光纤通信-期末考试试卷(含答案)

《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第3页共9页2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的(受激辐射)强于(受激吸收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。7、在多模光纤中，纤芯的半径越(大)，可传输的导波模数量就越多。9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于(开销比特)的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题）4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。A、1985 B、1970 C、1988 D、19906、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。A、1310B、1550C、1510D、8507、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。A、受激吸收B、自发辐射C、受激辐射D、自发吸收9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。A、微型半导体制冷器B、调制脉冲电流的幅度C、热敏电阻D、激光器的偏置电流10、光纤传输特性主要有（AB）A、色散B、损耗C、模场直径D、截止波长三、简答题（1、2题各6分，3题8分，共20分。）1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。(2分)光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。(2分)从机理上说，光纤色散分为材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。(2分)2、什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？答：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。(3分)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。(3分)3、画图分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什么？答：四、计算分析题（1、2题各15分，3、4题各5分，共40分）1、某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100μm，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λ=850nm。（1）计算该光纤的V参数（2）估算在该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2、有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300，材料折射率n=3.0，两端的解理面的反射率为0.35。(1)求因非全反射导致的等效损耗系数。(2)求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。(3)若此激光器的中心波长λ=1310nm，与此相应的纵模序数。3、设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300nm，其他参数如下：发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38dBm（BER=10-9），系统余量为4dB，连接器损耗为0.5dB/个，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤损耗为0.4dB/km，试计算损耗限制传输距离。4、分光比为3：1的定向耦合器，假设从输入口0输入的功率为1mW，从输入口0到输入口1的插入损耗为1.5dB，求两个输出口的输出光功率。参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共20分）1、高锟2、折射3、强；高4、0.85μm、1.31μm、1.55μm5、PIN光电二极管；雪崩光电二极管6、受激辐射；受激吸收7、大8、加强元件(或加强芯)9、波导色散10、单模光纤11、开销比特12、灵敏度13、阈值条件14、色散15、噪声二、选择题：（每小题2分，共20分）1、A2、B3、D4、C5、A6、B7、B8、ABCD9、BD10、AB三、简答题（1、2题各6分，3题8分，共20分。）1.答：由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。(2分)光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。(2分)从机理上说，光纤色散分为材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。(2分)2、答：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。(3分)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。(3分)3、答：(2分)掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成(2分)。采用掺铒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分)。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤(1分)；光隔离器作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。(1分)四、计算分析题（1、2题各15分，3、4题各5分，共40分）1、解：(1)由于归一化频率(4分)(2)传播的模式总数(3分)(3)该光纤的数值孔径:(4分)(4)该光纤单模工作的波长:(μm)(4分)2、解：已知QUOTEQUOTEQUOTE(1分)1)因非全反射导致的等效损耗系数QUOTEQUOTE(mm-1)(4分)2)由QUOTEq=1,2,3….QUOTEQUOTE(Hz)波长间隔QUOTE(m)(6分)3）由QUOTE1374(4分)3、解：根据题意得，，，，(2分)/个,由