光纤通信概论 考题,复习题及答案

光纤通信概论参考题库1、光电二极管的主要功能是什么：将信号光功率转化成信号电流2、P-I-N代表什么意思？P型半导体和N型半导体之间夹有一层厚的本征型半导体。3、与P-N光电二极管相比P-I-N的优点是什么？大大提高了光电转换效率，同时还提高了PIN管的响应速度。4、与P-I-N光电二极管相比APD的优点是什么？内置放大，不引入外部电路相关噪声，偏压电路简单、价格低，超高速和较高灵敏度的接收器。5、APD的缺点是什么？极大的温度倚赖性，存在倍增随机噪声，偏压电路复杂、价格高。6、光电二极管的响应度是0.85A/W，饱和输入光功率是1.5mW，当入射光功率是1mW和2mW时，光电流分别是多少？解：当输入光功率是1mW时，由I=RP，可得，I=RP=[0.85A/W]×[1mW]=0.85mA当输入光功率是2mW时，公式I=RP不适用，因此我们无法得到光电流的值。7、光波长解复用器的作用是什么?把在同一根光纤中传输的不同波长信道分别送到不同的光纤中传输（中传输的不同波长信道）8、解释电吸收调制器的工作原理：电吸收调制器的工作原理为，由激光器发射的连续光穿过半导体波导管。当不加电压时，光直接穿过，因为它的截止波长λCEgEAEg变窄，因而截止波长增大C=1024/Eg，波导材料开始吸收入射光。因此，通过对半导体波导管施加调制电压，可以改变其吸收特性。写出几种无源器件，它们的用途？光纤连接器：连接光纤光衰减器：减少传输光功率光纤定向耦合器：实现光的分路、合路波分复用器：光隔离器：阻挡背向光，保护激光器、光纤放大器光环行器光滤波器：对光波进行筛选，允许特定波长范围光通过光开关：用光控制电路的通路或断路光调制器把你所知道的光纤通信元件分为两组：有源的和无源的。11、比较发光二极管和半导体激光器的3dB光谱宽度：LED3dB光谱宽度>FP-LD3dB光谱宽度>DFB-LD3dB12、比较适用场合：适合做高速长距离光纤通信系统光源是？LED、FP-LD和DFB-LD13、比较发光机理：发光二极管：自发辐射发光器件；半导体激光器：受激辐射发光器件14、比较LED和LD的输出NA大小。LED>LD15、全光纤型F-P激光器怎么构成？16、全光纤型DFB激光器怎么构成？1）a以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；b以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；c以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；d18、 光纤通信所使用的波段为：(a)a0.8um-2.0um；b0.01um-0.39um；c 0.39um-0.79umd100um-1000um。19、 下面说法正确的是：(a)a;b为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率；c;d2、 下列哪种色散类型只有在多模光纤中才存在（）a 模间色散；b 材料色散；c 偏振模色散d 波导色散。2、 下面说法正确的是（）a光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；bc光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；d光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式；2、下面关于a损耗低，传输容量大；b资源丰富，成本低廉；c通信质量高；d抗电磁，抗雷击，抗雨水，保密性好。2d）Ab不同波长的光功率进行分路的器件；c不同波长的光功率进行合路的器件；d光信号分路合路的功能器件。2、下面哪一项不属于光纤的基本传输特性a色散；b非线性；c损耗；d放大。25、关于光环形器以下说法错误的是：a光环行器除了有多个端口外，其工作原理与隔离器类似；b光环形器一般用于光分插复用器中；c光环行器是一种三端口的非互易磁性器件，在光网络中用于信号的上、下载；d典型的环行器一般有三个或四个端口，信号可以从任意一端口输入和输出。2a）a光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件；b光隔离器是一种只允许单向光通过的有源光器件；c光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件；d光隔离器是一种不同光信号通过的无源光器件。2a基于圆柱型透镜的聚焦原理；bc基于光栅的衍射原理；d基于多层电介质干涉膜的滤波原理。2、以下哪个不属于构成激光器的基本要素是a泵浦源；b光学谐振腔；c处于粒子数反转分布状态的工作物质；d电源。29、光与物质的相互作用有自发辐射、受激吸收、受激辐射三种过程。下面说法正确的是：（d）a受激吸收是产生激光的最重要的过程；b自发辐射的光称为相干光；c自发辐射是产生激光的最重要的过程；d受激辐射是产生激光的最重要的过程。30、STM-16的一帧中段开销的比特数是（d。a)（3+5）×9 b)（3+5）×9×8c)（3+5）×16×9 d)3、下面的四个选项中哪一个不属于光发送机的功能（。a电端机输出的电信号转换为光信号；b用耦合技术注入光纤线路；c从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据d用电信号对光源进行调制。32、作为光中继器使用的掺饵光纤放大器在传输系统中的主要作用是（d。减小传输光脉冲的相位抖动提高光纤中的信噪比补偿光纤色散补偿光纤损耗33、在外来光子的激发下，高能级E2上的电子跃迁到低能级E完全相同的光子的过程称为（c。自发辐射 b)受激吸收c)受激辐射 d)非辐射复合。

，并发射出一个与外来光子1341的灵敏度为（a。a)－30dBm b)－40dBm c)－20dBm d)－43dBm答：线性单位与对数单位换算P

1W接收机的灵敏度=10lg P

10lg lg103)(dBm)30dBm1mWref35、EDFA泵浦光源的典型工作波长是（d。a)0.85μm b)1.3μm c)1.55μm d)0.98μm3（）光检测器、光放大器、激光器；PIN光电二极管、APD雪崩二极管；半导体激光器、光电检测器、发光二极管；LD、半导体发光二极管。37-40（看图选择）37-40题填空内。光信号出AB光信号出ABCD图1 数字光发射机的各组成部分C 实现信号的电光转换B 把经过线路编码的数字信号转变为电流信号注入LD或LED,A 把数字信号转换成适合于光纤传输的码型、送入光纤线路；D 控制激光器的直流偏置电流，使其自动跟踪阈值的变化，从而使LD最佳的工作状态；光信号APD控制AGC电路时钟恢复光信号APD控制AGC电路时钟恢复输出ABCDEF光电前置主放均衡译码变换放大大器滤波判决器器图2 数字光接收机的各组成部分如果在发射端进行了线路编码或扰乱则在接收端需要有相应的F42_B 的任务是放大微弱的电信号，希望它低噪声、高增益、宽带。43_D 的作用是保证判决时不存在码间干扰44 C 它的增益还受AGC电路控制定的范围内不受输入信号幅度的影响。45、在某些高速长距离光纤传输线路，使用色散补偿光纤，这是为什么？色散补偿光纤是具有大的负色散光纤，为了使现已敷设的 1.3μm光纤系统采用WDM/EDFA技术，就必须将光纤的工作波长从1.3μm转为1.55μm，而标准光纤在1.55μm波长的色散不是零，而是正的1－2ps（nk，并且具有正的色散斜率，以必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证整条光纤线路的总色散近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。46、比较G652光纤和G655光纤的色散曲线，找出两种光纤色散曲线的不同有哪些？、G6521310nm01550nm波长附近衰减系数最小1310nm区域；G6551550nm波长处色散低，同时其、G655光纤小很多；47、第一，二，三代光纤通信系统所使用的光波长分别为_850nm,1300nm,1310nm_。48、光纤通信系统的主要组成分别是光发信机，中继器 和光收信机三种部件。49、在光纤通信系统中，光纤作为传输媒质其基本特性参数分别是 损耗特性、色散性 、非线性。50、在光纤中单模传输的条件是V<2.40483，工作波长>截止波长，工作频率<截止频率。51、光纤拉曼放大器和光纤布里渊放大器是基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直接放大。52、目前，通信用的光纤绝大多数是由石英材料构成的。53、NA(数值孔径) 等于入射介质的折射率与光纤端面最大受光角正弦的乘积。54、列举制造光纤的四种汽相工艺：MCVD，PCVD，OVD，VAD。55、光纤数字通信系统中，光接收机的输出特性是衡量传输性能的一个主要指称。56、光隔离器只允许光单方向传输，其主要由 、 三部分组成。57、规范一个统一的网络节点接口的先决条件，就是要有一个统一规范的信号速率和信号帧结构。58、在SDH体系传输速率中，模块STM1、STM4和STM16所对应的传输速率分别为155.52Mb/s 、622.08Mb/s 和2.488Gb/s 。59、STM-1帧结构信息净负荷位置在1-9行中的第10-270列。60、由线路编码方案知，除了传送信息外还需要传送辅助信号。这种传送其它信息的能力称为冗余度。61、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率；光检测器的作用是将光信号功率转换为电信号电流。62、光接收机中前置放大器的设计有三种不同的方案，分别是高阻抗前置放器、低阻抗前置放器和互阻抗前置放器。63、光接收机的自动增益控制的作用是扩大光接收机的动态范围。64、目前已应用的光放大器可分为以下三类：半导体光放大器；掺铒光纤放大器；拉曼光纤放大器。65、掺饵光纤放大器的工作波长通常处在 1310-1550nm波长范围，泵浦光波长可以有980nm和1480nm两种选择。66、LDLED于数字光纤通信系统。67、下图分别是什么类型的光缆？a，层绞式b，骨架式c，带状d，束管式对数字光接收机而言，灵敏度是指在保证一定误码率的条件下，光接收机所需接收最小功率。 PD10lgPmin(dB)动态范围是光接收机的一个重要性能指标，其表达式为 max ，其数值越大越好70.理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散、偏振模色散和模间色散。7、现有码流信号为11011001000100101111011，采用8B1P编码方式，请给P（八位一组，数，偶补，奇补）110110011 000100100 11110110072、如何定义数字光接收机灵敏度?影响灵敏度的主要因素是什么？对数字光接收机而言，灵敏度是指保证一定的误码率条件下，光接收机所需接收的最小功率；影响它的主要因素：光源的不完善调制——残余光存在；光接收机的噪声。73、对于一个NA=0.2,n1=1.4的阶跃折射率多模光纤，如果一个光脉冲在此光纤中传输6km之后，子午光线的最大时延差是多纳秒LNA2 60.22解： 285.7ns

Ln nn Ln

LNA22cn1

231051.4

t t 慢 快

c1(1n2

2)

c1)

2cn174、已知某光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为光纤的平均接头损耗0.1dB/km，若要求设计系统的光纤长度为100公里，系统富余度则接收的灵敏度为至少为 。1mW=0dBm接收机的灵敏度≥0dBm－(0.1dB/km)×100km－7dB－(0.1dB/km)×100km=－27dBm;75．简述EDFA的工作原理，在光纤通信系统中的应用以及对光纤通信的重要性。原理：掺铒光纤之所以能放大光信号的基本原理在于吸收泵浦光的能量，由基态跃980nm波长的光泵浦时，从基态跃迁至泵浦态。由于泵浦态上载流子的寿命时间只有1μs以非辐射方式又泵浦态豫驰至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子数积累，从而实现了粒子数反转分布。应用：1、可作功率放大器；2、前置放大电路；3、用作中继或在线放大器；(具体:1、可作光距离放大器；2、可作不发送机的后置放大器及光接收机的前置放大器；)76、思考题：掺铒光纤放大器对位于其增益带宽内的不同速率光信号是透明的吗？（备注：透明指的是对不同传输速率都不需要重新设计放大器）77、一单模光纤传输系统由两段光纤构成，在 1550nm处，第一段光纤的损耗系数为2＝10ps2/km0.5dB/kmD＝2100ps/kmnm。试计算：该系统所能达到的最大传输距离。在达到最大传输距离的情况下，两段光纤的长度分别是多少。0.2dB/km 0.5dB/km2mW2mW10W2＝10ps2/km D＝100