受激发射 d.光的受激散射2、现知临界传播角

2、为c，要保证光线在光纤内全反射，必须要求传播角a<c bc c>c dc3、偏振反映了在给定点上电场强度矢量的取向随时间变化，当电磁波的ex与ey的振幅相等且相位差为900时，其为a圆偏振 b线偏振 c椭圆偏振 d垂直偏振4、色散是由于光在光纤中传输的物理现象，单模光纤不存在以下哪种色散？a.材料色散 b.模式色散 c. 波导色散 d. 色度色散5、半导体激光器的发光谱线会随着工作条件的变化而变化，当注入电流低于阈值电流时发出的是a.激光，谱线较窄 b.荧光，光谱较宽 c. 激光，谱线较宽 d. 荧光，光谱较窄6、apd光电二极管出现雪崩击穿是因为a.载流子在耗尽区的漂移时间过长

3、b.将光信号转换为电信号的效率太低c.其所加的反向偏置电压过大 d.其注入的非平衡载流子扩散过快7、以下属于光纤通信系统所用的有源器件的是a. 耦合器 b. 隔离器 c. 掺铥光纤放大器 d. 光开关8、用来显示和测量光纤中波长光信号特性，在wdm系统中应用较多的是 a.光时域反射仪 b.光纤熔接机 c.光谱分析仪 d.光功率计9、dwdm与wdm的主要区别可以说dwdm使用的波长间隔a. 很大，常常大于0.8nm b. 很小，常常小于0.8nm c. 很大，常常大于1.6nm d.很小，常常小于1.6nm10、以下不是ocdma扩频多址访问技术的是 a.直接序列 b.频率跳变 c.啁秋系统d

4、.双线性光序列二、 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、目前在光纤通信系统使用的外调制器通常是 电光调制器。12、 和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题。13、由物理学可知，光具有 和波动性，对其分析也有两种：一是几何光学分析法，二是 。14、为解决半导体激光器温度敏感问题，可以在驱动电路中进行 ，或是采用制冷器来保持器件的温度稳定。15、法布里珀罗放大器的增益频谱是一条 的曲线。（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）16、一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n1=1.48

5、,n2=1.46,则其最大接收角0为 。17、弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.45,则纤芯和包层的相对折射指数差为 。（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）18、调制带宽： 。19、本征区： 。20、响应时间： 。三、 简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）21、光线中的非线性效应有哪些？22、什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？23、简述自动交换网络ason的优点。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）24、画出典型的数字光纤通信系统接收端机的原理框图

6、。（6分）25、阅读下图，按要求完成各题。（9分）（1）上图显然为 的工作原理。（2）在掺铒光纤(edf)中，铒离子(er3+)有三个能级：能级1代表基态， 能量最低；能级2是 ，处于中间能级；能级3代表 ， 能量最高。（3）据图分析，请阐述该工作原理： 。（3分）（4）从该工作原理可以看出，光放大是由于 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益， 应提高对 的吸收。四、 综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共3小题，共20分）26、（本小题8分）设pin光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3m和1.55m波长时的响应度，说明为什么在1.55m处光电二极管

7、比较灵敏。27、（本小题8分）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1310nm波长上可以支持多少个模？28、（本小题6分）用纤芯折射率为，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度。五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共10分）29、（本小题10分）某si型光纤，光纤的芯径d=2a为100m，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长=850nm。则：（1）计算该光纤的v参数；（2）估算在该

8、光纤内传输的模式数量；（3）计算该光纤的数值孔径；（4）计算该光纤单模工作的波长。评卷答案：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、 b 2、b 3、a 4、b 5、b6、c 7、c 8、c 9、d 10、d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、铌酸锂（linbo3） 12、衰减13、粒子性，波动方程分析法14、温度补偿15、振荡（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）16、14017、=(n1-n2)/n1=(1.5-1.45)/1.5=0.033

9、（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）18、保证调制制度不变的情况下，光功率下降到低频率值的一半时（3db）的频率范围。19、pin结构中，p+和n型半导体材料之间插入的一层参杂浓度很低的半导体材料，记为i，称为本征区。20、用来反映光检测器对瞬变或高速调制光信号响应能力的参数。三、简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）21、主要有四种：自相位调制、交叉相位调制、四波混频和受激散射。22、直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制

10、速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。间接调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，电信号通过调制器实现对光载波的调制。间接调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。23、引入智能特性，可以将光网络带来的好处归结如下：实现灵活的mesh（网状）组网，提高带宽利用率，增强网络生存性。网络拓扑自动发现。简化网络结构。提供增值业务，使传统传输网向业务网演进。缩短业务时间，实现带宽动态申请和释放。最终实现不同网络之间的互连和互通。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）24、 2

11、5、（1）掺铒光纤放大器（2）亚稳态，激发态（3）当泵浦(pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(13)。但是激发态是不稳定的，er3+很快返回到能级2（无辐射跃迁）。如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的er3+将跃迁到基态(21)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。 （4）泵浦光，泵浦光 四、综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共3小题，共22分）26、（本小题8分）解： 时的响应度为；时的响应度为。因为响应度正比于波长，故在处光电二极管比处灵敏。27、（本小题8分）解：（1）由，得到纤芯直径为（2