光纤通信习题解答
光纤通信习题解答
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第1章
1.光通信的优缺点各是什么？
答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密；寿命长。
缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经
受长时间的检验。
2.光通信系统由哪几部分组成，各部分功能是什么？
答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路。各部分的功能参见1.3节。
3.假设数字通信系统能够在载波频率1%的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55
μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？
答：5GH z×1％/64k＝781路
（3×108/1.55×10-6）×1％/64k＝3×107路
4.SDH体制有什么优点？
答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理，因此更加适合高速光纤线路传输。
5.简述未来光网络的发展趋势及关键技术。
答：未来光网络的发展趋势为全光网，关键技术为多波长传输和波长交换技术。
6.简述WDM的概念。
答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。
7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。
答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。
8.WDM光传送网络（OTN）的优点是什么？
答：（1）可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，适应未来高速宽带通信网的要求。
（2）OXC和OADM对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种电通信格式的、透明的光传送平台。
（3）以波长路由为基础，可实现网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高度灵活性和生存性的光传送网。
第二章
1. 光波从空气中以角度θ1=330投射到平板玻璃表面上，这里的θ1是入射光线与玻璃表面
之间的夹角，根据投射到玻璃表面的角度，光束部分被反射，另一部分发生折射。如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为900，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又为多少？
解： 入射光束与玻璃表面的法线角度（即入射角）θ=90-33=57度。
则反射角θr =θ，折射角θ2=180-90-57=33度，假设空气的折射率为n 1=1， 由折射定理n 1sinθ=n 2sinθ2 得到玻璃的折射率为 n2=n 1sinθ/ sinθ2 = 1.54
全反射发生在从玻璃射向空气的时候，此时θc =sin -1
(n 1/n 2)=40.49度。
2. 计算n 1=1.48及n 2=1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率
n=1.00，则允许的最大入射角θmax 为多少？
解：NA=22
12n n -= 0.2425
最大入射角θmax =arcsin （22
12n n -）=14.03度
3. 弱导波阶跃光纤纤芯和包层折射率指数分别为n 1=1.5，n 2=1.45，试计算：
（1） 纤芯和包层的相对折射指数差Δ。 （2） 光纤的数值孔径NA 。
解：（1）2
1
2
2
212n n n -=?= 0.0328 （2）NA=22
12n n -= 0.3841
4. 已知阶跃光纤纤芯的折射率为n 1=1.5，相对折射指数差Δ=0.01，纤芯半径a=25μm ，若
λ0=1μm ，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。 解：221/2
21/212122()(2)a
a
V n n n ππλ
λ
=
-=
?=2π×25μm/1μm×（2×1.52×0.01）0.5= 33.3216
模数量2
2
V M ≈=555
5. 一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传
播模式。试问：
（a ） 其纤芯直径为多少？
（b ） 在1310nm 波长上可以支持多少个模式？ （c ） 在1550nm 波长上可以支持多少个模式？
解：（a ）2
21/212
22()
a
a
V n n NA ππλ
λ=
-=，而2
2
V M ≈
从而得到纤芯半径：a=V λ/（2πNA ）=30.25μm ，则直径为60.5μm
（b ）22()2V a
M NA πλ
≈=，与波长的平方成反比
因此在1310nm 上的模式数为M=（850/1310）2×1000=421
（c ）在1550nm 上的模式数为M=（850/1550）2×1000=300
6. 纤芯折射指数为n 1=1.5，长度未知的弱导波光纤传输脉冲重复频率f 0=8MHz 的光脉冲，
经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度L 。 解：脉冲周期T=1/ f 0=1.25×10-4 s 。
路径最短的光通过光纤的时间为1
/L
c n =T/2＝0.625×10-4 s 从而解得：L= 12.5 km
7. 阶跃型光纤，若n 1=1.5，λ0=1.31μm ，
（1） Δ=0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a 应取多大？ （2） 若取芯径a=5μm ，保证单模传输时，Δ应怎样选择？ 解：（1）单模传输要求 221/2
21/212122()(2) 2.405a
a
V n n n ππλ
λ
=
-=
?<
解得到 a < 0.4727μm
（3） 同样用
21/212(2) 2.405a
n πλ
?<
得到 Δ< 0.0022
8. 渐变型光纤的折射指数分布为
2
/121)0()(??
?
?
??????? ???-=α
a r n r n
求光纤的本地数值孔径。 解：n 2=n(0)[1-2Δ]1/2
?
?-=2)0()0(222
2n n n
NA ()?=-=
2)0()0(2
22n n n r
9. 某光纤在1300nm 处的损耗为0.6dB/km ，在1550nm 波长处的损耗为0.3dB/km 。假设下
面两种光信号同时进入光纤：1300nm 波长的150μW 的光信号和1550nm 波长的100μW 的光信号，试问这两种光信号在8km 和20km 处的功率各是多少？以μW 为单位。 解：)/()
()0(log 10)(km dB L z p z p L ===
λα
因此 ()()
10
()(0)10
L
p z L p z αλ-
===
将数值代入可得到：
对1310nm 、150μW 的光信号，在8km 和20km 处的功率分别为49.67μW 和9.46μW ； 对1550nm 波长的100μW 的光信号，在8km 和20km 处的功率分别为57.54μW 和25.12μW 。
10. 一段12km 长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km ；
（a ） 如果在接收端保持0.3μW 的接收光功率，则发送端的功率至少为多
少？
（b ） 如果光纤的损耗变为2.5dB/km ，则所需的输入光功率为多少？ 解：（a ）利用 ()(
)
10
(0)()10L
p z p z L αλ===，得到(0)p z ==18.93μW
（b ） ()(
)
10
(0)()10
L
p z p z L αλ=== ，得到 (0)p z ==30018.93μW
11. 考虑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n 1=1.49，相对折射
率差Δ=0.01：
（a ） 求接收端最快和最慢的模式之间的时间差； （b ） 求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；
（c ） 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：（a ）1
n t L
c
?=?=5*1.49*0.01/3*105=2.48×10-7 s （b ）均方根脉冲展宽就是最快和最慢的模式之间的时延差，即2.48×10-7 s （c ）带宽距离积为
12c
n =?
10（Mb/s ）km
12. 考虑10km 长，NA=0.30的多模阶跃折射率光纤。如果纤芯折射率为1.45，计算光纤带
宽。 解：最大带宽距离积为BL =
12c
n ?
，而NA=12n ?，将以上数据带入可得到B=483.3kHz 。 13. 考虑10km 长，NA=0.30的多模阶跃折射率光纤。如果纤芯折射率为1.45，计算光纤带
宽。 解：最大带宽距离积为BL =
12c
n ?
，而NA=12n ?，将以上数据带入可得到B=483.3kHz 。
14. 某工程师想测量一根1895m 长的光纤在波长1310nm 上的损耗，唯一可用的仪器是光检
测器，它的输出读数的单位是伏特。利用这个仪器，使用截断法测量损耗，该工程师测量得到光纤远端的光电二极管的输出电压是3.31V ，在离光源2m 处截断光纤后测量得到光检测器的输出电压是3.78V ，试求光纤的损耗是多少dB/km ？
解：光检测器输出电压与光功率成正比。因此 1010 3.78lg lg 1.893 3.31
N F V L V α=
==0.3046 dB/km 。
14. 根据光纤损耗测量中截断法所依据的公式，要测量的功率正比于光检测器的输出电压。
如果两次功率测量时电压读数相差±0.1%，则损耗精度的偏差有多大？若要获得优于±0.05dB/km 的灵敏度，光纤至少应有多长？ 解：
10×(±0.1%)=±1%(dB/km) 光纤至少5Km 。
15.现已测得光纤的色散系数为120ps/（nm ·km ），当光源谱宽是2.5nm 时，此时单位长度
光纤的3dB 带宽有多宽？ 解：根据公式 λ
??=
D B 441
.0
将数据代入得到B=1.47GHz 。
16. 将3根500m 长的光纤有序地连接在一起，然后使用OTDR 测量这段光纤的损耗，得到
的数据如图所示。这三段光纤的损耗分别是多少dB/km ？接头损耗是多少dB ？第二段和第三段光纤接头处接头损耗较大的原因是什么？
解：（1）根据光纤的损耗P(L)=P(0)L
e
α-可知???
?
??=12ln p p α，p1、p2的值由图给出如下： 第一段P1(L=0)和P2(L=2×0.5km)读数分别是70 和30；
第二段P1(L=1km)和P2(L=2km)读数分别是30 和10； 第三段P1(L=2km)和P2(L=3km)读数分别是7 和1.9； 第一个接头损耗：4.1 第二个接头损耗：5.1
（2）第二段和第三段光纤的模场直径MFD 不一样。
17. 如果使用OTDR 将光纤故障定位在真实位置±0.5m 范围内，试证明光脉冲的宽度应不大于5ns 。 解： 2
T n c L ?=
得到9822 1.50.5
510310
nL T c -??===??=5 ns
18.H （f ）的高斯近似表达式为：()[]
2/2exp )()()(2
σπf f P f P f H in out -==
至少对幅度为峰值75%的频域内的点是精确的。利用这个关系式，分别画出光纤脉冲响
应的rms 脉冲全宽2σ等于2.0，1.0和0.5ns 时的P （f ）/P （0）与频率的关系曲线，频率范围是0～1000MHz 。这些光纤的3dB 带宽分别是多少？ 解：
10
7108
10
9
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 f /Hz
H (f )
σ=1ns σ=0.5ns σ=0.25ns
从图中可以得到，这些光纤的3dB 带宽分别是 182.6MHz ，371.54 MHz ，749.89 MHz
第3章 光源和光检测
原来书上第3章的题目
1. 计算一个波长为λ=1μm 的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电波做同样的计
算。 解：光子的能量E=8
-34
-206
3106.6310
19.8910110
c
hv h
λ
-?===??焦耳。 对1MHz 的无线电波E=hf = 6.63×10-34×106=6.63×10-28焦耳。 100MHz ， E=hf = 6.63×10-34×108=6.63×10-26焦耳。
2. 太阳向地球辐射的光波，设其平均波长λ=0.7μm ，射到地球外面大气层的光强大约为
I=0.14W/cm 2。如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。 解：波长λ=0.7μm 的光子的能量为：E=c
hv h
λ
==28.414×10-20焦耳
每平方米的太阳能电池的光强为 I=1400W=1400焦耳/秒
则每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数为I/E=4.927×1021 个
3. 如果激光器在λ=0.5μm 上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级
跃迁到低能级的粒子数。 解：在λ=0.5μm 上出射的光子的能量为：E=c
hv h
λ
==39.78×10-20焦耳
输出功率1W=1J/s ，即每秒输出的能量为1J ，则光子数为1/39.78×10-20=2.5138×1018 那么每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数等于出射光子数的一半，即1.2569×1018
4. 光与物质间的互作用过程有哪些？
解：在介质材料中存在着受激吸收，自发发射和受激发射等三种光与物质的相互作用过程。
5. 什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？
解：粒子数反转是高能级上的粒子数量大于低能级上的粒子数的状态，是一种非平衡状态。 实现光放大的条件是粒子数反转、光学腔、增益介质。
6. 什么是激光器的阈值条件。
解：当注入电流较小时，激活区不能实现粒子数反转，自发发射占主导地位，激光器发射普通的荧光。随注入电流量的增加，激活区里实现了粒子数反转，受激辐射占主导地位，但当注入电流小于阈值电流时，谐振腔内的增益还不足以克服损耗如介质的吸收、镜面反射不完全等引起的谐振腔的确损耗，不能在腔内建立起振荡，激光器只发射较强荧光。只有当注电流大于阈值电流时，才能产生功率很强的激光。
7. 由表达式E=hc/λ，说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽在长波长中会变得更宽些。 解：由E=hc/λ可得到， λ=hc/E ；
求λ关于光子能量E 的微分，可以得到 2d hc dE E
λ=-， 则 2
hc
E E λ?≈
?，而()E hv ?=?，通常为2B k T ，这样再将E=hc/λ带入，得到 2
2B k T
hc
λλ?≈
8. 试画出APD 雪崩二极管的结构示意图，并指出高场区及耗尽区的范围。 解：见书中图。
9. 一个GaAs PIN 光电二极管平均每三个入射光子，产生一个电子-空穴对。假设所有的电
子都被收集。
a 试计算该器件的量子效率；
b 当在0.8μm 波段接收功率是10-7W 时，计算平均输出光电流；
c 计算波长，当这个光电二极管超过此波长时将停止工作，即长波长截止点λc 。
解：a 、入射光子的数量
的数量
光生并被收集的自由EHP =
η=1/3=33.3%
b 、由(/)p IN
I R A W P =
和(/)e R A W hv
η
=
可得到 I p =IN IN e e P P hv hc
ηηλ==0.215×10-6 A C 、c g hc
hf E λ
=
≥ 而g E =1.424 eV ，则波长截止点λc =hc/g E =0.87μm
10. 什么是雪崩增益效应？
解：光生载流子穿过一个具有非常高的电场的高场区。在这个高场区，光生电子或空穴可以获得很高的能量，因此它们高速碰撞在价带的电子上使之产生电离，从而激发出新的电子一空穴对，这种载流子倍增的机理称为碰撞电离。新产生的载流子同样由电场加速，并获得足够的能量从而导致更多的碰撞电离产生，这种现象就是所谓的雪崩效应。
11. 设PIN 光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3和1.55μm 波长时的响应度，说明为
什么在1.55μm 光电二极管比较灵敏。 解：e e R hv hc
ηηλ
=
=
在1.3和1.55处的响应度分别为0.838A/W ，0.999 A/W
波长越长，频率越低，光子能量越低，对于同等的入射光功率则光子数量就越多，则电子-空穴对也就越多，那么光生电流也就越大。
第4章 光发送机和光接收机
1. 光接收机中有哪些噪声？
解：主要有三种。第一种就是热噪声信号，在特定温度下由电子的随机运动产生的，它总是存在的，第二种是散弹（粒）噪声，是由光子产生光生电流过程的随机特性产生的，即使输入光功率恒定也存在，散粒噪声不同于热噪声，它不是叠加在光电流上，它作为独立的一部分仅仅是产生光电流过程随机性的一种方便的描述。第三种是在光检测器之前使用的光放大器产生的放大的自发辐射噪声ASE 。
2. RZ 码和NRZ 码有什么特点？
解： NRZ 码与其他格式相比，其主要优点是占据的频带宽度窄，只是RZ 码的一半，缺点是当出现长连“1”，或“0”时，光脉冲没有有和无的交替变化，这对于接收时比特时种提取是不利的。RZ 码克服了这个问题，解决了连“1”的问题有了电平的交替变化，但长连“0”问题仍然存在。
3. 通信中常用的线路码型有哪些？
解：4B/5B 、8B/10B
4. 光源的外调制都有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？
解：目前常用的外调制器有电折射调制器、电吸收MQW 调制器、M-Z 型调制器等。
内调制优点：简单、经济、容易实现；缺点：随着传输速率的不断提高，直接强度调制带来了输出光脉冲的相位抖动即啁啾效应，使得光纤的色散增加，限制了容量的提高。
外调制优点：可以减小啁啾；缺点：比较复杂，成本较大
5. 假定接收机工作于1550nm ，带宽为3GHz ，前置放大器噪声系数为4dB ，接收机负载为
R L =100Ω，温度T=3000
K ，量子效率为η=1，?=1.55/1.24=1.25A/W ，G m =1，试计算接收机灵敏度。
解：2
4B n e L
k T F B R σ=
=热 1.9872×10-10 A 2
对于BER=10-7，γ≈7； ()A m F G =(1)A F =1
(())R e A m m
P eB F G R
G σγ
γ=
+
热
=9.7784*10-5 W=9.7784*10-2 mW = -10.0973 dbm
6. 在考虑热噪声和散弹噪声的情况下，设APD 的F A (G m )=G x m x ∈（0,1），推导APD 的G m
的最佳值G Opt ，此时APD 接收机的SNR 最大。 解：e n L
B B F R T
K 42
=
热σ 2222()2x m A m e m e eG F G RPB eG RPB σ+==散粒
SNR=
()()2222112
2
4422m x x B B e m e
n e m m e
L
L
RPG m RPm K T
K T
B eG RPB F B G eG RPB R R +=
++
可见当x=0时，APD 的SNR 最大。
7. 证明对于OOK 直接检测接收机的误码率公式：)(BER 1
00
1σσ+-=I I Q 解：
)
(
]0|1[)
(
]1|0[0
1
1σσI I Q P I I Q P th th
-=-=
则由BER=1/2[0|1]P +1/2[1|0]P
8. 对于PIN 直接接收机，假设热噪声是主要噪声源，且方差由（6.31）给出，对于误码率
为10-12，速率为100Mbit/s 和1Gbit/s ，以每1比特的光子数表示的接收灵敏度是多少？设工作波长为1550nm ，响应度为1.25A/W 。 解：B hf P M c R 2=
，01()2R m P G R
σσγ
+=，σ02=σ热2，σ12=σ热2+σ散2， 22224 1.65610 A B n e L
k T
F B B R σ-=
=?热 （6.31） 而忽略散弹噪声，有σ12=σ02=221.65610 B -?， 误码率为10-12，则γ=7。对PIN ，m G =1，则计算
010()2R m P G R R
σσγσγ+==，则22022 1.65610 7
c c B M hf BR hf BR σγ-???==
=1.1232×109/B 速率为100Mbit/s 时，M=1.1232×105
速率为1Gbit/s 时，M= 3.5519×104
9. 推导（6.34） ？？？？
10. 推导（6.32）
证明：在放大系统中信号与自发辐射噪声差动噪声与其他噪声相比占主导地位，因此
2222014(1),n e R GPP
G B σσσ-=->>信号噪声 且 I RGP = ，因此根据误码率公式
)(
1
00
1σσ+-=I I Q BER ，
以及以上的假设，则误码率为
10
1
(
)(
)(
)2(1)2(1)n e
n e
I I I RGP
BER Q Q Q R GPP G B R GPP G B σ--===--信号噪声
=(
)2(1)n e
GP
Q P G B -， 得证。
11 发全“0”码时的光功率为40μW ，全“1”码时的光功率为100μW ，若信号为伪随机码序列，则消光比为多少？ 解：伪随机码序列，消光比为 EXT=P 00/2P T =40/200=20%
12已知某光端机的灵敏度为-40dBm ，动态范围为20dB ，若系统能正常工作，则接收的光功率在多少微瓦的范围之内？
解：P min = - 40dbm= 10-4 mW= 0.1 微瓦
P max = - 40+20=- 20dbm =10-2 mW =10微瓦 则接收的光功率范围为 0.1微瓦 到10微瓦
第5章 无源光器件
1. 光纤的连接损耗有哪些？如何降低连接损耗？ 解：连接损耗可分为外部损耗和内部损耗。
外部损耗主要有轴向位移、连接间隔、倾斜位移、截面不平整。 内部损耗主要是由于光纤的波导特性和几何特性差异导致的损耗，包括纤芯的直径、纤芯区域的椭圆度、光纤的数值孔径、折射率剖面等。
采用较好的连接方法，改善连接器的性能。
2. 试用2×2耦合器构成一个8×8空分开关阵列，画出连接图和输入输出端口信号间流向，
计算所需开关数。 解：
需开关数12个。
3. 讨论图5.22所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法。
解：设计思想：将同一输入信号分成若干路分别经历不同的相移后又将它们合在一起输出； 设计方法：将N 个输入波导和N 个输出波导，二个聚焦平面波导（星型耦合器）和通道阵列波导，集成在单一衬底上。使得输入／输出波导的位置和阵列波导的位置满足罗兰圆规则。
4. 简述光耦合器和WDM 分波器有什么不同。
解：在宽带光纤耦合器中，通常通过改变熔融拉锥工艺，使耦合器输出端口的分光比不受波长的影响。相反，在WDM 器件中则改变熔融拉锥工艺，使分光比随波长急剧变化。
5. 光滤波器有哪些种类，滤波器应用在什么场合？
解：光滤波器主要有F-P 腔滤波器、M-Z 干涉滤波器、阵列波导光栅滤波器、声光可调滤波器，光纤光栅滤波器。
光滤波器用于滤出特定波长的光信号。
1 2 3 4 5 6 7 8
1 23 45678
6.光开关有哪些性能参数，在光纤通信中有什么作用？
解：光开关的性能参数主要有开关时间、通断消光比、插入损耗、串扰、偏振依赖损耗；
光开关在光纤通信技术中作光路切换之用，如系统的主备切换等。它是光交换的关键器件，在光网络中有许多应用场合。
7.简述F-P腔可调谐滤波器的工作原理。
解：F-P腔型滤波器的主体是F-P谐振腔，是由一对高度平行的高反射率镜面构成的腔体，当入射光波的波长为腔长的整数倍时光波可形成稳定振荡，输出光波之间会产生多光束干涉，最后输出等间隔的梳状波形。通过改变腔长L或腔内的折射率n来改变滤波器的中心波长。
8.讨论光纤光栅在光通信中的应用。
解：光纤光栅的应用范围有光纤激光器、WDM合/分波器、超高速系统中的色散补偿器、固定或可调滤波器、光纤放大器、光纤光栅全光分插复用器等。
9.NLOM是否可作光开关？
解：可以。改变环的长度或光波的波长，使来自传输光纤的光波与绕环后的光波之间产生相移，两者之间产生相长和相消，达到开和关的作用。
第6章光放大器
1.光放大器包括哪些种类，简述它们的原理和特点，EDFA有哪些优点。
解：掺饵光纤放大器EDFA，原理：在制造光纤过程中，向其掺入一定量的三价饵离子，利用饵离子的三能级系统，形成粒子数反转，当入射光近来时，由受激辐射产生光放大，实现了信号光在掺铒光纤的传输过程中不断被放大的功能。优点：转移效率高、放大的谱宽适合于WDM光纤通信、具有较高的饱和输出光功率、动态范围大、噪声指数小、与光纤的耦合损耗小、增益稳定性好、增益时间常数较大；缺点：存在ASE噪声、串扰、增益饱和等问题。
受激拉曼光纤放大器，原理：利用光纤媒质中传输高功率信号时发生的非线性相互作用-拉曼效应，频率为ωp和ωas的泵浦光和信号光通过WDM合波器输入至光纤，当这两束光在光纤中一起传输时，泵浦光的能量通过受激拉曼散射转移给信号光，使信号光得到放大。特点：不需要粒子数反转，能够提供整个波段的光放大，主要问题在于所需泵浦的种类。
受激布里渊光纤放大器，原理：利用强激光与光纤中的弹性声波场相互作用产生的后向散射光来实现对光信号的放大。其主要特点是高增益、低噪声、窄小带宽。
半导体光放大器，原理：采用正向偏置的PN结，对其进行电流注入，实现粒子数反转分布，利用受激辐射来实现对入射光功率的放大。特点：小型化的半导体器件，易于和其他器件集成；与偏振有关；具有大的带宽；但由于非线性现象(四波混频)，SOA的噪声指数高，串扰电平高。
2.EDFA的泵浦方式有哪些，各有什么优缺点？
解：EDFA常用的结构有三种，即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
同向泵浦：优点是构成简单，噪声低，信号一进入光纤即得到较强的放大；缺点是由
于吸收，泵浦光将沿光纤长度而衰减。
反向泵浦：优点是当光信号放大到很强的时候，泵浦光也强，不易达到饱和，从而获得较高增益。
双向泵浦：结合了同向泵浦和反向泵浦的优点，使泵浦光在光纤中均匀分布，从而使其增益在光纤中也均匀分布。
3. 一个EDFA 功率放大器，波长为1542nm 的输入信号功率为2dBm ，得到的输出功率为
P out =27dBm ，求放大器的增益。
解：放大器在1542nm 处的增益为10log （P out /P in ）=11.3dB 。
4. 简述SBA 与SRA 间的区别，为什么在SBA 中信号与泵浦光必定反向传输。 解： SRA 是靠非线性介质的受激散射，一个入射泵浦光子通过非弹性散射转移其部分能量，产生另一个低能和低频光子，称为斯托克斯频移光，而剩余的能量被介质以分子振动(光学声子)的形式吸收，完成振动态之间的跃迁。
而SBA 是泵浦光被注入光纤传输时，由于光波与晶体结构互作用产生一个声振动，同时光波被散射，在入射光的反方向上产生最大的散射频移和散射光强。
SBA 中由于除了满足能量守恒定理外，还要满足动量守恒定理（或相位匹配条件），当散射光与入射光夹角为180度时得到最大的散射频移和散射光强。因此，在SBA 中信号与泵浦光必定反向传输。
5. 一个长250μm 的半导体激光器做F-P 放大器，有源区折射率为4，则放大器通带带宽
是多少？
解：/2c nL υ?==（3×108）/（2×4×250×10-6
）=0.15GHz
6. EDFA 在光纤通信系统中应用形式有哪些？
解：主要有1）在宽带光波分配系统中的应用；2）作前置放大器，3）作功率放大器；4）作线路放大器。
7. EDFA 的主要性能指标有哪些，说明其含义。
解：增益，是输出光功率与输入光功率的比值（dB 为单位）。
增益带宽，是放大器放大信号的有效频率范围。
增益饱和，一般情况下输入信号应该足够大，以便能引起放大器的饱和增益。增益饱和时增益随信号功率增加而减小。
增益波动，是增益带宽内的增益变化范围（以dB 为单位）。
噪声，EDFA 的噪声主要有信号光的散射噪声，ASE 噪声，以及信号-ASE ，ASE-ASE 差拍噪声等。
8. 分别叙述光放大器在四种应用场合时各自的要求是什么？
解：在线放大器：用在线放大器代替光电光混合中继器。要求：光纤色散和放大器自发辐射噪声累积尚未使系统性能恶化到不能工作时，且需要考虑光学滤波和隔离等问题/
后置放大器：是将光放大器接在光发送机后以提高光发送机的发送功率，增加传输距离，要求：需要考虑最大饱和输出功率，而对绝对增益和噪声系数的要求则要低一点。
前置放大器：将光放大器接在光接收机前，以提高接收功率和信噪比。要求：前置放大
器其主要的品质因数是高增益和低噪声，由于接收机灵敏度主要受限于光放大器的噪声而不是接收机本身的热噪声，因此对前置放大器的噪声系数有极为苛刻的要求。
功率补偿放大器：将光放大器用于补偿局域网中的分配损耗，以增大网络节点数。还可以将光放大器用于光子交换系统等多种场合。
9. 叙述SOA －XGM 波长变换的原理？
解： CW 探测波(λs )和泵浦波(λp )经耦合器注入SOA ，SOA 对入射光功率存在增益饱和特性。因而当有调制信息（“1”或“0”）的泵浦波注入SOA 时，此时，泵浦信号将调制SOA 的载流子密度，从而调制增益（“无”或“有”），同时，注入的CW 探测波的强度变化也受增益变化影响而按泵浦信号的调制规律变化，用带通滤波器取出变换后的λs 信号，即可实现从λp 到λs 的波长变换。
第7章 光纤通信系统及设计
1 商业级宽带接收机的等效电阻为R eq =75Ω。当R eq =75Ω时，保持发送机和接收机的参数
和图7.5的例子相同，在接收机光功率范围为0～-16dBm 时计算总载噪比，并画出相应的曲线，如同7.2.2节的推导一样，推出其载噪比的极限表达式。证明当R eq =75Ω时，在任何接收光功率电平下，热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪声因素。 解：利用
()()()eq
eq t eq x D P eq R B kTF B G I I e B P R RIN P mRG N C /425.0222
+++=+ 以及相关参数，m=0.25，RIN=-143dB/Hz ，R=0.6A/W ，B=10MHz ，I D =10nA ，R eq =75Ω，F t =3dB ；G=1，=1.6*10-19C; 玻尔兹曼常数 k= 1.3806503 × 10-23 m 2 kg s -2 K -1, 设定温度为300K
计算总载噪比，并画出相应的曲线如下图。（注意计算过程中单位的统一，以及RIN 和 F t 在计算过程中db 要转化为绝对单位）。
载噪比的极限表达式同7.2.4节的推导，将参数代入即可。
-16
-14-12
-10-8-6-4-20
3035
40
45
50
55
60
接收光功率/dbm
载噪比 / d b
在R eq =75Ω时，计算三种噪声极限下的载噪比并画图如下图，可见在任何接收光功率电平下，热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪声因素。（也可以通过计算比较两种噪声的大小得到结论）。
-16
-14
-12
-10-8-6-4
-2
30
3540455055606570接收光功率/dbm
载噪比 / d b
总载噪比RIN 极限
量子噪声极限热噪声极限
2 假设一个SCM 系统有120个信道，每个信道的调制指数为2.3%，链路包括一根损耗为
1dB/km 的12km 长的单模光纤，每端有一个损耗为0.5dB 的连接器；激光光源耦合进光纤的功率为2mW ，光源的RIN=-135dB/Hz ；pin 光电二极管接收机的响应度为0.6A/W ，B=5GHz ，I D =10nA ，R eq =50Ω，F t =3dB ，试求本系统的载噪比。 解：m=m c N 0.5=0.023?（120）0.5=0.252。
计算接收光功率：Ps-Pr=2?0.5+1?12=13dB ，而Ps=2mW=3dBm ，所以Pr= -10dBm ； 代入公式计算载噪比为 14.594dB 。
3 如果题3中的pin 光电二极管用一个G=10和F （G ）=G 0.7的InGaAs 雪崩光电二极管替
代，那么系统的载噪比又是多少？ 解：即计算公式中的 G=10，2x
G
+=100.7+2，代入计算公式得到：载噪比为 23.421dB 。
4 假设一个有32个信道的FDM 系统，每个信道的调制指数为4.4%，若RIN=-135dB/Hz ，
假定pin 光电二极管接收机的响应度为0.6A/W ，B=5GHz ，I D =10nA ，R eq =50Ω，F t =3dB 。 （a ） 若接收光功率为-10dBm ，试求这个链路的载噪比；
（b ） 若每个信道的调制指数增加到7%，接收光功率减少到-13dBm ，试求这个链路
的载噪比。
解：m=m c N 0.5=0.044?（32）0.5=0.2489。
（a ） 代入计算公式得到链路的载噪比为14.486dB 。
（b ） m=m c N 0.5=0.07?（32）0.5=0.396，接收光功率为-13dBm ，代入计算公式得到链
路的载噪比为13.072 dB 。
5 已知一个565Mbit/s 单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：
（1）光纤通信系统光纤损耗为0.1dB/km ，有5个接头，平均每个接头损耗为0.2dB ，
光源的入纤功率为-3dBm ，接收机灵敏度为-56dBm （BER=10-10）。
（2）光纤线路上的线路码型是5B6B ，光纤的色散系数为2ps/（km?nm ），光源光谱宽度1.8nm ，求：最大中继距离为多少？
注：设计中选取色散代价为1dB ，光连接器损耗为1dB （发送和接收端个一个），光纤富余度为0.1dB/km ，设备富余度为5.5dB 。
解：功率限制中继距离为：-3-（-56）=0.1?L+0.2?5+1+1?2+0.1?L+5.5，得到L=217.5km 。
而色散限制中继距离为：λ
σεBD L 610?=，而信息速率为565Mb/s 的单模光缆传输系统，
采用5B6B 码型，其传输速率为677990kb/s 。，因此
6
0.11510677.992 1.8
L ?=?? =47.1164km
显然这是一个色散限制系统，最大中继距离应小于47.1164km 。
6 一个二进制传输系统具有以下特性：
? 单模光纤色散为15ps/（nm?km ），衰减为0.2dB/km 。
? 发射机用λ=1551nm 的GaAs 激光器，发射平均光功率5mW ，谱宽2nm 。 ? 为了正常工作，APD 接收机需要平均1000个光子/比特。 ? 在发射机和接收机处耦合损耗共计3dB 。
a 、 数据速率为10和100Mbit/s 时，找出受衰减限制的最大传输距离。
b 、 数据速率为10和100Mbit/s 时，找出受色散限制的最大传输距离。
c 、 对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括衰减和色散两种
限制。 解：a 、Ps=5mW= 6.9897dBm ，而2r P M hvB =
，h=6.63*10-34（J-s ），2r MhcB
P λ
=（W ）； 受衰减限制的最大传输距离：
Ps- Pr （dBm ）=3+0.2?L （a ）
数据速率为10 Mbit/s 时，L=479.6 km ；数据速率为100Mbit/s 时，L=429.6km ，
b 、6
0.11510152
L B ?=?? （b ）
数据速率为10 Mbit/s 时，L=383.33 km ；数据速率为100Mbit/s 时，L=38.333km ，
c 、利用（a ）和（b ）式，画出衰减和色散两种限制下最大传输距离与数据速率的关系。
20
406080
100
050100150200250300350400
450500数据速率 / Mb/s
最大传输距离 / k m
损耗限制色散限制
7 画图比较（参见图7.31）下面两个速率为100Mbit/s 的系统其损耗受限的最大传输距离。
系统1工作在850nm ：（a ）GaAlAs 半导体激光器：0dBm （1mW ）的功率耦合进光纤；（b ）硅雪崩光电二极管：灵敏度-50dBm ；（c ）渐变折射率光纤：在850nm 处的损耗为3.5dB/km ；（d ）连接器损耗：每个连接器为1dB 。 系统2工作在1300nm ：（a ）InGaAsP LED ：-13dBm 的功率耦合进光纤；（b ）InGaAs pin 光电二极管：灵敏度-38dBm ；（c ）渐变折射率光纤：在1300nm 处的损耗为1.5dB/km ；（d ）连接器损耗：每个连接器1dB 。 每个系统均要求6dB 的系统富余度。
解：作图方法同书中7.15的方法，得到系统1的最大传输距离为12km 。系统2的最大传输距离为11.33km 。
9、当采用对端环回-本端测试方法观测一段全长为280km 的四次群光纤通信系统的全程误码时，误码仪每秒钟统计一次误码，其结果如下表：
时间 误码个数
00：00：00
0 ┇ ┇ 06：00：01 800 06：00：02 1800 06：00：03 2400 06：00：04 2200 06：00：05 1000 06：00：06 700 06：00：07
0 ┇ ┇ 23：59：59
注：表中未标出的时间，其误码个数为0。
试求：（1）系统的平均误码率BER （2）DM ，SES ，ES 的平均百分数 解：（1）系统的平均误码率BER=误码的个数/总的传输码元数
=
6
8001800240022001000700
139.26410(246060)
+++++????= 7.3967?10-10 （2）误码都是发生在某一分钟内，这一分钟内误码率为：
6
8001800240022001000700139.2641060
+++++??= 1.065?10-6，劣于1×10-6 ，属于劣化分，所以DM=1/（24?60）=0.0694%。
有误码的秒为6秒，所以ES=6/（24?60?60）=0.00694%。
这6秒的误码率分别为 5.7445?10-6，1.2925?10-5，1.7233?10-5，1.5797?10-5，
7.1806?10-6，5.0264?10-6，优于1×10-3
，都不属于严重误码秒，因此SES=0%。
第8章 SDH
1、 SDH 设备在规范方法上有什么不同？
解：SDH 设备的设计思想是将同步设备按一种所谓的功能参考模型分成单元功能，复合功能和网络功能。在这种情况下，功能模型重点描述的是具体设备的功能行为，不再描述支撑其功能行为的设备硬件或软件结构，规范的功能模型允许有许多种不同的实施方法。系统的各个功能可以分在三个设备中，也可以集中在一个设备中。
2、 请画出SDH 的帧结构图，简述各部分的作用。
解：STM-N 帧结构图如下图。帧结构由信息净负荷（Payload ，含通道开销POH ）、段开销（SOH ）和管理单元指针（AU-PTR ）三个主要区域组成。
净负荷区存放的是有效的传输信息，其中还含有少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节（POH ），POH 被视为净负荷的一部分。
段开销是为了保证信息净负荷正常灵活的传送所必须附加的字节。主要提供用于网络的运行、管理、维护以及指配（OAM&P ）功能的字节。段开销包括再生段开销（RSOH ）和复用段开销（RSOH ）。
管理单元指针（AU-PTR ）是用来指示信息净负荷第一个字节在帧内的准确位置，以便
RSOH AU PTR MSOH STM-N 净负荷
（含POH ）
1
2 3
4 9
行 列 9×N 261×N
传输方向 一帧（9×270×N 字节） 一帧 一帧
《光纤通信技术》模拟试题
《光纤通信技术》模拟试题 一、填空（共10题，每题3分） 1、均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力。 2、单模光纤的色散包括材料色散和波导色散。 3、线极化波是指波的电场矢量空间取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波 ，以 LP 表示。 4、在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的和分布是一种近似的TEM 波。 5、在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐射、受激吸收、受激辐射。 6、谐振腔的谐振条件是2 11ln 21r r L G +==内αα。 7、光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声、啁啾声。 8、发送机的消光比是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比. 9、判决器和时钟恢复电路和起来构成码形成电路。 10、STM-N 帧结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。 11、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于4 2 V 。 12、当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。 13、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。 14、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。 15、在SDH 帧结构中，段开销是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 三、画图题（共1题，每题10分） 1、画出采用直接调制的数字光纤通信光发射端机的方框图。 见教材P 100 四、问答题：（共1题，每题15分） 1、什么是模分配噪声？它是如何产生的 五、计算题：（共3题。共35分） 1、.已知阶跃光纤的n 1=1.62，n 2=1.52, 试计算：相对折射率Δ （2）数值孔径 (1）22 221222162 .1252.162.12?-=-=?n n n (2)56.006.0262.121=??=?=n NA 2、计算STM-1帧结构中段开销SOH 的容量(速率)。
光纤通信原理试题讲解学习
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 全国2013年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.随着温度的逐步升高，LD 的阈值电流（ ） A.逐渐降低 B.逐渐增大 C.不变 D.先降低后增大 2.在下列因素中，不属于．．． 影响接收机灵敏度的因素是（ ） A.光发射机的消光比 B.光电检测器响应度 C.光纤衰减 D.光电检测器噪声 3.速率为f b 的NRZ 码经4B1H 码型变换后，线路码的速率是（ ） A.b f B. b f 5 6 C.b f 54 D.b f 4 5 4.在STM-1信号的帧结构中，AU 指针区域的位置是在（ ） A.1～9列，第4行 B.1～9列，1～9行 C.1～3列，第4行 D.1～3列，1～9行 5.EDFA 中将光信号和泵浦光混合后送入掺铒光纤中的器件是（ ） A.光滤波器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光连接器 6.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是（ ） A.0.85μm ，1.20μm ，1.55μm B.0.85μm ，1.31μm ，1.55μm C.0.85μm ，1.20μm ，1.31μm D.1.05μm ，1.20μm ，1.31μm 7.薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λc B.λ0＜λc C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 8.薄膜波导中，导波的特征方程为（ ） A.2k 0d-2Φ12-2Φ13=2m π B.2k 1d-Φ12-Φ13=2m π C.2k 1z d-2Φ12-2Φ13=2m π D.2k 1x d-2Φ12-2Φ13=2m π 9.在下列特性参数中，不属于．．．单模光纤的特性参数是（ ） A.数值孔径 B.截止波长 C.衰减 D.折射率分布 10.在阶跃型弱导波光纤中导波的基模为（ ） A.LP 00 B.LP 11 C.LP 01 D.LP 12 二、填空题(本大题共15小题，每小题1分，共15分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 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； 光纤通信原理试题＿1 参考答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是（ B ） 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.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10 －19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e 错误！未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.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 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE 波；三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中，P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料，称为本征层（I ）层。 7. 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 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就是( )。 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(BL 积)的两个基本因素就是( )与光纤色散。 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20ps/km,如果一瞬时光脉冲(脉冲宽度趋近于0)在此光纤中传输8km,则输出端的脉冲 宽度为( ) A 、20ps B 、40ps C 、80ps D 、160ps 5.下列说法正确的就是( ) 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 ＞Vc C.V ＞2、405 D.V ＜Vc 8.下列现象就是光纤色散造成的,就是( )。 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就是( )。 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. 1mW 的光向光纤耦合时,耦合损耗为1、0dB,而在光纤输出端需要0、1mW 的信号,则在衰减为0、5dB/km 的光纤中,可以将信号传输多远？( )。 A 、1、8km B 、10km C 、18km D 、20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A 、 纤芯的直径 B 、 包层的直径 C 、 相对折射指数差 D 、 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为( )。 A 、21n n - B 、?2a C 、?2n 1 D 、21n n a - 全国2007年1月高等教育自学考试光纤通 信原理试题历年试卷 全国2007年1月高等教育自学考试光纤通信原理试题.doc 试卷内容预览网站收集有1万多套自考试卷，答案已超过2000多套。我相信没有其他网站能比此处更全、更方便的了。 全国2007年1月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1．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 2．在薄膜波导中，导波的基模是( ) A．TE0B．TM0 C．TE1D．TM1 3．在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是( ) A．0.85 μmB．1.05 μm C．1.27 μmD．1.31 μm 4．在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A．V＞0B．V＞Vc C．V＞2.40483D．V＜Vc 5．半导体激光二极管(LD)的一个缺点是( ) A．光谱较宽B．温度特性较差 C．与光纤的耦合效率较低D．平均发光功率较小6．EDFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是( ) A．使信号放大并再生B．使信号再生 C．使信号放大D．降低信号的噪声 7．目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达( ) A．40 dB左右B．30 dB左右 C．20 dB左右D．10 dB左右 8．STM-16信号的码速率为( ) A．155.520 Mb/sB．622.080 Mb/s C．2 488.320 Mb/sD．9 953.280 Mb/s 9．对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为( ) 2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤 输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银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'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器 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 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< 要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！ 《光纤通信》选择题练 习公布 精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解） 张延锋 2014/8/1 忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！ 选择题练习 1. 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 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 A.V＞0 B.V＞Vc C.V＞2.40483 D.V＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数 A.W＝0 B.β＝0 C.V＝0 D.U＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 C.RC时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5．通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是 A．光纤色散B．噪声C．光纤衰减D．光缆线路长度6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 nm 8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9．下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器 10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中，光的放大是通过 A．粒子数反转分布的激活物质来实现的B．光学谐振腔来实现的C．泵浦光源来实现的D．外加直流来实现的12. 下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? A．光纤的损耗可能发生变化 B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务 D．光接收机可能工作在不同系统中 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用 A．光衰减器B．光耦合器C．光隔离器D．光纤连接器14. 使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成 A．光功率无法传输 B．光功率的菲涅耳反射 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. 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（BL 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20ps/km ，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0）在此光纤中传输8km ，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20ps B.40ps C.80ps D.160ps 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 ＞Vc C ．V ＞2.405 D ．V ＜Vc 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. 1mW 的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0dB ，而在光纤输出端需要0.1mW 的信号，则在衰减为0.5dB/km 的光纤中，可以将信号传输多远？（ ）。 A.1.8km B.10km C.18km D.20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ ）。 A.21n n - B.?2a C.?2n 1 D.21n n a - 2009年10月光纤通信原理自考试题 全国2009年10月光纤通信原理自考试题 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.随着温度的逐步升高，LD的阈值电流（） A.逐渐降低 B.逐渐增大 C.不变 D.先降低后增大 2.在下列因素中，不属于影响接收机灵敏度的因素是（） A.光发射机的消光比 B.光电检测器响应度 C.光纤衰减 D.光电检测器噪声 3.在STM-1信号的帧结构中，AU指针区域的位置是在（） A.1～9列，第4行 B.1～9列，1～9行 C.1～3列，第4行 D.1～3列，1～9行 4.EDFA中将光信号和泵浦光混合后送入掺铒光纤中的器件是（） A.光滤波器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光连接器 5.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是（） A.0.85μm，1.20μm，1.55μm B.0.85μm，1.31μm，1.55μm C.0.85μm，1.20μm，1.31μm D.1.05μm，1.20μm，1.31μm 6.薄膜波导中，导波的截止条件为（） A.λ0≥λc B.λ0＜λc C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 7.薄膜波导中，导波的特征方程为（） A.2k0d-2Φ12-2Φ13=2mπ B.2k1d-Φ12-Φ13=2mπ C.2k1zd-2Φ12-2Φ13=2mπ D.2k1xd-2Φ12-2Φ13=2mπ 8.在下列特性参数中，不属于单模光纤的特性参数是（） A.数值孔径 B.截止波长 C.衰减 D.折射率分布 9.在阶跃型弱导波光纤中导波的基模为（） A.LP00 B.LP11 C.LP01 D.LP12 二、填空题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 10.光发射机主要由输入电路和________两大部分组成。 11.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的________以及进行频率选择。 12.雪崩光电二极管具有________效应，使光电流在管子内部即获得了倍增。 13.光接收机中判决器和________合起来构成脉冲再生电路。 14.在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可 光纤通信. 1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。 2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤 3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。 4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法 5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤. 6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是 光纤最重要的传输特性：损耗限 制系统的传输距离, 色散则限制 系统的传输容量. 7.色散是在光纤中传输的光信 号，由于不同成分的光的时间延 迟不同而产生的一种物理效 应. 色散的种类：模式色散、材 料色散、波导色散. 8. 波导色散纤芯与包层的折射 率差很小，因此在交界面产生全 反射时可能有一部分光进入包 层之内，在包层内传输一定距离 后又可能回到纤芯中继续传输。 进入包层内的这部分光强的大 小与光波长有关，即相当于光传 输路径长度随光波波长的不同 而异。有一定谱宽的光脉冲入射 光纤后，由于不同波长的光传输 路径不完全相同，所以到达终点 的时间也不相同，从而出现脉冲 展宽。具体来说，入射光的波长 越长，进入包层中的光强比例就 越大，这部分光走过的距离就越 长。这种色散是由光纤中的光波 导引起的，由此产生的脉冲展宽 现象叫做波导色散。 9. 偏振模色散：实际光纤不可避 免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆 度和内部残余应力，使两个偏振 模的传输常数不同，这样产生的 时间延迟差称为偏振模色散或 双折射色散。 10. 损耗的机理包括吸收损耗和 散射损耗两部分。吸收损耗是 由SiO2材料引起的固有吸收和 由杂质引起的吸收产生的。散射 损耗主要由材料微观密度不 均匀引起的瑞利散射和由光纤 结构缺陷(如气泡)引起的散射产 生的。瑞利散射损耗是光纤的固 有损耗，它决定着光纤损耗的最 低理论极限。 11.光线的损耗：（1）吸收损耗： a.本征吸收损耗：紫外吸收损 耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损 耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散 射损耗 a线性散射损耗：瑞利散 射，光纤结构不完善引起的散射 损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲 率半径比光纤的直径大得多的 弯曲 b.微弯：微米级的高频弯 曲，微弯的原因：光纤的生产过 程中的带来的不均；使用过程中 由于光纤各个部分热胀冷缩的 不同；导致的后果：造成能量辐 射损耗. 与宏弯的情况相同，模 场直径大的模式容易发生微弯 损耗 12. 柔性光纤的优点：1. 对光的 约束增强 2. 在任意波段均可实 现单模传输：调节空气孔径之间 的距离 3. 可以实现光纤色散的 灵活设计 4. 减少光纤中的非线 性效应5. 抗侧压性能增强 13. 光纤的制作要求（1）透明（2） 能将其拉制成沿长度方向均匀 分布的具有纤芯-包层结构的细 小纤维；（3）能经受住所需要 的工作环境。光纤是将透明材料 拉伸为细丝制成的。 14. 光纤预制棒简称光棒，是一 种在横截面上有一定折射率分 布和芯/包比的的透明的石英玻 璃棒。根据折射率的不同光棒可 从结构上分为芯层和包层两个 部分，其芯层的折射率较高，是 由高纯SiO2材料掺杂折射率较 高的高纯GeO2材料构成的，包 层由高纯SiO2材料构成。制作 方法: 外部气相沉积法；气相轴 相沉积法；改进的化学气相沉积 法；等离子化学气相沉积法。 15. 光缆基本要求：保护光纤固 有机械强度的方法，通常是采用 塑料被覆和应力筛选。光纤从高 温拉制出来后，要立即用软塑料 进行一次被覆和应力筛选，除去 一 填空题 1光波属于电磁波范畴,包括可见光、红外线和紫外线. 2.目前实用通信光纤的基础材料是 二氧化硅 . 3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波的光纤数字通信系统. 4.光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。 5.光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号。 6.目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm 波长区，对应频率为 167~375THz 7.目前光纤通信的三个实用窗口为0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。 8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为横电磁波。 9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。 10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为横磁波。 11. 光纤损耗的单位是dB/km 。 12. 单位长度光纤传输带宽的单位是MHz .km 。 13. 光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN ）和雪崩光电二极管（APD ）。 14.光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD ）或半导体发光二极管（LED ）。 15.光纤纤芯的折射率n 1大于包层折射率n 2。 16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。 17.按照纤芯中传输模式的多少来划分，光纤可分为单模光纤和多模光纤。 18. 单模光纤的纤芯直径约为4～10μm 。 19. 多模光纤的纤芯直径约为50μm 。 20.光缆的结构可分为缆芯、加强元件和护层三大部分。 21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和色散。 22.光纤损耗包括：光纤本身的损耗，光纤与光源的耦合损耗，光纤之间的连接损耗等。 23.色散的大小用时延差来表示。 24.色散的程度用时延差来表示，时延差越大，色散就会越严重。 25.时延差的单位是ps/km.nm 。 26.单模光纤中的色散不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。 27.光纤通信系统中，误码性能和抖动性能是传输性能中的两个主要指标． 28.抖动的程度原则上可以用时间、相位、数字周期来表示，现在多数情况是用数字周期表示． 29.抖动容限可分为输入抖动容限和输出抖动容限． 30. 掺铒光纤放大器的英文缩写是EDFA 。 31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n 1是随半径r 变化的，因此子午线是曲线。 32.渐变型光纤靠折射原理将子午线限制在芯子中，沿轴线传输。 33.弱导波光纤中的光线几乎与光纤轴平行。 34.弱导波光纤中的光波是近似的横电磁波。 35.在阶跃型光纤中，不论是子午线还是斜射线，都是根据全反射原理，使光波在芯子和包层的界面上全反射，而把光波限制在芯子中向前传播的。 36.导波传输常数的变化范围 。 37.当 时，电磁场能量不能有效地封闭在纤芯中，而向包层辐射，这种状态0201k n k n β<<02k n β= 一．单项选择题（每题1分,共20分） 1、在激光器中，光的放大是通过（Ａ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ）Ａ．光衰减器Ｂ．光耦合器Ｃ．光隔离器Ｄ．光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） 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形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A） A．保证传输的透明度B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测D．解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A） A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A．0.85μm和1.3μm B．0.85μm和1.48μm C．0.98μm和1.48μm D．0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号 C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括（ D ） A．全光解复用技术B．光时钟提取技术 C．超短波脉冲光源D．匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性（A） Ａ．由掺铒元素决定Ｂ．有石英光纤决定 Ｃ．由泵浦光源决定Ｄ．由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B） A．5％B．10％C．15％D．20％ 13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D） A．10-6B．10-5C．10-4D．10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于（D） A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器 C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B）光纤通信 模拟试题 J
2013年10月光纤通信原理试题
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