[精品]光纤复习

1、一、填空(共10题，每题3分)1、 均匀光纤的导光原理为，它的数值孔径表示了o2、 单模光纤的色散包括色散和 色散。3、线极化波是指，以表示。4、 在弱波导光纤中，光射线几乎与平行，因此，弱波导光纤中的方和万分布是一种05、 在研究光和物质相互作用时，爱因斯坦指岀存在二种不同的基本过程：、o6、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、和 o8发送机的消光比是.9、 判决器和时钟恢复电路和起来构成o10、STM-N帧结构分为三个区域：、和。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。(a) %

2、(b)2(c) n 尽(d)42、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(a)全反射 (b)粒了数反转(c)受激吸收3、 光电检测器是利用材料的来实现光电转换的。(a)光电效应 (b)能量(c)时延4、传输网主要由和构成的。(a)传输设备、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，是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。状态。(d)自发辐射(d)衰减(a)容器(b)支路单元(c)段开销 (d)信息净负荷、画图题(共 1题，每题10 分)1、画岀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

3、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 ni=1.62, 8=1.52,试计算：相对折射率 A (2)数值孔径2、 计算STM-1帧结构中段开销 S0H的容量(速率)=3、 某光纤通信系统，其发送光功率为-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?答案1一、填空(共30分)1、全反射原理，光纤收集光线的能力。2、材料色散和波导色散3、 波的电场矢量空

4、间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波，LP4、光纤轴线，近似的 TEM 波 5、自发辐射、受激吸收、受激辐射6、G = a = a. + In 7、码间干扰、模分配噪声、喟啾声内 2L 化8、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、码形成电路 10、段开销区、净负荷区和管理单元指针二、选择题：（共 10 分） 1、d； 2A b; 3A a； 4、a;5A c.二、画图题：（共 10分）1、见教材P?。图4-2 （a）, 四、计算题： （35 分）I" i1 （1522（ 10、 ）2x1.622（2） NA = V2A = 1.62 x J

5、2 x 0.06 = 0.56S x 9 x S2、 解： =4.608Mbit/s（10 分）125Pt Pn M £3 、 a = （Xa McL-4-（ -40）-6= ' 0.2 - 0.1 = 0.2dB/km（15 分）60一、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、附近。2、在非均匀光纤中，处的折射率最大，因而此处的达到最大值，即表示该点捕捉光线的能力最 O3、 导波的径向归一化相位常数 U 是表明 , 而波导的径向归一化衰减常数 W 是表 明 。4、激活物质是指 o5、接收灵敏度的定义是 o6、网络节点接口是指 。7、光波分

6、复用是指 o8、光纤数字传输系统的抖动定义是 , 抖动的程 度目前大多用 来表示，其符号为 o9、掺饵光纤放大器的工作波长范围在 , 与光纤的 窗口一致。10、现有接入 MSTP 平台的多业务包括、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 和 之间的关系。（a）入射波、反射波 （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1.55 um.,而且色散值较。（a）等于、大 （b）不等于、小 （c）趋于、大（d）等于、小3、EDFA 的功率增益与 和 等因素有关。（ a） 光纤色散、光滤波器带宽 （ b） 泵浦光功

7、率、光纤长度（c） 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，从而导致的变化。（a）波长（b）谱宽（c）输岀光功率（d）频率喟啾5、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、请画岀用LD管进行数字信号内调制原理图四、问答题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 ni=1.5, A =0.01,芯了半径a=10u m,波长入o=1.5um,试计算：（1）数值孔径NA（ 2）归一化频

8、率（3）入射光线的激励角范围2、已知光功率为2.4mw,光波频率为10” H那单位时间传播的光子数。3、 有622Mbit/s速率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N20dB。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IdB,光纤色 散系数<2.0ps/nm ? km,光纤富余度为 O.ldB/km。若考虑IdB色散代价 3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？答案

9、2一、填空（30分）1、0. 85 u 1.31pm、1.55 P m、1.55 u m 2、r=0,本地数值孔径，强3、在纤芯中，导波沿径向场的分布规律，在纤芯包层中，场的衰减规律4、可以处于粒子数反转分布状态的物质5、 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Pmino6、表示网络节点之间的接口7、 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。& 数字信号的有效瞬间，与其理想时间

10、位置的短时间偏离，数字周期，UI9、1.53 ?1.56 rm,最小衰减 10、ATM和TDM业二、选择题（10 分）1、a；2、b;3、b; 4、c;5、d.二、画图题：（10分）见教材鼻 图4-1（c）四、见教材p22(15 分)五、计算题：（共 35 分）1、(1) NA :=nx 72A = 1.5 x V2 x 0.01 =0.2(10 分) 勺_(2) V = kn n,a42A = J2x0.01 x x 1.5x 10 = 8.90 11.5(3) W = ?oSin( Pmax =Sin( Pmax 0.2 = Sin( Pmax <P <<P max =1

11、1.52 "千=6.62 ; W"S2x10” 个-2.3 + 38-2-1-50.3 + 0.1 +0.1=55AkmPT -PR -2& -3 LA, + A,+MC、a£<1()60.115X"B x A2 x622 x单项选择题(本大题共=46.2km10小题，每小题1分,最大中继距离为共10分）1.输的码型为（）A.CMI码B.HDB3码不宜在光纤中传 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 R0 = 0.5 A/W, 一个光子的能量为2.24X 1019J,电子电荷量为1.6X10

12、 19C,则该光电二极管的量子效率为（）A.40%B. 50% C.6Q% D.70% Rn=eiL /hf3.STM-4 一 帧中总的列数为（）A.261B.270 C.261'4 D.270x44. 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.ecl3<01<0cl2 B.ei=0 oC.ei<0cl3<0cl2 D.0cl2<01<90。5. 光纤色散系数的单位为（）A.ps/km B.ps/ nm C.Ds/nm.km?D.nm/ps?km6. 目前掺钳光纤放大器的小信号增益最高可达（）A.20 dB B.30 dBC. 40

13、 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.X0AXC B.入0入CC.入ONOD.X 0W1.55 u m10. 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）11. 根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将

14、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。_津町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。卜孑=A7A13. 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（D层。17.STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第1? 9行，第10-270列。18. 光发射机的消光比为一旦£三_。19. 光纤通信系统中的监京信号除可借助光缆中的金属导线传输外，

15、还可利用光纤来传输。20. 在薄膜波导中，导波的特征方程是 2kixd-2凸2二2里i3=2m *。21. EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有:*乍福放大器、作发射机的次 率放大器和作光中继器。22. EDFA的工作波长范围是 1.53? 1。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，测得接收机的最低输入光功率为0.1UW,则该接收机的接收灵敏度为-40? dB m。27. 对光隔离器的主要要求是：插入

16、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Nl稍大于包层折射率 卬的光纤。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=IWI E I虬有雪崩倍增时光电流的平均值。处34.

17、 误码BER=无雪崩倍增时光电流的平均值。 G再40? 100之间。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；37. 画出在光接收机中，单个脉冲在均衡器前后的波形.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= ? ko2ni2-f 2W

18、=a5 淋 2-k02al239. 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O.OIMw ? 5Mw; 2 ）有较好的消光比 Exi<=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nl = 1.51, n2=1.48,光纤长度为L=10km。求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角9 1变化的范围；（2）光线在光纤端面上的最大入射角中max；该光纤的最大时延差。解：（1）（自己做的）sin 9 c=n2/nl所以临界角 9 c=arcsinnM 1=78.56由题意知当ec<e I<90-可以产生全反射。（2）因