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 1 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、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 ）；《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 2 页 共 9 页

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) 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 3 页 共 9 页

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300m，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。 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 4 页 共 9 页

3、设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300 nm，其他参数如下： 发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38 dBm （BER=10-9），系统余量为4 dB，连接器损耗为0.5 dB /个，平均接头损耗为0.05 dB/km，光纤损耗为0.4 dB/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。 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 5 页 共 9 页

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 、1.55μm 5、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 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 6 页 共 9 页

15、噪声 二、选择题：（每小题2分，共20分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、A 6、B 7、B 8、ABCD 9、BD 10、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《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 7 页 共 9 页

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 22122Vann

222501.4581.450.85 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 8 页 共 9 页

56.36 (4分) (2)传播的模式总数2/2MV 1588 (3分)

(3)该光纤的数值孔径: 2212NAnn0.153 (4分) (4)该光纤单模工作的波长: 221222.405cann22122.613ann22

122.61350nn19.9

(

μm)

(4

分) 2、解 ： 已知 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 (1分)

1) 因非全反射导致的等效损耗系数错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 (mm-1) (4分) 2)由 错误!未找到引用源。 q=1,2,3…. 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 (Hz)

波长间隔 错误!未找到引用源。 109.510 (m) (6分)

3）由 错误!未找到引用源。1374 (4分) 3、 解： 根据题意得 3 SPdBm，38 RPdBm，0.4 /fdBkm，0.05 /sdBkm， (2 分)

0.5 cdB/个 ,4 MdB

由2SRcfsPPLML (2 分)

得2SRcfsPPML33820.540.40.0566.7 km 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 9 页 共 9 页

(1分) 4、 解：

由题意得 R3S即121212:RPPSPPPP (1分)

故有 123PP (1分) 已知 10-10lg1.5PP (1分)

得 -0.151010PP 由于 01 mwP 所以 -0.15-0.15101010=0.70 mwPP (1分) -0.1521

11100.23 mw33PP (1分)