光纤通信复习题目

1、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。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

2、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。二、选择题：（共5题，每题2分）1、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 D 。（a） （b） (c) (d) 2、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 B 状态。（a） 全反射 （b）粒子数反转 (c) 受激吸收 (d)自发辐射3、光电检测器是利用材料的 A 来实现光电转换的。（a） 光电效应 （b）能量 (c) 时延 。(d)衰减4、传输网主要由 A和 构成的。（a） 传输设

3、备、网络节点 （b）交换设备、路由器 (c)网关、节点设备 (d)信令设备、节点5、在SDH帧结构中， C 是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。（a） 容器 （b）支路单元 (c) 段开销 (d) 信息净负荷三、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。 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n1=1.62，n2=1.52, 试计算：相对折射率 （2）数值孔径(1） （10分） (2)2、计算STM-1帧结构中段开销SOH的容量(速率)。解： 3、某光纤通信系统，其

4、发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？ =光纤通信技术模拟试题 一、填空（共10题，每题3分） 1、目前，实用光纤的三个低损耗窗口在0.85m、1.31m、1.55m附近。 2、在非均匀光纤中，r=0处的折射率最大，因而此处的本地数值孔径达到最大值，即表示该点捕捉光线的能力最强。 3、导波的径向归一化相位常数U是表明在纤芯中，导波沿径向场的分布规律，而波导

5、的径向归一化衰减常数W是表明在纤芯包层中，场的衰减规律。  4、激活物质是指可以处于粒子数反转分布状态的物质。 5、接收灵敏度的定义是在保证接收机达到给定的误码率或信噪比指标条件下，光接收机所需要的最低的输入平均光功率Pmin。  6、网络节点接口是指表示网络节点之间的接口。  7、光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一跟光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。 8、光纤数字传

6、输系统的抖动定义是数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离，抖动的程度目前大多用数字周期来表示，其符号为UI。  9、掺饵光纤放大器的工作波长范围在1531.56m,与光纤的最小衰减窗口一致。  10、现有接入MSTP平台的多业务包括ATM业务，TDM业务和以太网业务。 二、选择题：（共5题，每题2分） 1、反射定律表明了  a  和   之间的关系。 （a）  入射波、反射波     （

7、b）反射波、入射波        (c) 折射波、反射波          (d)入射波、折射波 2、非零色散单模光纤的零色散点 b   1.55m.，而且色散值较   。 （a）  等于、大     （b）不等于、小     &

8、#160; (c)  趋于、大        (d)等于 、小 3、EDFA的功率增益与    b    和    等因素有关。 （a）  光纤色散、光滤波器带宽     （b）泵浦光功率、光纤长度    (c)    

9、光纤时延、隔离器带宽        (d)  光纤衰减、工作频率 4、激光器的P-I曲线随温度的变化而变化，从而导致  c   的变化。 （a）  波长     （b）谱宽         (c)   输出光功率     

10、0; (d)频率啁啾 5、  d  是指复用器与中继器之间、中继器与中继器之间传输线路。 （a） 通道     （b）耗尽层           (c) 复用段          (d)再生段 三、画图题：（共1题，每题10分） 1、请画出用LD管进

11、行数字信号内调制原理图    见教材P98 图4-1（c） 四、问答题（共1题，每题15分） 1、什么是弱导波光纤？为什么标量近似解法只适用于弱导波光纤？ 五、计算题：（共3题,共35分） 1、.已知阶跃型光纤的n1=1.5，=0.01，芯子半径a=10m，波长0=1.5m, 试计算： （1）数值孔径NA （2）归一化频率 （3）入射光线的激励角范围  （1） （10分） （2） （3） 2、已知光功率为2.4mw，光波频率为1015Hz,求单位时间传播的光子数。个 3、有622Mbit/s速率

12、的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围20dB。采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。若考虑1dB色散代价（取0.115），5dB设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？ 最大中继距离为46.2km。一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）1.不宜在光纤中传输的码型为（）A.CMI码 B.HDB3码

13、光状态不能为负 C.5B6B码D.8B1H码2.已知某Si-PIN光电二极管的响应度R00.5 A/W，一个光子的能量为2.24×1019 J，电子电荷量为1.6×1019 C，则该光电二极管的量子效率为（）A.40 B.50 C.60 D.70 R0=e /hf3.STM-4一帧中总的列数为（）A.261 B.270 C.261×4 D.270×44.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角1满足（）A.c13<1<c12 B.1=0°C.1<c13<c12 D.c12<1<90°5.光纤色散

14、系数的单位为（） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km?D.nm/ps?km6.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 dB7.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.LP129.在薄膜波导中，导波的截止条件为（）A.0C B.0<C C.00 D.01.55m10.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 ?

15、 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）11.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。12.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。13.光学谐振腔的谐振条件的表示式为_ _。14.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。15.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。16.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。17.STM-1帧结构中信息净负荷区域的

16、位置是第_19_行，第10270列。18.光发射机的消光比为_EXT=_。19.光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用光纤来传输。20.在薄膜波导中，导波的特征方程是_2k1xd-212-213=2m_。21.EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：作前置放大器、作发射机的_功率放大器_和作光中继器。22.EDFA的工作波长范围是_1.531。56um。23.光缆主要由缆芯、加强元件_和外护层等几部分组成。24.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_吸收损耗_和散射损耗。25.LD适用于长距离、大容量_的光纤传输系统。26.在保证达到系统误码率指标条件下

17、，测得接收机的最低输入光功率为0.1W，则该接收机的接收灵敏度为_-40？_dBm。27.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和_隔离性好_。28.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 ？和管理单元指针区域。29.支路单元TU是SDH的一种信息结构，它是由VC和一个相应的支路单元指针_组成的。30.EDFA作前置放大器使用时，要求其有_高增益_和低噪声的特性。三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）31.弱导波光纤 纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。32.受激吸收 物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁

18、到高能级上，这个过程叫做受激吸收。 33.APD的雪崩倍增因子 G=IM/IP IM有雪崩倍增时光电流的平均值。IP无雪崩倍增时光电流的平均值。G再40100之间。34.误码率 BER= 35.同步复接是指各支路信号在_同一个时钟系统？的控制下进行复接。四、画图题（本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分）36.分别画出半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在LD的曲线上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。37.画出在光接收机中，单个脉冲在均衡器前后的波形图。五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）38.阶跃型光纤中，导波特性参数U、W的

19、名称和计算公式分别是什么？答 导波的径向归一化相位常数U, 导波的径向归一化衰减常数W;U= k02n12- 2 W=2- 39.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？ 答：1)有合适的输出光功率 一般在0.01Mw5Mw; 2)有较好的消光比EXT <=10% ；3)调制特性好40.什么是半导体材料的光电效应？当光照射到半导体的P-N结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。 41.在光纤通信系统设计中，主要涉及哪些系统部件的选择？答：1）工作波长的选择

20、2）光源的选择 3）光电检测器的选择 4）光导纤维的选择。六、计算题 42.已知阶跃型光纤的n11.51，n21.48，光纤长度为L10 km。求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角1变化的范围；（2）光线在光纤端面上的最大入射角max； （3）该光纤的最大时延差 。解：（1）（自己做的）sinc=n2/n1 所以临界角c=arcsinn2/n1=78.56。由题意知 当 c <1<90。 可以产生全反射。（2）因为sinmax=n1* (3)1*sinc=Ln12/cn2 最小时延 =L/V1=Ln1/c Ln12/cn2- Ln1/c=(Ln12-Ln1n2)/c

21、n243.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为0 .5 mW，光纤传输损耗为0.35 dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6 dB。若要求系统的中继传输距离达60 km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？解：PT=Pmin+La+Lai+M 且PT=10lg0.5*10-3/10-3所以PMIN= PT- La-Lai-M=近结束1、光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系网络结构。2. 强度调制直接检波光纤数字通信系统是由电、光发射端机，光中继器，光、电接收端机，光纤，监控系统，备用系统构成的。3.目前，实用光纤的三个低损耗窗口在0.85m ,

22、1.31m ,1.55m附近。色散位移单模光纤是在1.55m处，实现最低损耗和最低色散.4.光波在均匀介质里，是以直线传播，当光射线遇到两种介质交界面时，将产生全反射或部分反射。5.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，定义式为NA=noSinMax,，也可表示为NA=n1。6. 采用非均匀光纤的目的是为了减少光纤的模式色散，这样会在光纤中近似产生自聚焦现象，这需要纤芯折射率服从平方律型折射指数分布。7.单模光纤的色散包括材料色散和波导色散，此外，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、模分配噪声和啁啾声。8.一般光纤

23、分为单模光纤和多模光纤，单模光纤的芯径为410m，存在材料色散和波导色散，传输的基模是LP01。9.多模光纤的芯径为50m，存在模式色散、材料色散和波导色散。10按照纤芯折射率分布的不同，光纤可分为阶跃型光纤（均匀光纤）、渐变型光纤（非均匀光纤），按照传输模式的多少来分，可分为单模光纤、多摸光纤。11.在非均匀光纤中，其集光能力是用本地数值孔径表示，定义式为。12.多纵模激光器在高速调制下的输出谱线呈多纵模谱线，各谱线功率总合是一定的，但每根谱线的功率是随机的，即各谱线的能量随机分配。13.在采用多纵模激光器的光纤通信系统中，激光器的谱线特性和光纤色散相互作用，产生了一种叫模分配噪声的现象，它

24、限制了通信距离和容量。14.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、受激辐射、受激吸收。15.检测器在光纤通信系统中的作用是光电变换，PIN、APD是常采用的半导体光电检测器之一。16.接收灵敏度的定义是在保证接收机达到给定的误码率或信噪比指标条件下，光接收机所需要的最低的输入平均光功率Pmin。17.监控系统是指监视、监测、控制的总称。18.网络节点接口是指表示网络结点之间的接口。19.STM-N正结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。20.光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同

25、一跟光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。21.光纤数字传输系统的误码性能用误码率来描述，定义为BER=在某段时间内。22.光纤数字传输系统的抖动定义是数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离，抖动的程度目前大多用数字周期来表示，其符号为UI。二、单项选择题： 1、 光纤通信 是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。2、全反射条件是 n1>n2, 。3、光纤中产生衰减的主要原因是吸收损耗和散射损耗。 4、非零色散光纤的零色散点不等于1.55m.，而且色散值较小。5、 当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级

26、上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。6、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。7、APD中的电场分为两部分，其中雪崩倍增效应发生在高电场区。8、EDFA的工作范围与光纤最小损耗窗口一致。9、能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件被称为波长转换器。10、在一根光纤中能够同时传输多种波长的光信号的技术就是波分复用。11、根据调制信号的性质不同，内调制又分为模拟和数字调制。12、前置放大器是指与光电检测器紧紧相连接的器件。13、监控系统是监视、监测和控制系统的简称。14、传输距离与码速率、光纤的色散系数以光源的谱宽成反比。15、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。16、在SDH帧

27、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。17、STM-4的码速率等于622 .08Mbit/s。18、再生段是指复用器与中继器之间、中继器与中继器之间传输线路。19、不同波长的光信号都能在单独一根光纤中沿同一方向进行传输的系统结构方式就是单向结构WDM传输系统。20、串扰是影响WDM系统性能的主要因素之一。21、ASE噪声的产生是因为在系统中引入了光放大器。22、光网络是由骨干网、城域网和光接入网构成。23、宽带城域网分为核心层、汇聚层和接入层。24、在OA和OTU的支持下，可编程的OADM可实现任意波长的上下操作，同时对波长中所承载的信息速率、格式和协议无任何限制。判断题：（

28、）1、DXC X/Y 中的X表示接口数据流的最高等级。（×）2、K1、K2是来自MST的自动保护倒换字节。（×）3、根据我国的特点一、二级干线的数字段长度确定为420Km。（）4、如果系统的ESR、SESR、BBER三个参数指标均能满足要求时，才能认为该通道符合全程误码性能指标。（×）5、SDH只配置了2.048Mbit/s, 34.368 Mbit/s, 139.264 Mbit/s和STM-1电接口。（×）6、自愈的概念不仅涉及到重新建立通信，而且还涉及到故障的自动修复。（）7、环形网络所采用的物理结构不同时，其保护原理也不同。（×）8、S

29、TM-1是同步数字体系的逻辑功能块。（）9、在1：n系统中，一旦出现故障是通过帧结构中的K1、K2字节来完成收发两端间的倒换保护操作。（×）10、在主从同步方式下工作的SDH网，其时钟被划分为南北两区。（）11、同一根光纤中传输的光载波路数更多、波长间隔更小(通常0.82nm)时，该系统称为密集波分复用系统（×）12、G.653光纤是指色散平坦型单模光纤。（）13、WDM系统使用的监控波长窗口为1510nm。速率2Mb/s.（）14、分插复用单元是OADM的基本功能单元。（×）15、波长交叉连接方式是指在以一根光纤中所传输的总容量为基础进行交叉连接的方式。（

30、15;）16、传送网是以信息通过具体物理媒质传输的物理过程来描述。它是由具体设备组成的网络。（）17、SDH光传送网是由传输媒体网络和通道层网络构成（）18、光复用段层主要负责为两个相邻波长复用器之间的多波长信号提供连接功能。（）19、L-16.2代表系统速率为2.5Gbit/s、工作波长1550nm的长距离局间通信光接口。（×）20、某1秒内有不少于30的误块，则认为该秒为误块秒。（）21、在数值上，一个数字周期等于一个码元所占的时间间隔。（）22、在SDH网络中，通常使用铯原子钟作为基准时钟。（×）23、光适配层位于IP电层与电路层之间，负责向不同的高层提供光通道。（）

31、24、WDM光层包括光通道层、光复用段层和光传输段层。（）25、在IP over WDH的光层引入域、子域的概念。1.请简述阶跃型折射率分布光纤和梯度型折射率分布光纤的不同导光原理。阶跃光纤中入射光线在纤芯和包层分界面上发生全反射，从而在纤芯中沿之字形的曲折路径前进，实现光的传输。非均匀光纤中入射光线按折射定律在纤芯中传输到某一点时发生全反射，折向光纤轴线，从而以曲线形式在光纤中传输。2为什么说采用渐变型光纤可以减少光纤中的模式色散？渐变型光纤纤芯折射率随 r的增加按一定规律减小，即n1(r),则就有可能使芯子中的不同射线以同样的轴向速度前进，产生自聚焦现象，从而减小光纤中的模式色散。3.如何

32、解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散？材料色散是由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成份的群速不同引起的色散。 波导色散是对于光纤某一模式而言，在不同的频率下，相位常数不同，使得群速不同而引起的色散。 模式色散是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数不同，因此群速不同而引起的色散。4.光与物质间的作用有哪三种基本过程？说明各具有什么特点？自发辐射、受激辐射、受激吸收 自发辐射：可自发光，是非相干光，不受外界影响。 受激辐射：吸收外来光子能量，发相干光，产生全同光子，产生光放大。 受激吸收：吸收外来光子能量，不发光。5.简述半导体的光电效应？光照射到半导体的P-N结上，使半导体材料

33、中价带电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，总称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的共同作用下，在外电路中出现光电流，这就实现了输出电信号随输入光信号变化的光电转换作用。 6.什么是模分配噪声？它是如何产生的？高速率的激光器，其谱线呈现多纵模谱线特性，而且各谱线的能量呈现随机分配。因而单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经光纤传输之后，发生不同的延时，在接收端造成脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈现随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到取样信号就会有强度起伏，至此引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声，这也

34、是模分配噪声产生的原因。7.请写出SDH网络评价误码性能的三种分类及定义。误块秒比：当某1秒具有1个或多个误块时，则称该秒为误块秒，那么在规定观察时间间隔内出现的误块秒数与总的可用时间之比，称为误块秒比。严重误块秒：当某1秒有不少于30% 的误块，则称该秒为严重误块秒，那么在规定观察时间间隔内出现的严重误块秒数与总的可用时间之比，称为严重误块秒比。背景误块比：扣除不可用时和严重误码秒期间出现的误块后所剩下的误块，称为背景误块。背景误块与扣除不可用时和严重误码秒期间出现所有误块数之比，称为背景误块比。8.什么是码间干扰？其产生的原因是什么？由于激光器发出的光波是由许多根线谱构成，而每根谱线的传播

35、速度不同，因而前后错开，使合成的波形的宽度展宽，出现拖尾，造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象称为码间干扰。这也是码间干扰产生的原因。9.抖动容限的指标有几种？并说明其含义？抖动容限的指标分为输入抖动容限和无输入抖动时的最大输出抖动容限。输入抖动容限是指光纤通信系统（或设备）允许输入脉冲存在抖动的范围。无输入抖动时的最大输出抖动容限是指输入信号无抖动的情况下，光纤通信系统（或设备）输出信号的抖动范围。10.EDFA的工作原理。饵离子有三个工作能级：E1、E2和E3。其中E1为基态，E2为亚稳态，E3能级最高，为激发态。当饵离子未受到光的照射时，饵离子处于基态。当泵浦光源的激光射入掺饵光纤时，使处于基态的粒子获得动能而跃迁到高能级。即由E1跃迁到E3，由于粒子在E3这个高能级上是不稳定的，它将迅速以无辐射过程落到亚稳态E2上。在该能级上，粒子相对来将有较长的存活寿命。由于泵浦光源不断地激发，则E2能级上的粒子数就不断增加，而E1能级上的粒子数就减少，这样在这段掺饵光纤中就处于粒子数反转分布状态，当受到外来光子的作用时，则具有放大功能。11.光波分复用通信技术的特点及工作原理有哪些？光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高提高光纤的频带利用率 降低对器