光纤通信 期末考试试卷(含答案)
、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。
、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ ???光电二极管
）、（ 雪崩光电二极管 ）。
、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。
、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。
、（ 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。
?、 ??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。
、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（ 灵敏度
）。
?、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 ）。
?、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。
、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 分，共 ?分。 单选题， ：多选题）
、 ????于（）年接受了 ????概念，并重新命名为 ??。?、 ?? 、 ?? 、 ??? 、 ??
、掺铒光纤放大器（????）的工作波长为（ ）??波段。?、 ?? 、 ?? ?、 ? ?、 ? 、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ ）。?、受激吸收 、自发辐射 ?、受激辐射 ?、自发吸收
、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ ? ）；二是控制（ ? ）。
?、微型半导体制冷器 ?、调制脉冲电流的幅度
、热敏电阻 ?、激光器的偏置电流
、光纤传输特性主要有（ ?? ）
?、色散 ?、损耗 ?、模场直径 ? 、截止波长
三、简答题（ 、 题各 分， 题 分，共 ?分。）
、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。??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。??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。??分?
、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。? 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。? 分?
、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（ 、 题各 分， 、 题各 分，共 分）
、某 ?型光纤，光纤的芯径????为 ?μ?，折射率
? ，包层的折射率??? ?，在该光纤中传输的光波的波
长λ ???。
（ ）计算该光纤的?参数
（ ）估算在该光纤内传输的模式数量
（ ）计算该光纤的数值孔径
（ ）计算该光纤单模工作的波长
，材料折射 、有一???●??半导体激光器，其谐振腔长为 ?m
率?? ?，两端的解理面的反射率为 ? 。
? ?求因非全反射导致的等效损耗系数。
???求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。
? ?若此激光器的中心波长λ ?? ??，与此相应的纵模序数。
、设 ? ????的数字光纤通信系统，工作波长 ? ? ??，其他参
数如下：
发射光功率为 ???，接收机的灵敏度为 ?? ???
（ ??? ），系统余量为 ??，连接器损耗为 ?? ?? ?个，平均接头损耗为 ??? ?????，光纤损耗为 ? ?????，试计算损耗限制传输距离。
、分光比为 ： 的定向耦合器，假设从输入口 输入的功率为 ??，从输入口 到输入口 的插入损耗为 ???，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 分，共 ?分）
、高锟
、折射
、强；高
、 ? μ? 、 μ? 、 ??μ? 、 ??光电二极管；雪崩光电二极管 、受激辐射；受激吸收
、大
、加强元件?或加强芯?
、波导色散
、单模光纤
?、开销比特
、灵敏度
?、阈值条件
?、色散
、噪声
二、选择题：（每小题 分，共 ?分） 、?
、
、
、
、?
、
、
、????
、 ?
、??
三、简答题（ 、 题各 分， 题 分，共 ?分。）
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。??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。??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。??分?
、
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。? 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。? 分?
、
答：
??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??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??分?。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤? 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。? 分?
四、计算分析题（ 、 题各 分， 、 题各 分，共 分） 、 解：
? ? 由于归一化频率 22
12
2V a n n π
λ
=
-22250 1.458 1.450.85
π
=
?- 56.36= ? 分
?
???传播的模式总数2/2M V =
1588=
? 分?
? ?该光纤的数值孔径 22
12NA n n =-0.153= ? 分?
? ?该光纤单模工作的波长
22
1222.405
c a n n πλλ>=
-22122.613a n n =-22122.61350n n =??-19.9=?
μ??
?
分?
、解 ：
已知
? 分?
? 因非全反射导致的等效损耗系数
??? ?? ?
分?
?由
???????⑤?
???
?
波长间隔
10
9.510
-? ??? ??分?
?）由
??? ? 分
? 、 解： 根据题意得
3 S P dBm =-，38 R P dBm =-，0.
4 /f dB km α=，0.0
5 /s dB km α=， ?? 分?
0.5 c dB α= 个 ? 4 M dB = 由
2S R c f s
P P L M L ααα-=+++
?? 分? 得
2S R c f s P P M
L ααα---=
+()33820.540.40.05
----?-=+66.7 km =
? 分? 、 解：
由题意得 R 3S =即1
21212
:R P P S P P P P =++ ??分? 故
有
123P P = ? 分?
已知
1
-10lg 1.5P P = ? 分? 得
-0.151
10P P = 由于 0 1 mw P =
所以 -0.15
-0.151010
10=0.70 mw P P == ? 分? -0.15
21
11100.23 mw 33
P P === ? 分?