光纤通信复习题要点
第一章
光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程
广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相矢技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分
光通信发展受阻的原因：1 ?光向四面八方散射时，光强减弱2.不能通过障碍物
高银指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10上以下，光纤损耗就可以减小到10 dB/km 再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km o
光纤通信得以快速发展重要条件：1 ?低损耗光纤2.光源(半导体激光器)
全波光纤：能够在1260?1675nm整个范围内都可用来逬行DWD光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑
1 ?低损耗光纤的研制成功2.连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一?种玻璃丝，其材料是石英(SiO2),是通信网络中信息的优良传输介质
光纤通信的发展趋势1 ?光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展
2. 从^?速系统向高速系统发展
3. 从陆地向海地发展
4. 从光传输电交换向网络的全光化发展
5. 向光纤技术和以太技术结合的方向发展
光纤通信的优点：
1. 频带宽、传输容量大
2. 损耗小、中继距离长
3. 重量轻、体积小
4. 抗电磁干扰性能好
5. 泄漏小、保密性好
6. 节约金属材料，有利于资源合理使用
传统上，以服务范围把网络分为三类:
(1)局域网，服务范围2 km，如以太网，信令环和信令总线；
⑵ 城域网，服务范围100 km，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统；
(3)广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。
三代网络技术比较
1 ?全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限；
2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络
3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号逬行交换，这就是未来的第三代网络。
网络接入技术： 1 .xDSL 2.HFC 3.APON/EPON 4.AON
光具有两种特性:1.波动性2.粒子性
用光导歼錐进行迥倍址早就哪一年由谁提出爭
劭用密別禅(迸行通信盘卑祖1966年由英盈华人為锥提：1
2, 光却通信有舜些优点？
宦出引通帕的忧0匸：
心'鱼倍输誓量大；
摘耗小、中罐距和幺
武址嵯?体枳小匸
约?冒材料.尅利于资源會理植用?
3 it軒通忙義经由鄭此林曲戚？蘭违乳部分作用
樹点对点光杆血信慕筑通常HJ把境孵帆，死纤、逛中附接收机團邯分劭成切；卜图所示】
扯晁射机的fi llip把电信号转变为光倩号注入光纤倩??它母常由复用器，週制覇和光鱷用城.
境用器的件用娃把号辍用为时分复用（TDM）信号威敕井旬用 光渔是把电倍号转换为光信号，U陛枉比纤中怙诵? 比接收机的作用是強光纤转输后的航弱It佑号转变为电佑号，则其放AJI解flLh原基带信以 光屮罐器的作用星对瞬尤纤传输衰减后的恰时进竹试大“址中鳏器崙光?电■光中维器利全尤中继⑥. 如需对业务琲疔井岀和捆入.网悭申朮?电?光屮琳器I如只要求对光信号斑行 欣大宣処可以便用比敬久践? 屯于龙卉上小住输I打年仏 Q8M;走余桔工闻UXL广丸更礼连按 5,简述通倍网竭附笈雜过弄q 醫:通佶网络抽胶嶷己勘5丁西吒，第一优网皓节点削电沈也连样一起，电坂迪一牌窄带线踣F它的容量有限，罐足全电网络I出一段代电攒后构皿的网塔.这砸在正彼广楚他用的第二牝网塔.囲节虫内仍是对电倩号迸fi交撫，所以称为电光网络：所有节点確不咖门it缆辻孩起来*〔W匸花仁兮申j交按?这就足束来的处优网跖即亍尤网培。全光网is足光在传输.执人*屮璧、光存喙上下话《h分ffl空按*貝用和解熒用11程中完全楚在内进和处理的网络. 6. 比辕羌柜空气和吃.X专输的連魄?蠅个恃输得快？ 性:光在光杆中传轴的連度比在空气中命转得慢，樓力倍?&是核fff芯折射率?第二章全反射条件：当入射角弓超过临界角比（弓?c ）时，没有透射光，只有反射光，这种现象叫全反射，这就是光纤波导传输原理 光缆：光缆由缆芯和护套两部分组成; 实用光纤有多模光纤和单模光纤。 如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为 单模光纤。相反，支持多个传导模式的光纤称为多模光纤 光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。 引起光纤衰减的原因：是光纤对光能最的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损耗是可以改善的。最小损耗在1.55 .m 波段 内° 色散：是由于不同成分的光信号在光纤中传输时， 因群速度不同产生不同的时间延迟引起的一种物理效应。 光信号分量包括发送信号调制和光源谱宽中的频率分最，以及光纤中的不同模式分量。 如果信号是模拟调制，色散限制了带宽；如果信号是数字脉冲，色散使脉冲展宽，从而影响系统传输的比特速率和光纤带宽。 多模光纤的色散主要由模式色散决定，单模光纤色散由色度色散决定。光纤色散种类：1 ?模式色散2.色度色散3.偏振模色散 用数值孔径NA 表示光线的最大入射角 ““ NA 表示光纤接收和传输光的能力。 NA （或：.max ）越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率 越高，纤芯对光能最的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但 NA 越大，经光纤传输后产生的输岀信号展宽越 大，因而限制了信息传输容量。 单模光纤的传输特性用衰减、色散和带宽表示。 多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。 单模光纤有G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤、全波 光纤和色散补偿光纤。 G.652光纤是普通单模光纤，G.653光纤是色散移位光纤，G.654光纤是损耗最小光纤，G.655光纤是非零色散移位光纤， 全波光纤是 无水峰光纤，色散补偿光纤是具有负的大色散光纤。 光时域反射计（OTDR 不仅可以测量光纤损耗系数和光纤长度，而且还可以测量连接器和熔接头的损耗，观测光纤沿线的均匀 性和确定光纤故障点的位置，在工程上获得了广泛地使用。 1?用范妊也学h 耕简述赛欖时才5t 唄闽? 拧:当人射角巴超过临卑角吒⑴A 氏）叫 ，潼右透射光丄4有反射比.魅就是多篠元纤液牙札输址的J 肌 班. 2?作为怡息倔波片?％毗軒有輝两种扯本类型 答;实用比纤有爹模）t 纤和单模比纤? 乩什么叫备模光什么叫单摸硕 井仙果啊只支持一个槿导愎比则镭谨北歼为m 戍比出杓必球务个慨导欖式的死野称为塞軽光纤 氐比纤慎输胆礎波I 和集件侮挪览节？ 殍:光纤祐输电碓谨的冬件除繍绘见拔祂胡芯和包层界萱上的全反射華件外’还斋溺足梓谕过界屮的相 干血强*仲孕 5. 堆城光纤饕输拥*E 的主聲因重有哪些？鄭些屋可以改善的T 最小损耗在什么波比范西答:引起光列蒔咸 的原因是紐f 对stflfi 最的吸 收扛匚、st 射和和辐稷收损耗是内及故書的“堆小捌耗雀L 55pj? MR 内. 氐什雄是光纤的色敵？对遇信羽何席响丁務樓光歼凶包#1由什么色故抉定？卑模光杆色肢只奋什么色腋 决逞？ 答:色離是由于不问咸分的丸仁可样：匕屮卩轲呵川闊連厦不同产生不冋的时间砥迟刖趙的 讪物理效 应上匕宿号分童包抵发送信号谓制和光簿曙覽中的融率分量?以屋光纤中的朋同損戏分St. 多模光?伽色敬需按宾色散抉宦，单區光舒色敢由色麼色散抉 T* Jtffttcs 孔砂定义是什么？真物理遷罠址什么？ *筒述点对点比纤通佑最统的甲尿科各部分的门用 >:点对点光纤筑疽案统通常由光发射机、光纤、死中琳幣和比接收机科和分细虞. 尤发射机的口用艮比电倍出&变为剜沪;注入比纤传勸它 __________ N A Sin max sin : max= NA （ no=l 时） 運常由调制器和光混飙趾 答:用徽值孔轻KA洗示光at的量天人射仰 sina A =——sindJmax - NA （岭二〔时） NA視示光纤播收和传输光的88力* 犬.朮纤扭收光的fife力越斟?从光源列 址歼的耦合效率站烁纤芯对兒能肘的狼缚擄弧狂纤摘沔曲性能越盯?仅融超大?经 比纤传轴區产坐的辎出伫号醛宽越氐区而限制ffn ; &ft辆容昆 & m樓比红的件静特性用哪几今磐数应示； 轧单 < 紬的檢输特性用拿亦色散和航茨贰 9. 第幔壯好有那理种T单欖光纤丈右卿几种？ 答:爹模光軒馳段多模光好和渐变多模光野沖模光軒有G 652光ff ￡■ 653光野品654 ）t纤s G. 655光歼、争碱）t纤和色敝补癮允纤. 10. 简述GJB52诙、G.6S3壯：，G654兀纤.G65S魅T和全波趾針的時那乜:t.65Z光歼是晋通单楼比纤?G.653光歼足色敞移 也光纤，G. 651逛算是損耗也肖小光纽G.G55光歼星非雾色61移检光纤，全颔饨无木娜光纤?色散补偿光軒姥具冑负的大邑职）t纤* 11. 简述茫时竦反射讣敢她 答:光时城反射计OTD&）不仅L1J以测量光轩损耗垂数和死纤KK ,fuH还町以测屋连犠器和轉接头的WE*观测光軒希我的均匀性柯翩定光笄故隔山的悅置，?EI?上快割了广眨地便用* 波分复用器（WDM的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号复合在一起，并注入到一根光纤。解复用 器的功能与波分复用器正好相反。 调制的方式：1.直接调制用电信号（调制信号）控制注入调制电流，实现直接调制光源的输出光强2.外 调制用电信号（调制信号）通过外腔调制器对光的强度（包络）、相位或频率进行调制 根据调制原理的不同将其分为：强度调制器、相位调制器、马赫■曾德尔幅度调制器、QPSK光调制器、电吸收波导调制器光开矢分类： ?《着的作用是出境阳O ; I 丁我料制门恥澈比曙<10）怖朮膜?或迪;过外调制曙 谓劃LD的相也* 址海魅世电信齡转金为龙信号*以锻在光纤中恂埔1? 光接牧机时件用址把輕光幷怙输后时锻爲比倍号转变为电信号.对忒放人升駢调出腹呈肾偌号? 光中绅醤的作用是对经她纤转輪糞减后的信号进it敲大.尢中堆:s有址■电■光中an棒和全光中ShBh如需対业香进行井L1J和摘入?叮便用光?电?尤中讎赛；如只要求对光倍号诜讦放人“刚可且便用比放人尤纤足尢倍号转输的介朋； 第三章 连接器：是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件 连接损耗包括：1 ?固有损耗2.外部损耗 对连接器的要求：连接损耗（插入损耗）小；回波损耗大；多次插拨重复性好；互换性好；环境温度变化时，性能保持稳定； 并有足够的机械强度； 连接器的基本结构包括接口零件、光纤插针和对中三部分。 两插头与转接器的连接有：FC型、SC型和ST型 接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。接头连接方法：1 ?热熔连接2.机械连接3.毛细管粘结连接 耦合器的功能是把-个或多个光输入分配给多个或一个光输出。 厂电光幵尖 声光幵尖 1. 遽接靠和跳規的作用址杆A?按头的f卜用只址什么丁 菩;連接髀眾把两牛允纤端面结合在…起?以实现光軒与光歼之间可拆卸粥动）连! I的黯乩“跳线“II归涣端设备郸光砂IR及各评光无潭黯件之冋的耳述以构诫光歼椿辅乘仏接头是靶画牛光if端面魅合吐起.以丈规蛙°」址纤之间的液久性m妊新 z料合器的仆用址卅么丫它宥哪儿种？ 浮一博誇解的比莊応耙卜哦枣伞茫輪入佔乩给名个或*兀綸门? 3. 対光的羽嗣（（嘟网种?简述它KJ的区恥 答:调制有直播调制和外制制两种方式?藏者是信号直搔谓制光瘴的输也光强；后畔是蒂号通过外训制器对连绫输们旳进存调制? L光开共的作用是什么？J屡分为哪两知 答：光开矢的件川聚转按见路?实现把倍号的旳撫’ 址开笑可以分为两大类；一类疑利谢电磁铁型进电机IS动光纤或透懂来实规光路转换m机檀式）t开尖?近来用现的犠机械兄开尖，采用机协光开轴翩?川乂能象波导开尖那『览血征单片磋掏良上.mwm有发瞬前途. 期?谈光开黄是利用同体物理效应（如电光、雄光、鳩光和声光效应）时固林丸开尖? 5. 商述紙跚离器個作用? 答;光稱离觀庭一棘只朮许卑力向件兽紙的畧件*逋常用?于消除反则此的影杯使第挾工作隐定. 6. 简述此环形器的作用? 答:光坏行器除了也娃一种单向持输器件.龙要用于单纤収向传输系统和光分插疑川器 7. 蔺述弁质韓阴常滤液落聊复用粘的作用” 脊:牡由四分之一》长用鸽歩匕介质膜惘彌电介质檬申，M有从臨门I投的两个睜朗丄反弗的波都具有拍扎干疹的特性U0谊羡为180 S ），醫过儿L :这理的氏射石.递剜光强度将恨小.而反酣蔡戳将达到X介厳釉膜血滤確嚳解复用番就是利用光的于涉效应选择波K.连续反射光在丽表翊歎干涉复舍，在…定的枝民范幽内产生高能童的反射址汕社这r耘国之外，则反射叭 光发射机的另键器件是光源，最常用的光源是：LED ——发光二极管、LD ——激光器光纤通信对光源的要求 1. 光源发射的峰值波长，应在光纤低损耗窗口之内； 2?有足够高的、稳定的输岀光功率，以满足系统对光中继段距离的要求； 3.电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高； 3 ?单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率； 4.易于调制，响应速度快，以利于高速率、大容量 数字信号的传输? 5.强度噪声要小，以提高模拟调制系统的信噪比； 6.光强对驱动电流的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。 光发射机类型 「应接调制式光发射机1「模抢光发射机 光发射机类型- - L光外腔隅制式发射机」L数字光塩射机 LD工作原理： 若注入激光器电流增加到一定值（阈值）后，使受激发射占主导地位，此时的P-N结区成为对 光场有放大作用的区域（称为有源区），光场迅速增强，从而形成激光发射，并在其内部光学谐振腔的作用F形成单色性和 方向性好的激光束输出- LD发射激光的二个条件：1.向激光器注入电流使粒子数反转2.具有光学谐振腔并建立起稳定的振荡 §根据激光器的结构不同分为： §同质结半导体激光器 §异质结半导体激光器 §量子限制激光器 §分布反馈激光器（DFB） §垂直腔表面发射激光器（VCSEL） §掺餌光纤激光器 §波长可调谐半导体激光器 1.半导体发光基理是，在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。如果占据 高能带（导带）Ec的电子跃迁到低能带（价带）Ev±，就将其间的能量差（禁带能量）Eg=Ec-Ev以光的形式放出，其波长由能带差所决定。能带差厶E和发出光的振荡 频率V。之间有E =hv的矢系。 2.光探测器的原理是，低能带上的电子吸收入射光子的能量后被激励跃迁到较高的能 带上，在半导体结上外加电场的作用下，在外电路上可以取出处于高能带上的电子，使光能 转变为电能。 3激光器起振的阈值条件是受激发射使腔内获得的光增益正好与腔内损耗相抵消。 4. 激光器起振的相位条件是谐振腔内的前向和后向光波发生相干。 5?激光器的阈值电流和输出功率对温度很敏感，所以在实际使用中总是用热电致冷器对激光器进行冷却和温度控制。 6.半导体激光器的基本特性有阈值特性、温度特性和波长特性。 7.LED和LD的主要区别是'LED本质上是非相干光源'它的发射光谱是半导体材 料导带和价带的自发辐射谱线，所以谱线较宽；而LD是相干光源，它的谱线很窄。 LED不是阈值器件,LD是阈值器件。 刮也】：设撤光器诸振睨氏鹰为匚坍监弁販折射—丿一典樂僅为口3.5,引起30鲁界面反射?由于堆捋 弁就内T波化”力i的槌数倍愼尊于全K厶駅而有 久Z ----- n i = L 2?（12,5） 利用/中”，代入式仏瓷5）可以對亘 trie 2A7 式中是光的谀Kfll频率，匸为自由空间光笛"2丄55pm. JI = 3J阿汕=l 354 .闍杯右】300 亦！个浹根? L前述工导体览丸廉网? 梓；在导体发死晶比扯?在掏成半导愉瞻的锻子内郁■存在着杯同的能氛如聲占据荷能触导带】吕的电子肤迁到低龍帝（价蒂）瓦上.就梅其间的SE童待（鑽帶能 F =2—讪灯就. 量）Cg 武滾二Lh能带评AE册抉定*離谐篦人￡和 发出光的拯蒲翰準％之同有AE = /13的尖務. 2. 简述津比棉和吐探陇器的木质区忆 &:托擺测探的療顼是，低堆带上加电子吸收入射比子的能量后械激励跌迁到较高的能帶上.在半导悴结I外即电场的作用下，在外电踣I可Utcuitt于高能帝上的亀手F便光能转寰为迅皑.血澈光器的帧理是格电鑽吏为光魄?这就是说他們的車就区別* 3. 激光器起振的阖値*件绘件么？ 答:at兆黑起乘的闽值事件昱空就圾射住府内获符的比嗜补止対与胖内孔何7抵附? t激光器社抛吋村忖*杵堆件么字 答:諏光养起振船相拉齧件足谐振腔内的仃向和后向光跛发生相干 5. 宾薛便用中为什么息是用熱电敦冷黠对熾樂器遥仃冷知和鮎麼控制？ 祥:激肥器时阖伯电流押输用劝罩对温憧很敏感?场以在实际憧用中总是用拌屯竝挣强対派荒孵进疔冷却和温度控制? 6. 半的从木特性是什么？ 答:半导体激比器府皐申特性有鶴值特性*祈度特性和植K■特性. 7. 師述DFH滋光器时工件畝理. 普:DFB激托器的工作畝理与F-P脾1D的工作感理平同* F-Pfl?的反射只套生在解理端面，在聘悴的任一点.都绘这战端面反舸的左右忏液的干海 而DFB内部貝有一牛对涼氏有透掃性的听射光債，从而粳只育滿丄布按格祓心条怦附光蔽才能建/也掘给 DFB激光器在内的毎一点都脊反射，其肿休损怦与轨棋有尖.增益曲踐胃先轴模盘具有最小撕化的曲我城能的欖斤蛙赵炭，刿H变成左樓。其它粕卿模式由于其插耗牧大.不能i&MM值.因而也不会从自就辐射中建立起振荡.览蚁樓霹帝的功辜通常占血皱射功率的彼小比倒』丨 乩LED和LD的主壁区琳姑什么？ 答:曲租LD时主要区别是，L団車哽上誥非相干光源丫它曲混射桂ifi是半导体材料导殆和价谐術巾境辐射诸线、所以诸线姣世;血川足梢〕片：蹴它的谱线很窄. 9. LFI）徒劃値掘件吗？n ；Lf-D不址阙他踹件* LD绘側值器件。 第五早 光纤通信中最常用的光电检测器是： 1. PIN光电二极管 2. 雪崩光电二极管（APD） PIN和APD探测器的主要区别是APD利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增，所以APD能够提供内部增益， 而PIN却不能。 APD特点 1-灵敏度 2. 能提供内部增益 3. 能承受高的反向偏压，从而在PN结内部形成一个高电场区。 4. 工作速度高，已广泛应用于光通信系统中 5. 本征相应带宽宽，可达20GHz 光探测器的作用是利用光电效应把光信号转变为电信号。 光接收机的作用是把光信号转变为电信号，并放大、整形、再生成原输入信号。 数字光接收机由前置放大器、线性放大以及数据恢复三部分组成。线性放大由主放大器、均衡器和自动增 益控制电路组成，数据恢复又由判决电路和时钟恢复电路组成O 通常数字光接收机要求BER是10』。 接收机灵敏度定义为保证比特误码率为10』时要求的最小平均接收光功率（Prec）。 在实验室里观察码间干扰是否存在的最直观、最简单的方法是眼图分析法。 例雁h Si FDI光电二廉管具有直睦为0 4??的址按收胸根.当披艮YOU n环的童LJttl ?jFft03mWcm-2产唯備上□冉的址电流.馬?谆亡的灵威度鞠盃子故畔亠 f— 0. ImW cnii?向叹入肝功於为 化二A/二加().0 去0八(0」x 1 (T* Wcnf°〉二L26x 1 (尸W 或0p1 灵敏進: R 二Uqj 巴二(566x\ (户 A )/(I +26<107W) =(M 弘 W J \(6.62：6心0忖讥」(L6X HO = G Q% 1() ,，19 C )V70()xl(K 9m A 昼了时： =R hc -(O.45A W 1 例题2: PIN 光电二极件的分布电容是5涉由电子■空穴渡趙时何限制的上升时间是2ns,计口 3胡 带桃和不会0苦珞加上升 时间的圮人0我电乩 f 台由式(5?2. 6用到由电了空穴波趙时河限制的3dB 带宽是 n 25 Q/3dB —一 = G= 175MHz J 9 Y 1 八 q 为了不便RC 上升时间显■&的上升时fib 由式(5. 2.10)抉定 匕升耐间皿小于裁 迹时间的四分之一. 即人RC = 2.2/?LCd < %/4 = 2/4=0.5ns ?由此可以确定最大负拔电 阳为 R L - 46Q. 例趣3 : InGiiAsAPD 没右借增时(**-1八波氏1- 55屮0处的显f 敘率为创仏肖反向 偏置旳的俗境系数是12.假如入射功率为20 ill.光生电茨是多少？ “市増系数是12时.灵放段又是多少? 歡UJST 效率液不的灵破血 绘 R 」必-06 (14丄4?上)(1?5； )x1() 0 ?5A w- he (6.626XI0 34) ( 3X10K ) 假如没右倍増时的允电滾是/财?入射光功率是化?根据定义?灵放厘是 R = /ph () /斥 n .因此初 始比生 电流是 /pho = RPg = 0.75 ( 20X10-9) =1.5X10-8A . 当有偌增时的光电流:gh = M/卩同=12 (1.5x10 8A ) = 1.80X10 7A 或齐)《OnA, 伽系数】2时的灵敏麼:R*= %/斥n = MR = 12x0.75 = 9.0A W I 例AS h Si APO 在830 nn 没有倍集即 时的J8子效率为70%,反偏工作倍站系数 J/=1W-当入射功率为10曲时.比电流是多少？ 解：没有俗増时的灵敏度： 没有 倍用时的M 始 比电流: /ph0 = RPg =0.47 (IOxl (r 9 ) =4.7nA 舫斤的朮电流 ：7ph = “ jho 二 100x4.7 = 470(nA) 0. 47g\. 弟八草 1 ? 全光传输中继器和传统的再生中继器的主要区别 是： 传统的再生中继器要完成光■电■光转换过程；而全光传输中继器不需要光-电■光变换，它直接对光信 号进行放大。 2. EDFA 和光纤喇曼放大器哪个是集中式放大？哪个是分布式放大？工作波段是什么？ EDFA 是集中式放大，光纤喇曼放大器是分布式放大。 EDFA 工作在C 波段，光纤喇曼放大器可以在光纤 R = q0 = Q.70X U6X]O -0.47A W- (6.626 X10-34) ( 3X1 o 8) 的全波段工作。 3. EDFA和光纤喇曼放大器的增益频谱由什么决定？增益介质有何不同？ EDFA的增益特性与泵浦方式及光纤掺杂剂有尖。 光纤喇曼放大器的增益频谱只由泵浦波长决定，而与掺杂物的能级电平无尖，所以只要泵浦波长适当，就可以在任意波长获得信号光的增益。 EDFA的增益介质是掺钳光纤，光纤喇曼放大器的增益介质就是传输光纤本身。 4 光放大器对不同传输速率的数字和模拟信号都能放大。对PDH和SDH信号都能放大。对调制方式没 有选择性。 5 光放大器噪声指数定义为光放大前的光电流信噪比SNR in与放大后的光电流信噪比SNR out之比。 6 EDFA噪声指数的理想值是3dB。 7 光放大器可同时放大多个WDMI道吗？有无限制？ 光放大器可同时放大多个WDM信道，只要WDM波长在光放大器的增益带宽内。 8 要想把半导体激光器(LD)变为半导体光放大器(SOA)，必须把解理面的反射损耗减小到足够小。 7光放大器有四种主要用途： (1) 在长距离通信系统中，取代电中继器做在线放大器； (2) 把它插在光发射机之后，来增强光发射机功率； (3) 为了提高接收机的灵敏度，也可以在接收机之前，插入一个光放大器，对微弱光信号进行预放大，这样的放大器称为前 置放大器； (4) 光放大器的另一种应用是用来补偿局域网(LAN )的分配损耗。 10. 训上纤的谕入牡上揪$，轴口I忖是恫皿；汕U冏用石楚处以暇的放人「1交 轴射吨Lh J”4,葩PZ?3林严* 穴瞎ii,> 乂虻％少， 坍；m>\増苻崔=60x10/300 = 200 ，或 G dB=101og (A it/A n) = 23dB. 令零圾放人R反翩射嘅商阳率则'FHFA卿益为 S B= lOlog〔(儿I i P ASE)〃器1 二23dB ? 清注議.以止结果是单枷反允的増益?不绘整个EI呵帝宽内询増臥 屮（爲it 采黒宙尊挣怙訓尉囁酢训出砂器诵哥丑爭垦E 別好玉谢WJW?巧朝詳并胡目豕佛衲東 專心傷?報馬尊电评刚曲?堰讯滋捕币出濫淸耶髯母?嚅舉*一星首心畀捋护#?#珮斶聊转丁 5〔尉曲塞翌LU ?匾B （畀云矗少册謝融那魅俸陆料U 茶审憲曹義宴撫購的（卸!时【⑴打叫 uoispia-a-JL ?拥丄初购窶1111也吋MJ 丄更曲P ■ftf 运曲啊來时（to ，MhlO}”|IH 列棘戦卞PWUO ）宙耳％则來年爭血用再昏自 ■MW 丑讯耳Hfel 吐（酬出阳耳岳肆气NWftf 頁￡闔￥$也刑篦音部51狗刖暈?出 頁離別怖斤片（4）班刃斟讨叫狀￥山一帧申耳取旦喜蠡那心僅曲’媾针捋押丰测丄￥:昜 二醴隼壷无用尊％马如孙器丑：城鎚豪阜產王阳莓倉剧:阳尊稟册瞽罗利乜 ?啊ZJIK M 刑聊〔I 帶越谡鼎」HQS : S ￡雨懒零HFH*箫士 IIC1S9 筍杀扫站讹甘嗣&业屈?甜带卅圈?丄唯目勒丼刃■隆揣创暉宵含轲諒. ”詔”霽軒里’劭1家界?审01爭垃噩主同临現二轴用佛剂齊朋LI 骗创愧;昜 上弩昌评関包期泗魄S 7心引〔吐帽昶黠磋”谢黒客聲丘联出协FM ］刖珮裁储 协變聊却旱里 義來宦翼蒂5点聽讪到事fhTr 人MX 團，翠咪俾闔丫讪醫側琳睜耳!出讨補 」珮詩朋SHf 製會澤蚁BF 呂別捉背：屮一鶴林台创雷那就册甩聲（HDS ） 瘁脚JDS M 1 ■自岁申询離闿酉耳蝌個旳* t ［ld>燿瞬瞬斗绘甜 二母仲合尉萍’瞩聊瞬# '超區轴卿爭5 ［）締碾髯星合冒曲刑晋￥孑冊“I :蛹 応翩00/WI 井掳￡ 料枫4舉來川册零星 掘緒懈融*艮牺帚剁宵劇褂岡鹽* '降泵川射：川加盘偲爆醫旦昏鄂酉别吉碑秫髯阜:运 ；囿胆站秤皆IJ 訂囲皿来耳萍号曰7 個鶴孵M|帕愉轴训卅申討M 率番駆琨星?爲协I 11<||?「；」：“ ■仁理聊毎齐 ?瞬删聊簞囁解■颈酬圳締孤牟各即诽解值右越宙書畔UT 昜 ；熾隐土韓善芋” Ewb 」肚狂密罗”l ￡S8S9￡ = SH 01xH￡rz /6_01 =丄严丄 w #得巒’■ 01 ■ I ■ /颈舉承押畴日? SsH01Xt￡ : ￡￡T = 溥珂谦右兀係巧网別“【” & 嘟应叫寧與就裁皋刨啟?cm 轴昨荀华科戟由阿’幡帥靳障压库於驚阳蜜隔 直片蚩 /H 口 0 网 2 沁n 二/ uirl 38*0=匕 JtTI :划 第八章 1?光纤通信系统的基本结构有哪几种？点 对点结构、树形、总线型、环形、星形等 2 ?试画出点对点光纤传输系统的构成。 (b )全光中继系统 3 ?什么是损耗限制系统？什么是色散限制系统？损耗限制系统：损耗是影响系统传输距离的 主 要因素的系统色散限制系统：色散是影响系统传输距离的主要因素的系统 4什么叫功率代价？功率代价因素有那些？ 发射机发射的光信号偏离理想状态的情况下，将引起接收机最小接收平均光功率的增力口，这 个增加的功率称为功率代价。 产生功率代价的因素有：消光比、强度噪声、定时抖动、光纤模式噪声、 LD 的模式分 配噪声、LD 的频率碉啾、反射噪声等。 5. 如何进行系统的功率预算？ P P I P out rec tot m (8.2.1) 7. 线性系统的上升时间怎样定义？与系统的电带宽矢系怎样？ 上升时间定义为系统在阶跃脉冲作用下 ，其输出的幅值从 10%上升到90%所需要的 响应时间。 对于任何线性系统，上升时间都与带宽成反比 ，只是f 的值可能不等于0.35。 8. 多模光纤的上升时间有那些有因素决定？并说明它们之间的尖系。 9. 某光电探测器3dB 带宽是500MHz ，计算它的上升时间。 10. 在一个单模光纤传输系统中，发射机与接收机的距离是 80Km,如果发射机的上升 时间Ttr 为0?30ns,接收机的上升时间Tree 为0.35ns 光源的谱宽△ A=0.15nm,光纤的平均 色散参 数 D=1.9ps/(Km.nm),试计算: ⑴系统的上升时间； ⑵系统的光带宽。 ( 光?电? 光 米系 统 点对点 光放大 A 光放大L 光接 收机 光电光中 继器 I 光接光发I ］收机坷机t 式中Lst 是通信信道的所有损耗功率， dBm ，L?和Fm 的单位用dB 表示 Pm 为系统的功率余量 ，Pout 和Prec 的单位为 光电光中 继器 L I 光後光安| 0 I 收机瞬 叫_ L 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 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 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 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） 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 - 1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。 A. 高增益 B. 低噪声 C. 低增益、低噪声 D. 高增益、低噪声 2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出 的光为______，这个电流称为______电流。 A. 自发辐射光，阈值 B. 自发辐射光，阀值 C. 激光，阈值 D. 激光，阀值 3) SDH线路码型一律采用______。 A. HDB3码 B. AIM码 C. NRZ码 D. NRZ码加扰码 4) 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 μm B. 1.05 μm C. 1.27 μm D. 1.31 μm 5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。 A. V＞0 B. V＞Vc C. V＞2.40483 D. V＜Vc 6) DFA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) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。 A. 488 ns B. 2048 ns C. 488 μs D. 2048 μs 9) 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 10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。 A. TE0 B. TM0 C. TE1 D. TM1 2. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分） 1)GVD (群速度色散) 2)STS (同步转移信号) 3)ISDN (综合业务数字网) 4)AWG (阵列波导光栅) 5)OC (光载波) 6)WGA (波导光栅路由器) 7)GIOF (渐变折射率分布) 8)OTDM (光时分复用) 9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。首先用信息信号调制一个比基带信号最高频率高几倍的载波，然后用该载波信号再去调制光波。因为信号是用光波传输的，载波对光波而言只扮演着副载波的作用，所以这种技术就称为副载波调制。 10)DBR (分布布拉格反射) 2.OTDR光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer).OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。 3.光孤子通信 光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地（在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变）在光纤中传输。 4.粒子数反转分布 在热平衡状态下，粒子数按能态的分布遵循玻耳兹曼分布律：处于高能态的原子数N2总是远少于处于低能态的原子数N1（N1 >> N2），并且能级间距越大，两能级上原子数的这种 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 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 光纤通信试题 1、为什么说1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑？ 2、电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。画出电波和光波的频率、波长分配示意图。 3、光纤通信的优点有哪些？ 4、光发射机的功能是什么？ 光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用辗合技术把光信号最大眼度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射帆的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的持性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率相波长稳定，器件寿命长。 5、目前光纤通信中广泛使用的光源有哪些？ 半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。有些场合也使用固体激光器。 6、直接调制和间接调制(或称外调制)光发射机的性能差别如何？ 直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。这种调制器是利用电信号改变电光晶体的折射宰，使通过调制器的光参数随电信号变化而实现调制的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 7、目前广泛使用的光检测器有哪两种类型？简述它们的性能差别。 在半导体PN结中加入本征层的PIN光电二极管(PIN—PD)和雪崩光电二极管(APD)。 8、数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统相比具有哪些优点 ①抗干扰能力强，传输质量好。在模拟通信系统中，噪声叠加在信号上，两者很难分开，放大时噪声和信号一起放大，不能改善因传输而劣化的信噪比。数字光纤通信采用二进制信号，信息不包含在脉冲波形中，而由脉冲的“有”和“无”表示。因此，一般噪声不影响传输质量，只有在抽样和判决过程中，当噪声超 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 ）； 一、填空题(每空格0.5分，40空格共20分) 1、光纤通信系统按光纤的模式可分为_______和_______通信系统。 答案：单模光纤、多模光纤 2、光纤通信是以_______为载频，以_______为传输媒质的一种通信方式。 答案：光波、光导纤维 3、本地传输网采用的主要传送技术有_______、_______、_______等。 答案：SDH、PDH、微波 4、对于4 节点STM－4 二纤环，若为双向复用段倒环，环的最大可保护的业务容量为_______ 个E1 信号。 答案：504 5、传输设备使用标称电压________伏。 答案：–48V 6、传输设备接地应该_____极接地。 答案：正(或+) 7、STM－N 帧中再生段DCC 的传输速率为_____；复用段DCC 的传输速率为_____。 答案：192kb/s、576kb/s 8、在主从同步数字网中，从站时钟通常有_____、_____、_____三种工作模式。 答案：锁定上级时钟模式、保持模式、自由振荡模式。 9、SDH的四种开销分别是：（再生段）开销、（复用段）开销、（高阶通道）开销、（低阶通道）开销。 10、目前联通本地网广泛使用光纤的种类为（G.652）常规单模光纤，在1550nm 处实际的衰减为（≤0.3）dB/km。G.655光纤为（非零色散）光纤，将零色散点移到（1570）nm附近，适用开通DWDM系统。 11、根据维护过程中不同阶段的不同要求。维护限值可分为四种为（投入业务）限值、（维护）限值、（修复）限值、（不可接受退出业务和恢复业务）限值。 12、4、SDH网络管理结构目前实际运用可以分为（网元层NE）（网元管理层EM）（网络管理层NM）三层。 13、SDH系统的VC-12通道的在线监测采用的方式是（BIP-2）。 14、在SDH传输系统中，指针的调整会引起（抖动）。 15、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用(1310 nm)波长，长距离通信宜选用(1550 nm)波长。 16、2Mb/s 速率DDF连接器有(75/75欧姆)不平衡式和(120/1120欧姆)平衡式两种类型。 17、某光接口的类型为S-4.1，其含义为(短距离，速率为622Mb/s，传输光波长为1310nm,G652光纤)。 18、2Mbit/s速率通信电缆的允许哀耗dB， 参考答案：6dB。 19、计算中继电缆的允许传输长度公式。 参考答案： 电缆衰减常数架的插入损耗 电缆衰减－ 设备端到端之间的允许DDF； 20、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用nm工作波长，长距离通信宜选用nm工作波长。 参考答案：1310nm、1550nm。 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。 偏振模色散受限的最大理论传输距离 B 当比特率大于10Gbs 偏振模色散必须考虑降低光纤偏振模色散值 改进光纤的几何形状导致裸纤的旋转 10 PMD ps4 km 25 Gbs 10 Gbs 40 Gbs 30 180km llkm lkm 10 1600 km 100 km 6km 05 6400 km 400 km 25km 02 40000 km 2500 km 156km 光纤的光学及传输特 性参数之一------偏振模色散受限的最大理 论传输距离光纤的基本参数固有和非固有的偏振模色散原因包层 中心为椭圆包层偏心进入气体侧压涂层椭圆涂层偏心非固有 原因侧压弯曲扭曲光纤的光学及传输特性参数之一------偏振 模色散光纤的基本参数定义光纤作为单模光纤工作的最 短波长工作波长超过此波长时只能传输基模此时光纤为单模光纤工作波长低于此波长 时除基模外高次模也可传输此时光纤为多模光纤光纤的光学及 传输特性参数之一------截止波长光纤的基本参数弯曲损耗 宏观弯曲损耗是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时所 引入的附加损耗微观弯曲损耗是指光纤受到不均匀应力的 作用光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗光纤的光学及 传输特性参数之一------弯曲损耗光纤的基本参数衰减系数 色散系数截止波长弯曲损耗 1310nm波长处036dBkm 1550nm 波长处022dBkm 1310nm波长处 0ps nmkm 1550nm波长处19ps nmkm cc1260nm 以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减005dB 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） 1.1966年由英籍华人高锟和霍克哈姆提出可以使用 光纤作为传输介质。 2.在光电二极管中只有入射波长λ< λ（>,<或=）的光入 c 射才能产生光电效应，所以 λ称为截止波长。 c 3.分析光纤中光的传输特性时有两种理论：射线光学理论和 波动光学理论。 4.光纤与光纤的连接方法有两大类：一类是活动连接，另 一类是固定连接。 5.单模传输条件是归一化参量满足归一化频率 V≤2.405 。 6.LED和LD在结构上的最大差异是：LD具有谐振腔。 7.光发送机主要由光源、驱动电路和辅助电路组成。 8.接收机中存在的噪声源可分为两类：散粒噪声和热噪声。 9.光放大器是基于受激辐射原理，实现入射光信号放大的 一种器件，其机制与激光器完全相同。 10.是无源器件的输入和输出端口之间的光功率之比。 A 插入损耗 B回波损耗 C反射系数 D偏振相关损耗 11.指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用 到一路上的技术。[ B ] A 光波分复用技术 B 光时分复用技术 C 光频分复用技术 D 码分复用技术 12.若输入光发射机的信号全为“0”时，输出光发射机的平 均光功率为 P；输入信号全为“1”时，输出的平均光功率为 P，则消光比EXT的表达式是。[ C ] 1 A 0110lg P P B 00110lg P P P + C 1010lg P P D 10110lg P P P + 13. 波分复用光纤通信系统在发射端，N 个光发射机分别发 射 。 [ D ] A N 个相同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 合到一 起，耦合进单根光纤中传输 B N 个不同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 变为波 长相同的光信号，耦合进单根光纤中传输 C N 个相同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 变为波 长不同的光信号，耦合进单根光纤中传输 D N 个不同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 合到一 起，耦合进单根光纤中传输 14. 决定了光纤放大器所能放大的波长。 [ C ] A 光纤传导模式 B 光纤的衰减 C 掺杂到纤芯中的稀土离子的特性 D 光纤纤芯的直径 15. STM-4的速率约为 Mb/s 。 [ B ] A STM-1 155 B STM-4 622 C STM-16 2488 D STM-16 9953 16. 当使用雪崩光电二极管时，由于倍增过程的随机特性所产生 的附加噪声，称为 。[ ] A 散粒噪声 B 暗电流噪声 C 量子噪声 D APD 倍增噪声 19. 掺铒光纤放大器中泵浦光源的作用是 。[ ] A 叠加加强信号光 B 叠加削弱信号光 C 使掺铒光纤处于粒子数反转分布状态 D 对信号光进行调制 《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)。光纤通信试题汇总
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