武汉理工大学光纤通信复习题(答案版)
一、画图Drawing
1.Please draw out the basic setup for an automatic-repeat-request(ARQ) error-correction
scheme
2.Please draw out the fundamental concept of a coherent lightwave system
相干光系统的基本原理图
3.Please draw out the general heterodyne receiver configurations.
(a)Synchronous detection uses a carrier-recovery circuit
(b)Asynchronous detection uses a one-bit delay line
一般的外差接收机结构(a)使用载波恢复电路的同步检测(b)使用1比特延迟线的异步检测
4.Please draw out the basic constituents of a generic RF--over--fiber link
光载射频系统的基本框图
5.Please draw out the configurations of an EDFA:(a)codirectional
pumping,(b)counterdirectional pumping(c)dual pumping
EDFA 三种结构(a)前向泵浦(b)后向泵浦(c)双向泵浦
6.Please draw out a simple 4*4 optical crossconnect architecture using optical space switches
and wavelength converters
使用光空分交换和波长交换的4*4光交叉连接结构
7.Please draw out the components of a typical WDM link
典型WDM链路的构成
8.Please draw out the components of the intensity modulated digital optical receiver
强度调制数字光接收机的方框图
9.Please draw out the generic configuration of a large SONET or SDH network consisting of
linear chains and various types of interconnected rings
10. Please draw out the schematic diagram of NNI position in the SDH network
二、计算题
1、2利用NA 、归一化频率求总模数 3、4求耦合损耗 5求信噪比 6求入射光功率 7求SOA 的泵浦功率和零信号增益 8 EDFA 的功率 9/10 求其模式色散τ?及传输容量
BL 11、12带宽距离积 13、14系统设计
1. Suppose we have a multimode step--index optical fiber that has a core radius of 25um ，a core
index of 1.48，and an index difference △ = 0.01. What are the number of modes in the fiber at wavelengths 860，1310，and1550m μ ? Solution ：
(a)First, from and at an operating wavelength of 860nm the value of V is =38.2
Using the total number of modes at 860nm is
(b)Similarly,at 1310nm we have V = 25.1 and M = 315.
()
2
2212
22212
V n n a M =
-??? ??=λπ?≈-==2sin 121
2221A n n n
n NA ）（θ01
.0286.048
.1252221???=
?≈
m
m n a
V μμπλ
π()
2
2212
22212
V n n a M =-??? ??=λπ729
2
2
=≈V M 729
2
2
=≈V M
(c)Finally at 1550nm we have V = 21.2 and M = 224.
2. Suppose we have three multimode step--index optical fibers each of which has a core index
of 1.48，and an index difference △ = 0.01. Assume the three fibers have core diameters of 50,62.5 and 100m μ.What are the number of modes in these fibers at wavelength of 1550m μ ? Solution ：
(a)First, from and at 50m
μ diameter the value of V is
Using the total number of modes at 50
m μ core diameter fiber is
(b)Similarly,at 62.5
m μ we have V = 26.5 and M = 351.
(c)Finally at 100
m μ we have V = 42.4 and M = 898.
3. A GaAs optical source with a refractive index of 3.6 is coupled to a silica fiber that has a
refractive index of 1.48. What is the power loss between the source and the fiber? Solution ：
If the fiber end and the source are in close physical contact,then,from , the Fresnel reflection at the interface is
This value of R corresponds to a reflection of 17.4 percent of the emitted optical power back
into the source.
Given that
()em itted
coupled P R P -=1
the power loss L in decibels is found from:
This number can be reduced by having an index-matching material between the source and
the fiber end.
4. An InGaAsP optical source that has a refractive index of 3.540 is closely coupled to a
step-index fiber that has a core refractive index of 1.480.Assume that the source size is smaller than the fiber core and that the small gap between the source and the fiber is filled
2
11???
? ??+-=n n n n R 174
.048.160.348.160.32
2
11=???
?
?+-=???? ??+-=n n n n R ()()dB
R P P L emitted coupled 83.0826.0log 101log 10log 10=-=--=???
?
??-=?≈-==2sin 12
1
2221A n n n n NA ）（θ()
2221222212
V n n a M =-???
??=λπ2
.2101.0255.148
.1252221=???=
?≈
m
m n a
V μμπλ
π()
2
2212
2
2212
V n n a M =-??? ??=λπ224
2
2
=≈V M
with a gel that has a refractive index of 1.520 .
(a)What is the power loss in decibels from the source into the fiber? (b)What is the power loss if no gel is used? Solution ：
(a)Here we need to consider the reflectivity at two interfaces.First, using we have that the reflectivity sg
R at the source-to-gel interface is
Similarly,using
we have that the reflectivity gf
R at the gel-to-fiber interface is
The total reflectivity then is
()()0064
.0040.0159.0=?=?=gf sg R R R .
The power loss in decibels is ()()dB R L 0028
.0994.0log 101log 10=-=--= (b)If no index-matching gel is used, and if we assume there is no gap between the source and the fiber, then from
we have that the reflectivity is
In this case the power loss in decibels is
()()dB R L 799.0832.0log 101log 10=-=--=
5. Consider a Si APD operating at 300o
K and with a load resistor R L = 1000Ω.For this
APD assume the responsivity
W A
65.0=? and let x = 0.3 (a)If dark current is
neglected and 100nW of optical power falls on the photodetector , what is the optimum avalanche gain? (b)What is the SNR if B e = 100MHz? (c)How does the SNR of this APD compare with the corresponding SNR of a Si pin photodiode? Assume the leakage current is negligible. Solution ：
(a)Neglecting dark current and with
P
I p ?= , we have
(
)
()(
)
()()()
42
1010065.010001060.13.03001038.1443
.21
91923
=?
????
????=???? ???=---P xqR T k M L B opt
2
11?
??
?
??+-=n n n n R 159
.0520.1540.3520.1540.32
=??
?
??+-=sg R 2
11?
???
??+-=n n n n R 040
.0520.1480.1520.1480.12
=??
? ??+-=gf R 2
11?
??
?
??+-=n n n n R 168
.0480.1540.3480.1540.32
=??
?
??+-=R
(b)Neglecting dark current and with ()()3
.042==x
M M F , we have
()()()()[](
)()()()()()
()659
1010010003001038.14421010065.0106.12421010065.0426
23
3
.29
19
2
9
3.22
=???
?
??
????? ?
??+???=
?????
??
??? ??+??=
----e L B B R T k PM q PM SNR
or in decibels , SNR = 10log659 = 28.2dB
(c)For a pin photodiode with M = 1, the above equation yields SNR(pin) = 2.3 = 3.5dB. Thus, compared to a pin photodiode, the APD improves the SNR by 24.7dB.
6. Consider an analog optical fiber system operating at 1550nm, which has an effective receiver
noise bandwidth of 5MHz. Assuming that the received signal is quantum noise limited, what is the incident optical power necessary to have a signal-to-noise ratio of 50dB at the receiver?Assume the responsivity is 0.9A/W and that m = 0.5. Solution ：
First we note that a 50dB SNR means that S/N = 105 . Then, solving e
r
e p qB P m qB I m N S 4422
?=≈
for P r yields
()()()()()()
mW
nW m qB N S P e
r
3
2
6
19
5
2
10
42.1142090.05.0105106.141014--?==???=
?
=
or in dBm
()dBm P dBm P r r 5.281042.1log 10log 103-=?==-
7. Consider the following parameters for a 1300nm InGaAsP SOA:
System Parameter Value w Active area width 3um d Active area thickness 0.3um L Amplifier length 500um Γ Confinement factor 0.3 τr Time constant 1ns
a Gain coefficient 2×10-20m 2 n th Threshold density 1.0×10-24m -3 (a)What is the pumping rate for the SOA? (b)What is the zero-signal gain? Solution ：
(a)If a 100mA bias current is applied to the device, then, from ()()
qd t J t R p =
, the pumping
rate is
(
)
()()()
(
)
s m electrons m m m C A qdwL qd J R p 3331910
39.150033.0106.11.01?=?=
==
-μμμ (b)From ?
???
??-Γ=r th r n qd J a g ττ0 , the zero-signal gain is (
)
()1
13241
3332
20
04.2323400.1100.11039.1110
2.03.0------==???? ???-???=cm m ns m s m ns m g
8. Consider an EDFA being pumped at 980nm with a 30mW pump power. If the gain at 1550nm
is 20dB, what are the maximum input and output powers? Solution ：
From
1,,-??
? ?
?≤G P P in
p s p in s λλ , the maximum input power is ()()W
mW P in
s μ1901
100301550980,=-≤
From
in p s
p
in s out s P P P ,,,λλ+
≤ , the maximum output power is
()()()dBm mW mW W P P P in p s
p
in s out s 8.121.193063.0190max max ,,,==+=+
=μλλ
9. 一根突变型多模光纤的长度km L 1=，纤芯的折射率5.11=n ，相对折射率
差01.0=?，求其模式色散τ?及传输容量BL 。
解： 01.0=? , km/s 103m/s 10358?=?=c ，5.11=n ，km L 1=
这根突变型多模光纤的模式色散τ?
ns s c Ln
5010501.01035.110188
31=?=????=?
≈?-τ
传输容量BL
10. 一根渐变型多模光纤的长度km L 1=，纤芯的折射率5.1)0(=n ，相对折射率
差01.0=?，求其模式色散τ?及传输容量BL 。
解： 01.0=? , km/s 103m/s 10358?=?=c ，5.1)0(=n ，km L 1=
这根渐变型多模光纤的模式色散max τ?
ns
25.0s 105.2)01.0(10325.110)0(211028
32
max =?=????=?
=?-c Ln τ 传输容量BL
km
(Gbit/s)4km (bit/s)104)01.0(5.11032)0(292
5
2?=??=???=
? 1.45, NA = 0.30 ,calculated fiber bandwidth. 解：纤芯和包层的相对折射率Δ为 km (Mbit/s)20km (bit/s)102km (bit/s)102005 .101.01031755 1?=??==??=??= ? 0214.045.130.021212 2 1≈??? ??=???? ??=?n NA 由阶跃光纤的比特距离积 ? = 12n c BL ， 得到光纤带宽 kHz L n c B 3.483100214.045.1210328 1=????=?= 12. 有一段由阶跃折射率光纤构成的5km 长的光纤链路，纤芯折射率为1.49，相 对折射率差Δ = 0.01，假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？ 解：由 ?= 12n c BL 可以得到带宽距离积为： () km s Mb n c BL ?=???=?=1001.049.1210328 1 13. We begin by specifying a data rate of 20Mb/s and a bit-error rate of 10-9 . For the receiver , we choose a silicon pin photodiode operating at 850nm.Assuming that the required receiver input signal is -42dBm . We next select a GaAlAs LED that can couple a 50uW (-13dBm) average optical power level into a fiber flylead with a 50um core diameter . Assume further that a 1dB loss occurs when the fiber flylead is connected to the cable and another 1dB connector loss occurs at the cable-photodetector interface . Including a 6dB system margin . If f α = 3.5dB/km . What is the possible transmission distance for the cable? Solution ： From in m L l P P P c r s t arg 2++=-=α Then ()()()( )dB L km dB dB dB dB P P P r s t 65.3124213++=---=-= So L = 6km 14. We assume that the LED together with its drive circuit has a rise time of 15ns. Talking a typical LED spectral width of 40nm , we have a material-dispersion-related rise-time degradation of 21ns over the 6km link . Assuming the receiver has a 25MHz bandwidth , the fiber we select has a 400MHz ·km bandwidth-distance product and with q = 0.7 . To the maximum allowable 35ns rise-time degradation for our 20Mb/s NRZ data stream(0.70/bit rate) , Is it adequate to meet our system design criteria?Why? Solution ： From e rx B t 350= , the contribution to the rise-time degradation from the receive is ns t rx 1425350 == from 0mod 440B L t q = , the modal-dispersion-induced fiber rise time is ns t 9.340064407.0mod =?= So () ()()()()[] ns ns ns ns ns t t t t t rx mat tx sys 30149.321152 1 2 2 2 2 2 1 2 2mod 22=+++=+++= This value falls below the maximum allowable 35ns , so the choice of components was thus adequate to meet the system design criteria. 三、简答题 Give a brief description of following terms and questions 1、2LED 光源 3、4损耗和衰减 5、6光放大器 7、8光网络 1. Please write the three basic categories of degradation of light sources 1) internal damage 2) ohmic contact degradation 3) damage to the facets of laser diodes 2. List the three factors largely determining the frequency response of an LED 1) the doping level in the active region 2) the injected carrier lifetime Ti in the recombination region 3) the parasitic capacitance of the LED. 3. Please write the three different mechanisms causing absorption briefly 1) Absorption by atomic defects in the glass composition. 2) Extrinsic absorption by impurity atoms in the glass material. 3) Intrinsic absorption by the basic constituent atoms of the fiber material. 4. List at least three factors of attenuation in fiber communication 1)material absorption 2)Rayleigh scattering 3)mie scattering 4)connection losses 5. Please list at least three application of optical amplifiers briefly 1)in-line amplifier to increase transmission distance 2)preamplifier to improve receiver sensitivity 3)booster of transmitted power 4)booster of signal level in a local area network 6.List the three important features of DFAs briefly 1)the ability to pump the devices at several different wavelengths 2)low coupling loss to the compatible-sized fiber transmission medium 3)very low dependence of gain on light polarization 7.List the advantages of Optical Ethernet briefly 1)reduced network complexity 2)enables direct interfaces to the enormous ubiquitous worldwide suite of Ethernet-based equipment 3)avoid to translate Ethernet frames to and from another communication protocol between the sender and receiver 8.List at least four advantages of EPON briefly 1)Low cost 2)High bandwidth 3)Good expansibility 4)Flexible and rapid service reorganization 5)Compatibility with existing Ethernet 6)Easy management 9.List at least four principal requirements of a good connector design briefly 1)Low coupling losses 2)Interchangeability 3)Easy of assembly 4)Low environmental sensitivity 5)Low cost and reliable construction 6)Easy of connection 10.What is the goal of the front-end amplifier? The goals generally are to maximize the receiver sensitivity while maintaining a suitable bandwidth. 四、Write the full name of the following acronym (1)SONET: synchronous optical network (2)SIOF: step index optical fiber (3)ONSL: optical network simulation layer (4)EDFA: erbium-doped fiber amplifier (5)EPON:Ethernet Passive Optical Network (6)MPLS:multi-protocol label switching (7)ONU:Optical Network Unit (8)SRS:Stimulated Raman Scattering (9)PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy (10)OTN:Optical Transport Network (11)DCF:Dispersion Compensating Fiber (12)DCM:dispersion compensator (13)OADM:Optical Add-Drop Multiplexer (14)OLS:optical label switch (15)OLT:optical line terminal (16)OTDM:optical time-division multiplexing (17)PON:Passive Optical Network (18)WRN:wavelength routing node (19)STM: Synchronous Transfer Module (20)GVD:Group Velocity Dispersion 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、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、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 ）； 读书破万卷下笔如有神 习题1 一、填空题 1?写出在真空的速度c、在介质中的速度V、和折射率n之间的关 系。 --------- 2?光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时 (n 1>n2),则全反射临界角的正弦为sin B = 。________ 3. 光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um、和 4. 在光纤通信中，中继距离受光纤和的制约_______ 5. 色散的常用单位是°G.652光纤的中文名称是 ---------------------- 它的0色散点在1.31um附近。 6. 光子的能量与其频率的关系为E= 。原子中电子因受激辐-------- 射发生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的, 是指发射光子和感应光子不仅相同、相位相同，而且偏振和传输方向都______ 相同。 7. 光缆，是以一根或多根光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由、护层和组成。___________________ 8光衰减器按其衰减量的变化方式不同分衰减器和衰减器两------ 种。 9. 光纤通信的光中继器主要是补偿 读书破万卷下笔如有神 衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型只要有 - 和。 10. 光电检测器的噪声主要包括 、热噪声__________________________ 和放大器噪声等。. 读书破万卷下笔如有神_____________________________________ 11. 光与物质作用时有受激吸收、和三个物理过________ ____________ 程。 12. WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长， 优先选用的波长为。 __________ 13半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流 -------- 输出光功率。----------- 14. WDM系统可以分为集成式系统和两大类。 15. 对于SDH勺复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别 是：、C3 禾口。 _________ ______ 16. 数字光纤传输系统的两种传输体制为和。 二、选择题 1. 光纤包层需要满足的基本要求是（） A. 为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B. 包层不能透光，防止光的泄露 C必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2. 在激光器中，光的放大是通过（） B.光学谐振腔来实现的C泵蒲光源来实现的 武汉理工大学大学英语（2）-作业二 一、单项选择题(每题有且只有1个正确答案) 1、You didn’t understand what I said , for you to me just now． A. wouldn’t listen B. weren’t listening C. hadn’t listen D. haven’t listened 2、— Have you known each other for long？ — Not very long , we started to work in the company． A. after B. before C. when D. since 3、Come on , I want to tell you a secret now．But you must it from other people． A. remain B. keep C. leave D. prevent 4、It has been ten years since the Labour Party came into ______ in that country. A. control B. force C. power D. charge 5、 China is a wonderful place and there is ______ to see and enjoy. A. a lot of B. many C. much D. many more 6、How strange it is the children are so quiet! A. whether 光纤通信模拟试题1 一、选择题 1. 目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A. 红外区 B. 远红外区 C. 紫外区 D. 近红外区 2. 表示光纤色散程度的物理量是( ) A. 时延 B. 频带带宽 C. 时延差 D. 相位差 3. 在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级 E2的过程称为( ) A. 自发辐射 B. 受激辐射 C. 受激吸收 D. 康普顿效应 4. EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A. 使泵浦光和信号光耦合 B. 滤除光放大器的输出噪声 C. 提高光放大增益 D. 使信号再生 5. 目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A. -3 dB～0 dB B. 0 dB～3 dB C.4 dB～5 dB D. 10 dB～15 dB 二、填空题11. 利用光波作为载频的通信方式称为___________________。 12. 通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波， TEM波和___________________三类。 15. 按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。 16. 渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的 现象。 17. 光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有 ___________________的细玻璃丝构成。 18. 处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。 19. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。 20. 随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。 21. EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。 22. EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。 23. 在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和____________ _______两种传输方式。 24. 对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。 25. 光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和_____________ ______等。 26. STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。 27. 虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组 成。 28. STM-1信号中，一帧中包含的字节数为___________________。 29. 由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、___________________和雪崩管倍增噪声等 三种。 30. 在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW，最大允许 输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为___________________dB。 三、名词解释题 试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤； 1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。 A. 可见光 B. 红外光 C. 紫外光 D. 毫米波 2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。 A．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μm C．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm 3.限制光纤传输容量（积）的两个基本因素是( )和光纤色散。A．光纤色散B．光纤折射 C．光纤带宽D．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0） 在此光纤中传输8，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20 B.40 C.80 D.160 5.下列说法正确的是( ) A．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率 B．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率 C．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率 D．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折 射率 6.对于工作波长为1.31μm的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率 为1.5，包层折射率为1.003(空气)，纤芯直径的最大允许值为（）。 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A．V＞0 B．V＞ C．V＞2.405 D．V＜ 8.下列现象是光纤色散造成的，是（）。 A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断 展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（）。 A.折射 B.在包层折射边界上的全内反 射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 10.1的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0，而在光纤输出端需要 0.1的信号，则在衰减为0.5的光纤中，可以将信号传输多 远？（）。 A.1.8 B.10 C.18 D.20 2007-2008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 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、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 2、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 3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM 波、TE 波和TM B.导波、TE 波和TM 波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM 波、导波和TM 波 4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A. 121n n n - B. ?21n C. 22V D. 4 2 V 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 6、在光纤通信系统中，EDFA 以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 7、EDFA 中用于降低放大器噪声的器件是 A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器 8、关于PIN 和APD 的偏置电压表述，正确的是 A.均为正向偏置 B.均为反向偏置 C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏 9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 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） 一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理. 武汉理工大学2002年研究生入学考试题 课程代号619 课程名称基础英语 Section One: Reading Comprehension (30) Direction: In this section there are four reading passages followed by 25 multiple-choice questions. Read them and write your answers on your ANSWER SHEET. Passage One Education was of primary importance to the English colonists and was conducted at home as well as in established schools. Regardless of geographic location or finances, most Americans learned to read and compute numbers. For many, the Bible and other religious tracts were their only books; however, the excellent language contai ned in such works usually made them good primers. Many families owned one or more of Shakespeare’s works, a copy of John Bunyan’s classic A Pilgrim’s Progress, and sometimes collections of Engli sh literary essays, poems, or hi storical speeches. In 1647 the Massachusetts School Law required every town at least 50 households to maintain a grammar school. The law was the first to mandate public education in America. In the middle colonies at the time, schools were often dependent on religious societies, such as the Quakers and other private organizations. In the South, families employed private tutors or relied on the clergy to conduct education. At the outset, most elementary schools were for boys, but school s for girls were established in the eighteenth century in most cities and large towns. In spite of the informal atmosphere of most American schools, the literacy rate in the colonies of mid-eighteenth century America was equal to or higher than in most European countries. Before the American Revolution, nine colleges had been founded, including Harvard, William and Mary, Yale, the College of New Jersey (now Princeton), Brown, Rutgers, Dartmouth, and Kings College (later Columbia University). By 1720 the natural sciences and modern languages were being taught, as well as courses in practical subjects such as mechanics and agriculture. At the end of the 18th century, medical schools were established at the College of Philadelphia and at King’s College. 1. Which of the following words best describes the English colonists’ attitude toward education? (A) Indifference (B) Distrustful (C) Enthusiastic (D) Casual 2. According to the passage, most Americans learned how to _____. (A) write (B) read (C) farm (D) speak a foreign language 3. According to the passage, all of the following sometimes substituted for school books EXCEPT ______. (A) historical speeches (B) works of Shakespeare (C) literary essays (D) biographies 4. According to the passage, the Massachusetts School Law applied to every town with how many households? (A)Less than 50 (B)Exactly 50 (C)Fifty or more (D)Fifteen 5. According to the passage, the middle colonies often depended upon which group to provide education? (A)Private organizations (C)Established primary schools (B)Colleges (D)Businesses 6. According to the passage, who often conducted education in the South? (A)Public school teachers (B)Doctors (C)Clergy (D)Politicians 7. How well educated were Americans in comparison to most European countries? (A) Much worse (B)The same or better (C)Far better (D)Less or equal 8. According to the passage, all the following subjects are mentioned as being taught in colleges in the 1700s EXPECT 1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 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。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 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。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 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） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 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 一、填空题（40分，每空1分） 1、光纤通信是光纤为传输媒质。以光波为载波的通信方式。 2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。 3、单模光纤纤芯直径一般为 8~10um ，多模光纤纤芯直径为 50~80 um ，光纤包层直径一般为 125 um 。 4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。 5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。 7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。 8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和 后置放大器。 10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。 11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。 12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器 和光放大器两种 1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 4、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( A ) A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 5、STM－4每秒可传输的帧数是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 6、STM-N一帧的字节数是( C )。 A.2709 B.274N9 C.270N9 D.261N9 7、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。 A.光衰减器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光纤连接器 8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和色散 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 9、下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ） A.折射 B.在包层折射边界上的全内反射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 三、简答题（20分） 1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。（9分） 1、在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E 2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。 2、光纤通信有哪些优点？（6分） 2、①传输衰减小，传输距离长。 ②频带宽，通信容量大。 ③抗电磁干扰，传输质量好。 ④体积小、重量轻、便于施工。 ⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保 ⑥易碎不易接续。 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？（5分） 3、当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数α表示。 （dB/km）（3分） 损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。（2分） 光纤通信期中考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0 (一) 单选题 1. You _________ me , because I didn’t say that. (A) must have misunderstood (B) must misunderstand (C) must be misunderstood (D) had to misunderstand 难度：中分值：1.0 A 2. Only guests of the hotel enjoy the ____ of using the private beach. (A) privilege (B) possibility (C) favour (D) advantage 难度：中分值：1.0 A 3. Are you positive that the boy you saw in the hotel corridor(走廊) was Peter? (A) right (B) sure (C) wrong (D) doubtful 难度：中分值：1.0 B 4. What she suggested has been_____ just because it is impracticable. (A) turn down (B) turn in (C) turn over (D) turn up 难度：中分值：1.0 A 5. The football game will be played on ______ (A) June six (B) six June (C) the sixth of June (D) the six of June 难度：中分值：1.0 C 6. Be sure to ________ your work at the end of the exam. (A) look over (B) hang up (C) set aside (D) catch sight of 难度：中分值：1.0 A 7. We need an extra copy of the book for the newcomer. (A) a rare (B) an additional (C) an unusual (D) an excellent 难度：中分值：1.0 B 8. She proposes that we have a birthday party for our English teacher. (A) suggests (B) intends (C) demands (D) decides 难度：中分值：1.0 A 9. White teeth are a sharp ______ to black skin (A) content (B) contrast (C) contract (D) contact 难度：中分值：1.0 B 光纤通信基础复习题 及答案 光纤通信基础复习题 1．光通信的发展大致经历几个阶段？ 光通信的发展大致经历如下三个阶段 可视光通信阶段：我国古代的烽火台，近代战争中的信号弹、信号树，舰船使用的灯塔、灯光信号、旗语等，都属于可视光通信。 大气激光通信阶段：光通信技术的发展应该说始于激光器的诞生。1960年美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，使人们开始对激光大气通信进行研究。激光大气通信是将地球周围的大气层作为传输介质，这一点与可视光通信相同。但是，激光在大气层中传输会被严重的吸收并产生严重的色散作用，而且，还易受天气变化的影响。使得激光大气通信在通信距离、稳定性及可靠性等方面受到限制。 光纤通信阶段：早在1950年，就有人对光在光纤中的传播问题开始了理论研究。1951年发明了医用光导纤维。但是，那时的光纤损耗太大，达到1000 dB/km，即一般的光源在光纤中只能传输几厘米。用于长距离的光纤通信几乎是不可能。1970年，美国康宁公司果然研制出了损耗为20dB/km的光纤，使光纤远距离通信成为可能。自此，光纤通信技术研究开发工作获得长足进步，目前，光纤的损耗已达到0.5dB/km（1.3μm）0.2dB/km（1.55μm）的水平。 2. 光纤通信技术的发展大致经历几个阶段？ 第一阶段（1966～1976）为开发时期. 波长: λ= 0.85um, 光纤种类: 多模石英光纤, 通信速率: 34～45Mb/s, 中继距离: 10km. 第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期. 波长: λ= 1.30um, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 140～565Mb/s, 2012考研初试成绩已经公布，接下来就是复试，其中的英语口语可以说是让很多英语不是很好的学生发怵， 针对这种情况，武理同起点考研在校研究生团队结合往年的辅导经验，总结了一下考研英语口语复试中常见的 问题及应对策略，希望能给正在准备复试的同学有所帮助。 首先必有的一个环节就是自我介绍，考生可以提前背一些自认为最容易把握的模板，并把自己的特色加在 8 里面，这将会为你在老师心中的印象加分不少。其实，把一种模板掌握得很熟练，足矣。 在自我介绍完了，老师就会开始问你问题这里列出一些常见的问题，可以认真准备。注意在准备的过程中， 要结合自己的经历和见解来准备答案，让自己回答的问题和整个的自我介绍融为一个整体。 在每一年的面试中都会有很多相同的问题，这些问题看起来很平常，却有很多陷阱。回答这些常见的看起 来很平常的问题，是很有艺术的。 传统面试问题（Sample Traditional Interview Questions） 1、"What can you tell me about yourself?" （"关于你自己，你能告诉我些什么？"） This is not an invitation to give your life history. The interviewer is looking for clues about your character, qualifications, ambitions, and motivations. 这一问题如果面试没有安排自我介绍的时间的话。这是一个必问的问题。考官并不希望你大谈你的个人历 史。是在寻找有关你性格、资历、志向和生活动力的线索。来判断你是否适合读MBA。 The following is a good example of a positive response. "In high school I was involved in competitive sports and I always tried to improve in each sport I participated in. As a college student, I worked in a clothing store part-time and found that I could sell things easily. The sale was important, but for me, it was even more important to make sure that the customer was satisfied. It was not long before customers came back to the store and specifically asked for me to help them. I'm very competitive and it means a lot to me to be the best." 下面是一个积极正面回答的好例子："在高中我参加各种竞争性体育活动，并一直努力提高各项运动的成绩。 大学期间，我曾在一家服装店打工，我发现我能轻而易举地将东西推销出去。销售固然重要，但对我来说，更 重要的是要确信顾客能够满意。不久便有顾客返回那家服装店点名让我为他们服务。我很有竞争意识，力求完 美对我很重要。" 2、"What would you like to be doing five years after graduation?"（"在毕业以后5年内你想做些 1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带宽 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1<光纤通信 期末考试试卷(含答案)
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