光通信复习题参考答案
一、填空：
1、通信系统的容量通常用带宽距离积表示，对于光纤通信系统，若仅从光纤的角度考虑，容量受光纤色散限制。
2、G.652光纤有三个低损耗传输窗口，分别为850nm、1310nm 与1550nm 。
3、多模光纤的色散主要是模式色散和色度色散，单模光纤色散主要包括：(1) 材料色散，(2) 波导色散。
4、在阶跃折射率分布光纤中，只传输单模的条件是归一化频率V小于2.405 ，此单模为基模。
5、在光纤通信系统中，光功率通常用dBm来表示，如果耦合进光纤中的光功率为-13 dBm，则相当于0.05 mW光功率。
6、光纤从横截面上看由3部分组成，即：(1) 纤芯，(2) 包层，(3) 涂敷层。
7、光纤的数值孔径代表光纤的接受和传输光的能力。(P17)
8、光缆中护层的作用主要是避免光纤受机械和环境的破坏。(P37)
9、色散位移单模光纤与G.652光纤的不同之处是其工作频率为1.94×1014HZ,目的是将零色散区域移到损耗较低的波长。
10、从通信的角度看，单模光纤与多模光纤在性能上的主要区别为单模色散小，通信容量大。
11、在光通信中，表征光纤性能的两个主要参数是（1）色散，（2）损耗。
12、非零色散位移光纤与色散位移光纤的区别是工作区域有适量色散，其目的是抑制非线性效应。(P35)
13、渐变折射率分布多模光纤相对于阶跃折射率分布多模光纤的优点是色散较小。(P14)
14、在由于光纤通信中采用介质波导来传输信号，而且光信号又是集中在纤芯中传输的，因此光纤通信具有很强的抗电磁干扰能力。
15、从折射率的角度对光纤进行分类，可分为：突变性多模光纤和渐变性多模光纤
16、量子效率是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。(P62)
17、单模光纤的群速度色散导致的光脉冲展宽与（1）光源的频谱宽度2）调
制带宽关。
18、从光纤的集光能力考虑，希望数值孔径越大（填“大”或“小” ）越好，而从通信速率角度考虑，则希望数值孔径越小（填“大”或“小” ）越好。
19、单模光纤有色度色散及偏振模色散,后者一般只在高速系统中才考虑。
20、渐变折射率分布光纤同普通多模光纤相比，可以减小色散，进而提
高带宽。
21、光纤损耗主要包括：辐射损耗、散射损耗和吸收损耗。
22、群速度色散补偿的方法有：（1）基模色散补偿光纤，（2）色散补偿光纤光栅，（3）激光器啁啾调制。
23、大有效面积光纤的优点是降低单位面积的光功率，从而减少非线性效应。
24、阶跃光纤中，在包层和纤芯分界面上形成全反射的条件为θ1<θc。（角度关系）
25、处于高能级E2的电子，在未受外界激发的情况下，自发地跃迁到低能级E1，从而发射出一个能量为hf（= E2－E1）的光子的过程称为自发辐射。
26、形成激光振荡的三个条件是：(1) 粒子数反转分布，(2) 激活物质置于光学谐振腔中，(3) 对光频率和方向进行选择。半导体激光器只有当注入电流大于阈值电流时，才能产生激光。
27、数字光接收机的性能由灵敏度决定，它定义为在保证误码率的基础上，光接收机所需的最小平均接受光功率。
28、光纤耦合器是实现光信号分路/合路的功能器件，是对同一波长的光功率进行分路/合路；波分复用/解复用器的功能是，将若干路不同波长的信号复合后送入同一根光纤中传送，或相反的作用。
29、在以半导体激光器为光源的光发送机中，将电信号转变为光信号有两种调制方式，分别为直接调制与外调制。
30、光电检测过程的基本机制是半导体材料的光电效应，当入射光子能量超过带隙时，每当一个光子被半导体吸收就产生一个电子—空穴对，在外加电压建立的电场作用下形成光生电流。
31、波分复用器/解复用器有(1) 布喇格(Bragg)光栅，(2) 法布里—帕罗(Fabry-Perot P-F)滤波器，(3) 马赫—曾德尔(Mach-Zehnder M-Z)
干涉仪等多种。
32、对强度调制器性能的要求有（1）调制速率高，（2）无信号失真等。
33、PIN光电二极管与普通PN管相比，其优点是：（1）光电转换效率高（2）响应速度快。
34、量子噪声强度与平均入射功率有关，热噪声强度与（1）温度及（2）负载电阻有关。
35、当温度升高时，半导体激光器的波长向长波长方向移动，输出功率降低（增大或降低），这是由于阀值电流增大及外微分量子效率减小引起的。
36、在以半导体激光器为光源的光发送机中，采用直接调制，会产生电光延迟，增大脉冲展宽。
37、N型半导体是在本征半导体中掺入 5 价杂质形成的？PN结中的载流子存在（1）扩散运动与（2）飘移运动两种运动。
38、量子噪声强度与平均入射功率有关，热噪声强度与（1）温度及（2）负载电阻有关，从接收机灵敏度的角度考虑，希望采用高阻抗前端。
39、数字光接收机中“均衡器”的功能是对光/电转化和放大后已畸变(失真)的电信号进行补偿；“时钟提取”出的“时钟”用来逐个地对码元波形进行抽样判决，以得到原元发送的码流。
40、PIN光电二极管与普通PN管相比，其优点是：（1）光电转换效率高，（2）响应速度快。APD光电管与PIN光电管的区别在于APD 具有倍增效应。
41、P型半导体是在本征半导体中掺入 3 价杂质形成的？PN结中的载流子存在（1）扩散运动与（2）漂移运动两种运动。
二、计算题（光速C=3×108米/秒）
1、某阶跃折射率分布光纤的纤芯折射率为n1=1.5，包层与纤芯的相对折射率差Δ=0.003，纤芯直径2a = 7μm，试问：
(1) 该光纤的第一高次模的截止波长λc =?
(2) 当分别用波长为λ1 = 0.85μm及λ2 = 1.3μm的光波激励该光纤时，能否实现单模传输？
[解]:
(1)
由Δ=(n1-n2)/n1=0.003
得n2=1.4955
NA=(n12-n22)1/2=0.116
λc=2πaNA/2.405=1.06(μm)
(2)
λ1<λc ，多模
λ2>λc ，单模
2、某多模光纤，纤芯直径2a = 50μm，纤芯折射率为n1=1.450，包层折射率为n2=1.448，则：
(1) 计算光纤端面的最大入射角。
(2) 当工作波长为λ= 1.55μm时，可激励多少个模式？
[解]:
(1)
NA=(n12-n22)1/2=0.07613
而NA=n0sinθc
故θc=0.0762
(2)
V=2πaNA/λ=7.715 (μm)
M=V2/2=29.76
[答]：30个
3、某多模光纤，纤芯直径2a=50μm，纤芯折射率为n1=1.450，包层折射率为n2=1.448，则：
(1) 计算光纤的数值孔径；
(2) 当传输速率为15.0Mbit/s时，最大允许的传输距离是多少？
[解]:
(1)
NA=(n12-n22)1/2=0.07613
(2)
根据Nyquist准则:
f3dB=15(MHz)
而f3dB=441/Δτ
Δτ=441/ f3dB=29.4(ns)
最后用Δτ=L/2n1c*NA2
得L=4.413(km)
4、某阶跃折射率分布光纤的纤芯折射率为n1=1.50，包层折射率为n2=1.49，现有一光波在光纤端面轴线处以15?的入射角进入光纤，试问该入射光线能否成为传导模？
[解]:
由NA=n0sinθc
得θc=arcsinNA
=arcsin(n12-n22)1/2
=0.17379=9o57’27”
15?>θc
[答]:不能
5、现有下列元件可以使用：
(1)以1.55μm波长工作的半导体激光器，能耦合进单模光纤的平均功率为0.1mW。
(2) 25段光纤，每段长度均为2Km，衰减为0.5dB/Km。
(3)每段光纤之间用连接器连接，每个连接器的插入损耗为0.5dB。
(4)一台PIN光电管接收机，灵敏度为-40dBm；
现在要利用这些元件设计一条50Km长的光波系统。如果需要的系统富裕度为6dB，你认为是否还需要其它的元件？如需要，请说明是何种元件，并给出关键指标。
[解]:
P t=0.1(mW)=-10(dBm)
αf L=25*2*0.5=25(dB)
2αc=(25+1)*0.5=13(dB)
M e=6(dB)
经过传输后的功率为
P= P t-αf L -2αc - M e =-54(dBm)
P r- P=14(dB)
[答]:还要一台增益至少为14dB的放大器
6、现有下列元件可以使用：
(1)以 1.3μm波长工作的半导体激光器，能耦合进单模光纤的平均功率为0.5mW。
(2) 25段光纤，每段长度均为2Km，衰减为0.5dB/Km。
(3)每段光纤之间用连接器连接，每个连接器的插入损耗为0.5dB。
(4)一台PIN光电管接收机，灵敏度为-40dBm；一台APD光电管接收机，灵敏度为-59dBm。
现在要利用这些元件设计一条50Km长100Mbit/s的光波系统。如果需要的系统富裕度为6dB，则应选择哪一种接收机？请给出选择的理由。
[解]:
P t=0.5(mW)=-3(dBm)
αf L=25*2*0.5=25(dB)
2αc=(25+1)*0.5=13(dB)
M e=6(dB)
经过传输后的功率为
P= P t-αf L -2αc - M e =-47(dBm)
需要P r<或=P
[答]:用APD光电管接收机
7、现有下列元件可以使用：
(1)以1.55μm波长工作的半导体激光器，能耦合进单模光纤的平均功率为0.1mW；
(2) 50段光纤，每段长度均为2Km，衰减为0.5dB/Km；
(3)每段光纤之间用连接器连接，每个连接器的插入损耗为0.5dB；
(4)一台PIN光电管接收机，灵敏度为-40dBm；
(5)若干光放大器供选用，每台光放大器增益为20 dB。
现在要利用这些元件设计一条100km长的光波系统。如果需要的系统富裕度为6dB，请从光功率预算角度分析，该系统至少需要几个光放大器，以及在线路中如何放置，说明理由。
[解]:
P t=0.1(mW)=-10(dBm)
αf L=50*2*0.5=50(dB)
2αc=(50+1)*0.5=25.5 (dB)
M e=6(dB)
经过传输后的功率为
P= P t-αf L -2αc - M e =-91.5 (dBm)
需要P r<或=P
设P r=P *n*A
即:-40=-91.5*n*20
n=2.575
[答]:要3个，平均放在12,24,36 km处
8、现有下列元件可以使用：
(1)以1.55μm波长工作的半导体激光器，能耦合进单模光纤的平均功率为0.1mW；
(2) 100段光纤，每段长度均为2Km，衰减为0.5dB/Km；
(3)每段光纤之间用连接器连接，每个连接器的插入损耗为0.5dB；
(4)一台PIN光电管接收机，灵敏度为-40dBm；
(5)若干光放大器供选用，每台光放大器增益为20 dB。
现在要利用这些元件设计一条200km长的光波系统。如果要求的系统富裕度为6dB，请从光功率预算角度分析，该系统至少需要几个光放大器，以及在线路中如何放置，说明理由。
[解]:
P t=0.1(mW)=-10(dBm)
αf L=100*2*0.5=100(dB)
2αc=(100+1)*0.5=50.5 (dB)
M e=6(dB)
经过传输后的功率为
P= P t-αf L -2αc - M e =-166.5 (dBm)
需要P r<或=P
设P r=P *n*A
即:-40=-166.5*n*20
n=6.325
[答]:要7个，平均放在12,24,36,48,60,72,84 km处
三、论述分析题
1、光纤通信系统的组成及其各部分的作用。
光发送机，光接收机，光纤线路，光中继机
[答]：
作用分别是：将输入的电信号转换成光信号，并将光信号最大效率地耦合到光纤中。
把由光发送机发送的、经光纤线路传输后输出的已衰减和畸变的微弱光信号转换为电信号，并经放大、再生恢复为原来的电信号。
光信号的传输介质，把来自光发送机的光信号以尽可能小的衰减和畸变传送
到接收机 。
为保证长距离传输，光纤线路中间有光中继机，将经光纤长距离传输后受到较大衰减和畸变的光脉冲信号转换成电信号，进行放大、整形、再生，最后变成一定强度的光信号继续在光纤中传输。
2、色散和损耗对通信系统的影响？多模光纤和单模光纤色散的种类？光纤损耗的种类？ [答]：
损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输容量。
多模：模式色散，材料色散，波导色散 单模：色度色散，偏振度色散 损耗种类：辐射损耗，散射损耗，吸收损耗
3、请分析光纤连接中产生插入损耗的原因。
[答]：
光纤活动连接器插入损耗的主要起因可分为外因和内因两大类.外因有横向错位、角度倾斜、端面间隙、端面质量、端面反射.它们是连接手段不完善引起的.而内因则是被连接光纤固有的不完善所引起的,即使光纤活动连接器等的结构非常完备也不可避免.典型的内因有芯径不一致、纤芯或包层的不圆整(椭圆性)、外径的波动、光纤几何中心与模场中心的偏差. 4、说明强度调制——直接检测数字光接收机的组成（画出组成框图）及各组成部分的功能。 [答]：
光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。
前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。 主放大器一般是多级放大器，它的作用是： （1）提供足够的增益
（2）并通过它实现自动增益控制(AGC)，使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号保持恒定。
光检测器
偏压控制
前置放大器
AGC 电路 均衡器
判决器
时钟 提取
再生码流
主放大器
光信号
主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。
均衡的目的：
?对经光纤传输、光/电转换和放大后已产生畸变(失真)的电信号进行补偿? 使输出信号的波形适合于判决(一般用具有升余弦谱的码元脉冲波形)，以消除码间干扰，减小误码率。
5、请分析光纤连接中产生插入损耗的原因
[答]：
光纤活动连接器插入损耗的主要起因可分为外因和内因两大类.外因有横向错位、角度倾斜、端面间隙、端面质量、端面反射.它们是连接手段不完善引起的.而内因则是被连接光纤固有的不完善所引起的,即使光纤活动连接器等的结构非常完备也不可避免.典型的内因有芯径不一致、纤芯或包层的不圆整(椭圆性)、外径的波动、光纤几何中心与模场中心的偏差。
6、请介绍一种波分复用器/解复用器的工作原理。
[答]：
波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
(自己举例)
7、简述LED与LD在工作原理、输出功率、注入电流特性及调制特性方面的差异。
[答]：
工作原理：LED是自发辐射，不需要光学谐振腔，没有阀值，LD是受激辐射；
输出频率：LED的输出光功率较小，范围较宽，LD反之；
电流特性：LED没有阀值电流，LD反之；
调制特性：LED的光谱宽度较宽，调制频率较低。
8、说明数字光接收机中“均衡滤波器”的功能。
[答]：
均衡器的作用是对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进行整形，使之成为最有利于判决、码间干扰最小的升余弦波形
9、某WDM系统共8个波长信道，在一中间节点处需对其中两个波长进行分插，试设计该OADM方案。
[答]：
在两个环行器之间接入2个光纤光栅，在两个环行器的端口3分别接入解复用器和复用器，这样就可以分下和插入2个波长信号，最后还可以通过不同组合形式的光开关，从2个波长中选取任意的分插波长。
10、请列举导致光接受机灵敏度恶化的因素。
[答]：
消光比的影响，强度噪声的影响，取样时间抖动的影响，模噪声的影响，色散展宽的影响，模分配噪声的影响，频率啁啾的影响。
11、光纤通信技术已经历了五个发展阶段，请简述各阶段系统的特点。
[答]：
第一阶段(1966年~1976)年：通信系统使用多模光纤，利用第一窗口（0.85μm）传输，这是由当时光纤和光源所决定的。实现了低速率（45或34Mb/s）、10km 无中继传输；
第二阶段(1976~1986年) ：在第二窗口（1.31μm），损耗低，而且色散为零，70年代中期开始研究长波长光纤通信。实现了工作波长为1.31μm、传输速率为140-565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为100-50km；
第三阶段(1986~1996年) ：在第三窗口（1.55μm），光纤具有更低的衰减系数，因此进一步开始开发1.55μm系统；
第四阶段(1996年至今)：波分复用(WDM)技术成为干线大容量传输的主要方案。
12、简述EDFA 的工作原理。 [答]：
能级1代表基态， 能量最低 能级2是亚稳态，处于中间能级 能级3代表激发态， 能量最高
当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。
但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2。
如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。 由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。
图 7.1掺铒光纤放大器的工作原理
(a) 硅光纤中铒离子的能级图； (b) EDFA 的吸收和增益频谱
4F 9 / 24I 9 / 24I 11 / 24I 13 / 24I 15 / 2
1.48 μm 泵浦0.65 μm
0.80 μm
0.98 μm 1.53 μm
1
2
3
光信号 1.48
1.50 1.52 1.54
1.56
2
46
2468
10
吸收
增益
波长 / μm
损耗或增益 /( d B ·
m －1)(b)
(a)
截面 / (×10－25m 2)
光纤通信复习题
考试题型 1. 填空题:10小题,每小题3分,共30分 2. 简答题:4小题,每小题10分,共40分 3.计算题:3小题,每小题10分,共30分
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. 光放大器是基于 受激辐射 或 受激散射 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。 3. 光纤通信的最低损耗波长是1.55m μ，零色散波长是1.31m μ。 4. 光纤耦合器是实现 光信号的合路/分路 功能的器件。 5. 在单模光纤中，由于光纤的双折射率特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 偏振模色散 。 6. 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为 光波分复用 。 7. 光缆大体上都是由 缆芯 、 加强元件 和护层三部分组成的。 8. 光纤通信是以 光波 为载频率，以 光纤 为传输媒质的一种通信方式。 9. 允许单模传输的最小波长称为 截至波长 。 10. 光纤的 色散 和 损耗 是限制光纤通信线路中继距离的主要因素。 11. 激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现__ 粒子数反转_，这是激光器工作的先决条件。
1.什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有 哪些色散？ 2.简述光纤的损耗机理。 3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述光纤通信系统的工作过程。 4.简述LD和LED的工作原理？ 5.简述LD与LED的差别。 6.说明APD与PIN的工作原理及主要区别。 7.简述掺铒光纤放大器的基本构成及各部分的功能。 8.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件及扰码的作 用。 9.光端机主要由哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？ 10.光发送电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 11.光接收电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 12.简述如何测量光端机的平均发送光功率？ 13.简述如何测量光纤数字通信系统的误码率？ 14.简述如何测量光接收机灵敏度及动态范围？ 15.简述为什么光纤令牌环局域网是一种自愈网？ 16.简述全光通信网的关键技术。
信息光学重点解答题
（1）()?? ? ? ?-=?? ? ??-?? ? ? ?-=?? ? ??--2 5.22 121*232121*32x rect x rect x x rect x δδ （2）()()1*=x rect x comb （3）??? ??+21x rect *?? ? ??-21x rect 设卷积为()x g ，当0≤x 时，()x g =220+=?+x d x α，当0>x 时，()x g =x d x -=?22α ()?????>-<+=0,2 10 ,212x x x x x g 即 ()?? ? ??Λ=22x x g （4）已知()2 ex p x π-的傅里叶变换为()2 ex p πξ-，求 (){}()222 ex p ex p ξππ-=-x (){}() 2 2222 2ex p 22/ex p ξσππσ-=-x （5）单位振幅的单色平面波垂直入射到一半径为a 的圆形孔径上，试求菲涅耳衍射图样在轴上的强度分布 解：孔径平面撒谎能够的透射场为()??? ? ??+=a y x circ y x U 2020000,由菲涅耳公式，当0==y x 时，得到轴上点的复振幅分布为 ()()0020 202 020 2exp exp ;0,0dy dx z y x jk a y x circ z j jkz z U ??? ? ??+??? ? ? ?+=??∞∞-λ ()rdr z r jk d z j jkz a ?????? ??=02202exp exp π θλ()??? ? ?????? ??-=z a z a jk jkz j λπ2sin 4exp exp 222 ()??? ? ??=z a z I λπ2sin 4;0,022 (6)焦距 mm f 500=，直径mm D 50=的透镜将波长nm 8.632=λ的激光束聚焦，激光束的截面mm D 201=。试求透镜焦点处的光强是激 光束光强的多少倍？ 解：设入射激光束的复振幅为0A ，强度为200A I =，通过透镜后的出射光场为，将此式代入菲涅耳衍射公式，并令0==y x 得焦点处的复振幅 和光强为 ()()()4exp 2/exp ;0,02100012 020 0D z j jkz A dy dx D y x circ z j jkz A f U πλλ=??? ? ? ?+=??∞∞- ()6 02120 104;0,0?≈??? ? ??=I f D A f I λπ （14）彩虹全息照相系统中使用狭缝的作用是什么?为什么彩虹全息图的色模糊主要发生在狭缝垂直的方向上？ 在彩虹全息照相中使用狭缝的目的是为了能在白光照明下再现准单色像。在普通全息照相中，若用白光照明全息图再现时，不同波长的光同时进入人眼，我们将同时观察到相互错位的不同颜色的再现像，造成再现像的模糊，即色模糊。在彩虹全息照相中，由于狭缝起了分色作用，再现过程中不同波长的光对应不同的水平狭缝位置，通过某一狭缝位置只能看到某一准单色的像，从而避免了色模糊。 在彩虹全息照相中，为了便于双眼观察，参考平面波的选择总是使全息图的光栅结构主要沿水平方向，因而色散沿竖直方向。狭缝沿水平方向放置，这样色散方向与狭缝垂直，即色模糊主要发生在与狭缝垂直的方向上，这样做的结果便于人眼上下移动选择不同颜色的准单色像
(整理)光纤通信复习题13
《光纤通信》自测题 第一章 一、填空题 通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是、和。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的区，波长范围为。 二. 选择题（有一个或者多个答案） 1. 目前光纤通信常用的窗口有（）。 A、0.85 μm B、2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm 2. 目前纤光通信常用的光源有（）。 A、LED B、LD C、PCM D、PDH 3. 光纤通信是以光波为载波，以（）为传播介质的通信方式。 A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线 三、简答题 1．光纤通信有哪些优点？ 2．为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？ 3．光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答案： 一、光纤光波0.85 μm 1.31 μm 1.55 μm近红外区0.7～1.7μm 二、1、ACD 2、AB 3、C 三、1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和维护，价格 低廉。 2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波，但频率差别很大。光纤通信用的近红外光（波长约1μm）的频率（约300THz）比电波（波长为0.1m～1mm）的频率（3～300GHz）高三个数量级以上。载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。 第2章 一、填空题： 1．光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。 2．单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。 3. 光纤通信的最低损耗波长是（），零色散波长是（）。 4.单模光纤中不存在（）色散，仅存在（）色散，具体来讲，可分为（）和（）。 5、光缆大体上都是由（）、（）和（）三部分组成的。 6、允许单模传输的最小波长称为（）。 7、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（），光纤与光源之间的耦合效率就越（）。 二、选择题（多选） 1、从横截面上看，光纤基本上由３部分组成：（）、（）、（）。 A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层 E、外面的包层
信息光学试卷(A)
B 卷 第 1页 蚌埠学院2013—2014学年第二学期 《信息光学》期末考试试题（B ） 注意事项：1、适用班级：11级光信息科学本 2、本试卷共1页。满分100分。 3、考试时间120分钟。 4、考试方式：“闭卷” 一、选择题（每小题3分，共24分） 1、Sinc 函数常用来描述（ ）的夫琅和费衍射图样 A 、圆孔 B 、矩形和狭缝 C 、三角形 D 、其它形状 2、卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是（ ） A 、锐化 B 、平滑化 C 、放大化 D 、缩小化 3、函数rect(x)rect(y)的傅立叶变换为（ ） A 、),(ηεδ B 、1 C 、)(sin )(sin ηεc c D 、)sgn()sgn(ηε 4、光学成象系统类似一个（ ）滤波器，它滤掉了物体的高频成分，只允许一定范围内的低频成分通过系统，这正是任何光学系统不能传递物体全部细节的原因。 A 、高通 B 、低通 C 、带通 D 、带阻 5、光学传递函数是非相干光学系统中（ ）的付里叶变换。 A 、复振幅点扩散函数 B 、光强 C 、强度点扩散函数 C 、相干点扩散函数 6、衍射受限成像系统，出瞳是边长为l 的正方形，则相干传递函数的截止频率是（ ） A 、i c d l λρ2= B 、i c d l λρ22= C 、i c d l λρ2= D 、i c d l λρ= 7、()x rect 的自相关函数的峰值出现在（ ） A 、1 B 、2 C 、3 D 、0 8、通过全息技术可以记录物体的全息图，光波再次照明全息图。由于（ ）可产生 物体全部信息的三维象。 A 、干涉效应 B 、衍射效应 C 、投影效应 D 、其它效应 二、名词解释（每小题5分，共20分） 1、线性移不变系统 2、光学传递函数 3、脉冲响应，点扩散函数 4、傅立叶变换全息 三、计算题（每小题5分，共15分） （1）() )1(142-*-x x δ （2）)4()23 ( -*+x x rect δ （3）求)()6 (61)(x rect x comb x f *=的频谱函数 四、综合题（共41分） 1、单色平面波的复振幅表达式为()????????? ??++=z y x j A z y x U 14314214 1exp ,,，求此波在传播方向的空间频率以及ζηε,,。（10分） 2、用单位振幅的单色平面光波垂直照射一半径为1的圆孔，试分析其夫琅禾费衍射光场的光强分布。 (已知夫琅禾费衍射公式)],([2exp )exp(1),(0002 2y x U z y x jk jkz z j y x U F ????? ? ?+=λ）（12分） 3、设有一透镜带有一mm 2020?的方形光阑，像距为mm 40，设入射波长为m μ6328 .0，试求：在相干光照明下，该透镜的相干传递函数和截止频率。（10分） 4、制作一全息图，记录时用的是氩离子激光器波长为488.0nm 的光，而成像时则是用He-Ne 激光器波长为632.8nm 的光：设,10,2,00cm z z z z r p ==∞=问i z 是多少？放 大率M 是多少？（已知1012121-??? ? ??±=z z z z r p i λλλλ 1 20101--=p r z z z z M λλ ）（9分） 装 订 线 内 不 要 答 题
信息光学试题--答案
信息光学试题 1. 解释概念 光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长（或频率）的大小依次排列的图案。 干涉图：在一定光程差下，探测器接收到的信号强度的变化，叫干涉图。 2. 傅里叶光谱学的基本原理是干涉图与光谱图之间的关系，是分别用复数形式 和实数表示之。 复数形式方程： 实数形式方程： 3. 何谓Jacquinot 优点?干涉光谱仪的通量理论上约为光栅光谱仪通量的多少 倍？ Jacquinot 优点是：高通量。 对相同面积、相同准直镜焦距、相同分辨率，干涉仪与光栅光谱仪通量之比 为 对好的光栅光谱仪来说，由于 则 即干涉仪的通量为最好光栅干涉仪的190倍。 4. 何谓Fellgett 优点？证明干涉光谱仪与色散型光谱仪的信噪比之比为 2/1)/()/(M N S N S G I =，M 为光谱元数。 Fellgett 优点：多重性。 设在一扩展的光谱带1σ —2σ间，其光谱分辨率为δσ，则光谱元数为 δσσδσσσ?=-=21M 2()() (0)1[]2i R R B I I e d πσδσδδ∞ --∞=-?()0()(0)1(tan ){[]cos(2)}2R R B cons t I I d σδπσδδ∞=-? '2() M G E f l E π≈'30f l ≥
对光栅或棱镜色散型光谱仪，设T 为从1σ —2σ的扫描总时间，则每一小节观测时间为T/M ，如果噪音是随机的、不依赖于信号水平，则信噪比正比于 21)(M T 即21 )()(M T N S G ∝。 对干涉仪，它在所有时间内探测在 1σ —2σ间所有分辨率为δσ的小带，所 以探测每一个小带的时间正比于T ，即21 )()(T N S I ∝ 因此21)()(M N S N S G I = 5. 单色光的干涉图和光谱表达式是什么？在实际仪器使用中，若最大光程差为 L ，试写出其光谱表达式——仪器线性函数（ILS ）。 单色光干涉图表达式： )2cos(2)]0(2 1)([1δπσδ=-R R I I 其中1σ为单色光的波数，δ为 光程差。 光谱的表达式： })(2])(2sin[)(2])(2sin[{2)(1111L L L L L B σσπσσπσσπσσπσ--+++= 仪器线性函数：])(2[sin 2)(1L c L B σσπσ-= 6. 何谓切趾？试对上题ILS 进行三角切趾，并说明其结果的重要意义。 切趾： 函数])(2[sin 1L c σσπ-是我们对单色光源所得到得一个近似，其次级极大或者说“脚“是伸到零值以下的22％处，它稍稍有点大。我们可以把一个有限宽度的中央峰值认为一个无限窄带宽的一个近似，但是这个”脚“会使在这些波长附近出现一个错误的来源。为了减小这个误差，我们通过截趾的方法来减小这个”脚“的大小，这就叫切趾。 三角切趾后的仪器函数： 21])([sin )(L c L B σσπσ-= 重要意义：
光纤通信期末复习题.doc
光纤通信期末复习题 名词解释 1.截止波长（41） 截止波长指的是光纤屮只能传导基模的最低工作波长。 2.数值孔径（37） 光纤端面临界入射角的正弦值 3.抖动（201） 数字脉冲信号时间坐标位證相对于具标准位直的随机性变化，称为抖动。 4.暗电流（114） 无光照射时，光电二极管的反向电流，称为暗电流Id。 5.光吋分复用技术（OTDM）（142） 在光域内进行时间分割复用，使不同的信道占有不同的时隙，在单根光纤单个波长上完成多信号复用。 6.消光比（213或65） 光发送电路输出全“1”码时的平均输出光功率P1与输出全“0”码时的平均输出光功率P0之比,称为消光比,即EX=101lg （P1/P0）（dB）? 7.mBnB码（93） 将输入二进制码每m比特分成一组作为一个码字，在不改变每组时间宽度的条件下，根据一定的规律将其变换成n （n人于m）比特一组的新码输出，则新码速率是原码速率的n/m 倍。 简答题 1?简述光波分复用的基本特点。（147） 1能够充分利用光纤的低损耗带宽资源，使单根光纤的传输容量增人几倍至几十倍以上，进一步显示了光纤通信的巨大优势，巩固了光纤通信在通信领域中的核心地位。目前, 将16路或32路光波复合到一根光纤中进行传输已经实用。2各个载波信道彼此独立，可以互不干扰地同时传输不同特性的信号，各种信号的合路与分路能够方便地进行，为宽带综合业务数字网的实现提供了可能。3初步解决了屮继全光化问题，为全光通信网的实现奠定了基础。4节省了光纤和光电型中继器，大大降低了建设成本，方便了己建成系统的扩容。 2.光纤数字通信系统的基本设计步骤。（205-206） 1选定传输速率和传输制式2选定工作波长3选定光源和光检测器件4选定光纤光缆类型5选定路由，估算中继距离6估算误码率 3.简要描述LD的伏安特性，并画出具特性曲线。（72） 正向导电性 4.简述参餌光纤放大器的工作原理。（158） 掺餌光纤放大器是一种直接对光信号进行放大的光学器件，穴可以充任全光传输型屮继器, 用來代替目前光纤通信中的光一电一光型再牛中继器，在WDM型光纤通信中应用广泛。 掺银光纤放大器的核心部件是掺钿光纤，它是在光纤石英玻璃材料扌参入稀土元素铝离了，从而产生增益机制为实现光的放人提供了可能。 5.简述光与物质作用时的三个主要过程。（66-67） 1 口发辐射，无外界作用吋，处在高能级I：的电子可以口动跃迁到低能级，释放的能量转换为光了辐射出去。2受激辐射，在外來入射光的作丿IJ下，处在高能级上的电了受到感应后，也可以跃迁到低能级上，释放的能量也是转换为光子辐射出去。3受激吸收，
信息光学考试卷习题2
判断题 1、光波是电磁波，光波的传播满足麦克斯韦方程，其传播过程是衍射过程。（） 2、Whittaker-Shannon 二维抽样定理是唯一的抽样定理。（） 3、在彩虹全息照相中使用狭缝的目的是为了能在白光照明下再现准单色像。 （） 4、体积全息图的再现条件十分苛刻,再现需满足布拉格条件，正是这一特点，使体积全息图可用白光照明再现。（） 5、使用菲涅耳衍射的SFFT计算方法可以计算距离d趋近于0的衍射图样。（） 6、光波在自由空间中由衍射屏到观测屏的传播过程,在频域中等效于通过一个半径为λ 1的理想低通滤波器。（） 7、传统银盐干板的分辨率远高于现有数码CCD的分辨率。（） 8、离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和物光在同一方向上。（） 9、当记录介质相对于物体位于远场，引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样，得到物体的夫琅和费全息图，但无论如何也得不到傅里叶变换全息图。（）10、通过在参考光中引入一次任意的相移，就可以利用相移前后全息图的差值图像消除零级衍射的干扰。（） 11、全息技术分为两个过程，第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，再用光波照射全息图，可以再现原始物光波。 （） 12、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，都在同一方向无法分离。 （） 13、离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和物光不在同一方向。 （） 14、当记录介质相对于物体位于远场，引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样，得到物体的夫琅和费全息图。 （） 15、当物放在透镜前焦面时，可用参考光和物光波干涉，记录物光波的傅里叶全息图。（） 填空题 1.若对函数()() =进行抽样，其允许的最大抽样间隔为 x h sin ax c a 2.一列波长为λ，振幅为A的平面波，波矢量与x轴夹角为α，与y轴夹角为β，与z轴夹角为γ，则该列波在d z=平面上的复振幅表达式为 3.透镜对光波的相位变换作用是由透镜本身的性质决定的。在不考虑透镜的有限
最新信息光学考试经典试题
信息光学试题经典浓缩版~~ 一、选择题（每题2分） 1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。 A 、光线的光路计算 B 、光的电磁场理论 C 、空间函数的付里叶变换 2、高斯函数)](exp[22y x +-π的付里叶变换为________________。 A 、1 B 、),(y x f f δ C 、)](exp[22y x f f +-π 3、1的付里叶变换为_________________。 A 、),(y x f f δ B 、)sgn()sgn(y x C 、)()(y x f Comb f Comb 4、余弦函数x f 02cos π的付里叶变换为_________________。 A 、)]()([21 00f f f f x x ++-δδ B 、)sin()sin(y x f f C 、1 5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________ A 、ρπρ) 2(1J B 、1 C 、),(y x f f δ 6、在付里叶光学中，通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。 A 、非线性系统 B 、线性系统 7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、点扩散函数 B 、非相干传递函数（光学传递函数） 10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光
光纤通信基础复习题及答案
光纤通信基础复习题及答案 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 ，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20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0.5（1.3μm）0.2（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= 0.85, 光纤种类: 多模石英光纤, 通信速率: 34～45, 中继距离: 10. 第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期.
波长: λ= 1.30, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 140～565, 中继距离: 50～100. 第三阶段（1986～1996）以超大容量超长距离为目标,全面推广及开展新技研究时期. 波长：λ= 1.55, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 2.5～10, 中继距离: 100～150. 3.光通信基本概念： 光通信：利用光波进行信息传输的一种通信方式。 光纤通信：利用光导纤维作为光波传输介质的一种通信方式。 光波导：传输光波的介质。例如光纤。 光纤通信的三个窗口: 0.85 1.30 1.55. 4.推导光纤数值孔径公式 称之为光纤的数值孔径。是反映光纤扑捉光线能力大小的一个参数。 = √n12- n22 图2-3 光波在光纤子午截面内的传播 由图可知:
中山大学信息光学习题课后答案--习题234章作业
习题2 2.1 把下列函数表示成指数傅里叶级数，并画出频谱。 (1) ()rect(2)n f x x n ∞ =-∞ = -∑ (2) ()tri(2)n g x x n ∞ =-∞ = -∑ 2.2 证明下列傅里叶变换关系式： (1) {rect()rect()}sinc()sinc()F x y ξη=; (2) 22{()()}sinc ()sinc ()F x y ξηΛΛ=; (3) {1}(,)F δξη=; (4) 11{sgn()sgn()}i πi πF x y ξη???? = ? ????? ; (5) {(sin )}F n nx δ; (6) { }222 π()/e x y a F -+。 2.3 求x 和(2)xf x 的傅里叶变换。 2.4 求下列函数的傅里叶逆变换，画出函数及其逆变换式的图形。 ()t r i (1) t r i (H ξξξ=+ -- ()r e c t (/3)r e c G ξξξ=- 2.5 证明下列傅里叶变换定理： (1) 在所在(,)f x y 连续的点上11{(,)}{(,)}(,)FF f x y F F f x y f x y --==--； (2) {(,)(,){(,)}*((,)}F f x y h x y F f x y F g x y =。 2.6 证明下列傅里叶-贝塞尔变换关系式： (1) 若0()()r f r r r δ=-，则000{()}2πJ (2π)r B f r r r ρ=; (2) 若1a r ≤≤时()1r f r =，而在其他地方为零，则11J (2π)J (2π) {()}r a a B f r ρρρ -= ; (3) 若{()}()r B f r F ρ=，则21{()}r B f r a a ρ??= ??? ; (4) 2 2 ππ{e }e r B ρ --= 2.7 设(,)g r θ在极坐标中可分离变量。证明若i (,)()e m r f r f r θ θ=，则： i {(,)}(i )e H {()}m m m r F f r f r φ θ=- 其中H {}m 为m 阶汉克尔变换：0 {()}2π()J (2π)d m r r m H f r rf r r r ρ∞ =?。而(,)ρφ空间频率中的极坐 标。(提示：i sin i e J ()e a x kx k k a ∞ =-∞= ∑ )
最新光纤通信基础复习题及答案
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,
信息光学课后作业
1．在如图所示相干成像系统中，物体的复振幅透过率为 1 (,){1cos[2()]} 2 a b t x y f x f y π=++为了使像面能得到它的像，问(1)若采用圆形光阑，直径应大于多少？(2)若采用 矩形光阑，各边边长应大于多少？ 解:物体的频谱为 (,){(,})y T t x ξη=F 111 (,)(,)(,) 244 a b a b f f f f δξηδξηδξη=+??+++物体有三个频谱分量,在频谱面上的位置分别是(0,0),(,)a b f f 和(,)a b f f ??。要使像面上得到物体的像,则必须要求这三个频率分量都通过系统,即系统的截止频率要大于这三个频率分量中的任何一个分量的频率。(1)若采用圆形光阑，假设光阑直径为D,系统的截止频率2c D f ξλ= 根据上面的分析,要使像面上得到物体的像,必须要求c ξ> 即要求2D f λ>(2)若采用矩形光阑，假设其大小为a b ×,则系统的截止频率22cx cy a f b f ξλξλ?=?? ? ?=??根据上面的分析,要使像面上得到物体的像,必须要求cx a cy b f f ξξ=??? =??即要求 22a b a ff b ff λλ=?? =?
2．物体的复振幅透过率可以用矩形波表示,它的的基频是50mm -1。通过圆形光瞳的透镜成像。透镜焦距为10cm,物距为20cm,照明波长为0。6um 。为了使像面出现条纹,在相干照明和非相干照明的条件下,分别确定透镜的最小直径应为多少？ 解:要使像面上出现条纹,则必须至少使矩形波的基频成分通过系统,而矩形波的基频分量的频率为50mm -1,因此要求系统的截止频率至少要大于这个基频值。 已知透镜焦距为f =10cm,物距d =20cm,则根据透镜成像关系 111i f d d =+可确定像距i d ,带入上述数值,有20cm i d =。(1)对于相干照明系统,系统截止频率为2c i D d ξλ= 式中,D为透镜直径,λ=0。6um 。根据以上分析可知,要使像面上出现条纹,则要求 50cm 10012mm 2i i D D d d λλ>?>=(2)对于非相干照明系统,系统截止频率为nc i D d ξλ= 式中,D为透镜直径,λ=0。6um 。根据以上分析可知,要使像面上出现条纹,则要求 50cm 506mm i i D D d d λλ>?>=
光纤通信概论考试题及答案
光纤通信概论考试题及答案
光通信概论总复习 1、原子的三种基本跃迁过程是：（ 1、 2、4 ） （1）自发辐射； （2）受激辐射； （3）自发接受； （4）受激吸收。 2、光纤型光放大器可分为：（ 1、2、3 ） （1）光纤拉曼放大器 （2）掺铒光纤放大器 （3）光纤布里渊放大器 （4）半导体光放大器 3、下面说法正确的是：（ 3 ） （1）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； （2）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； （3）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； （4）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。 4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：（ 1 ） （1）V<2.405 ； （2）V>2.405 ； （3）V<3.832 ； （4）V>3.832 。 5、 STM-4一帧的传输速率是（ 1 ）。 （1）9×270×8×8000； （2）9×270×8×8000×4； （3）9×270×8； （4）9×270×8×4。 6、光纤通信主要应用的3个波长是：（1、2、3、4） （1）850nm； （2）1310nm； （3）1550nm； （4）上述全部 7、下面说法正确的是：（1、3 ） （1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽； （2）DFB激光器的线宽大于LED的线宽； （3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽； （4）LED的线宽小于DBR激光器的线宽。 8、下面说法正确的是：（1 ） （1）损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （2）当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统； （3）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （4）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。
信息光学习题答案1
第一章 习题解答 1.1 已知不变线性系统的输入为 ()()x x g com b = 系统的传递函数? ? ? ??b f Λ。若b 取（1） 50=.b （2）51=.b ，求系统的输出()x g '。并画出输出函数及其频谱的图形。 答：（1）()(){}1==x x g δF 图形从略， （2）()()()()()x s co f f δf δx g x x x πδ23 2+1=? ??? ?? 1+3 1+1-31+=F 图形从略。 若限带函数()y x,f 的傅里叶变换在长度L 为宽度W 的矩形之外恒为零， （1）如果L a 1< ，W b 1<，试证明 ()()y x f y x f b x a x ab ,,sinc sinc =*?? ? ????? ??1 证明： (){}(){}(){}()()(){}(){}()y x,f b x sinc a x sinc ab bf af rect y x f y x,f bf af rect y x f W f L f rect y x f y x,f y x y x y x *?? ? ????? ??1==∴=???? ??=,,F F ,,F ,,F F 1- （2）如果L a 1> ， W b 1 >，还能得出以上结论吗 答：不能。因为这时(){}(){}()y x y x bf af rect y x f W f L f rect y x f ,,F ,,F ≠??? ? ??。 1.3 对一个空间不变线性系统，脉冲响应为 ()()()y x y x h δ77=sinc , 试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,，求其输出()y x g i ,。（必要时，可取合理近似） （1）()x y x f π4=1cos , 答： ()(){}(){}{}{}()(){}{} {}{}{}x cos x cos f rect x cos y 7x sin x cos y x h y x f y x g x πππδπ4=4=??? ? ????? ??74=74==1-1 -1-11-1F F F F F F F ,F ,F F ,
信息光学考试经典试题
信息光学试题经典浓缩版~~ 一、选择题（每题2分） 1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。 A 、光线的光路计算 B 、光的电磁场理论 C 、空间函数的付里叶 变换 2、高斯函数)](exp[22y x +-π的付里叶变换为________________。 A 、1 B 、),(y x f f δ C 、)](exp[22y x f f +-π 3、1的付里叶变换为_________________。 A 、),(y x f f δ B 、)sgn()sgn(y x C 、)()(y x f Comb f Comb 4、余弦函数x f 02cos π的付里叶变换为_________________。 A 、)]()([2 1 00f f f f x x ++-δδ B 、)sin()sin(y x f f C 、1 5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________ A 、 ρ πρ) 2(1J B 、1 C 、),(y x f f δ 6、在付里叶光学中，通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。 A 、非线性系统 B 、线性系统 7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、点扩散函数 B 、非相干传递函数（光学传递函数） 10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。
华侨大学 光纤通信期末复习 题
一、填空题（每空1分，把答案写在答题纸上，共60分） 1、目前使用的石英光纤有单模光纤和多模光纤，单模光纤的传输特性比多模光纤好，价格比多模光纤便宜，因而得到更广泛的应用。 2、基本光纤传输系统包括光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。例如，在光纤线路中插入光纤放大器组成光中继长途系统，配置波分复用器和解复用器，组成大容量波分复用系统，使用耦合器或光开关组成无源光网络，等等。（1016） 3、光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换)，是通过电信号对光的调制实现的。对光的调制可分为直接调制和间接调制(或称外调制) 两种方案。其中直接调制方案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。(P9) 4、mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码，其中m和n都是正整数， n>m，一般选取n= m+1。 ( P90) 5、半导体激光二极管比发光二极管的输出（功率大）（光发散角）小，（2012）。 6、一光纤的纤芯折射率是1.52，包层折射率是1.45，则其数值孔径为 0.46。（2017） 7、SDH网络的拓扑元件分为三种，即层网络、子网和链路。(2030) 8、模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制三种。（2039） 9、单模光纤配合LD光源适合大容量长距离光纤传输系统，而小容量短距离系统用多模光纤配合LED光源更加合适。（1003） 10、全光通信网是在现有的传送网上加入光层，在光上进行分插复用(OADM)和交叉连接(OXC)，目的是减轻电结点的压力。由于WDM全光网络能够提供灵活的波长选路能力，又称为波长选路网络。（1008）11、目前常用的光检测器有两种：一种是在PN结中参杂浓度很低的本征半导体的PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。在光接收机灵敏度要求较高的场合一般采用APD。（1015） 12、光波分复用(WDM)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。（1035） 13、模／数转换目前普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式，这种方式是通
信息光学参考答案
名词解释 单色平面波 波函数E 取余弦或正弦形式，对应的光波等相面为平面，且等相面上个点的扰动大小时刻相等的光波称为单色平面波。 光学全息 利用光的干涉原理将物体发出的特定光波以干涉条纹形式记录下来，使物光波前的全部信息都贮存在记录介质中形成全息图，当用适当光波照射全息图时，由于光的衍射原理能重现原始物光波，从而形成与原物相同的三维像的过程称为光学全息。 色模糊 由于波长不同而产生的像的扩展的现象叫做像的色模糊。 范西泰特—策尼克定理 指研究一种由准单色（空间）非相干光源照明而产生的光场的互强度，特别指研究干涉条纹可冗度。 11222(,) exp()2(,;,)(,)exp ()()j J x y x y I j x y d d z z ψπαβαβαβλλ+∞-∞?? = -?+??????? 其中 22 2222221121[()()]()x y x y z z ππψρρλλ= +--=- 12ρρ分别是点11(,)x y 和点22(,)x y 离光轴的距离 基元全息图 指单一物点发出的光波与参考光波干涉所形成的全息图。 彩虹全息 只利用纪录时在光路的适当位置加一个夹缝，使再现的同时再现狭缝像，观察再现像将受到狭缝再现像的调制，当用白光照明再现时，对不同颜色的光波，狭缝和物体的再现像位于不同颜色的像，犹如彩虹一样的全息图。 判断 1.衍射受限系统是一个低通滤波器。 2.物 000(,)x y μ通过衍射受限系统后的像分布(,)i i i x y μ是000(,)x y μ的理想像和点扩散 (,)i i h x y 的卷积。 3.我们把(,)H ξη称为衍射受限系统的想干传递函数。 4.定义：()()f x h x 为一维函数，则无穷积分 ()()()()() g x f h x d f x h x ααα+∞ -∞ =-=*? 5.二维卷积 (,) (,)(,)(,)(,)(,) g x y f h x y d d f x y h x y αβαβαβ+∞-∞= --=*?? 6.1,()()() ,x x x x x a rect rect a a a a a o ?-≤?*==Λ???其他 7.透镜作用 成像；傅里叶变换；相位因子。
《傅里叶光学》试题A
一、选择题（每题2分） 1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。 A 、光线的光路计算 B 、光的电磁场理论 C 、空间函数的付里叶变换 2、高斯函数)](exp[22y x +-π的付里叶变换为________________。 A 、1 B 、),(y x f f δ C 、)](exp[22y x f f +-π 3、1的付里叶变换为_________________。 A 、),(y x f f δ B 、)sgn()sgn(y x C 、)()(y x f Comb f Comb 4、余弦函数x f 02cos π的付里叶变换为_________________。 A 、)]()([21 00f f f f x x ++-δδ B 、)sin()sin(y x f f C 、1 5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________ A 、ρπρ) 2(1J B 、1 C 、),(y x f f δ 6、在付里叶光学中，通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。 A 、非线性系统 B 、线性系统 7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、脉冲响应 B 、相干传递函数 9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、点扩散函数 B 、非相干传递函数（光学传递函数） 10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A 、点扩散函数 B 、非相干传递函数（光学传递函数） 11、某平面波的复振幅分布为)](2exp[),(y f x f i A U y x y x +=π那么其在不同方向的空间频率为_________________，它也是复振幅分布的空间频谱。 A 、λα cos =x f λβc o s =x f B 、αλ cos =x f βλ c o s =y f 12、在衍射现象中，当衍射孔越小，中央亮斑就_________________。 A 、越大 B 、越小 C 、不变 13、物体放在透镜_________________位置上时，透镜的像方焦面上才能得到物体准确的付里叶频谱（付里叶变换）。 A 、之前 B 、之后 C 、透镜前表面 D 、透镜的前焦面