全国2009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.速率为fb的NRZ码经4B1H码型变换后,其线路码的速率为（）
A.1.25fb
B.1.2fb
C.fb
D.0.8fb ？
2.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
3.STM-1一帧的字节数为（）
A.9×270×N
B.9×261×N
C.9×270
D.9×261
4.在薄膜波导中,导波的轴向相位常数k1z＝（）
A.k0sinθ1
B.k0n1θ1
C.n1θ1
D.k0n1sinθ1
5.在阶跃型光纤中,当导波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 ？
6.目前,掺铒光纤放大器噪声系数可低至（）
A.－3dB～0dB
B.0dB～3dB
C.3dB～4dB
D.10dB～15dB
7.不属于半导体激光器特性参数的是（）
A.输出光功率
B.阈值电流
C.转换效率
D.消光比光发射机的
8.光纤衰减系数的单位是（）
A.dB
B.dBm
C.dBm/km
D.dB/km ？
9.在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.光隔离器
10.薄膜波导中,导波的基模是（）
A.TE0
B.TM0
C.TE1
D.TM1
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.
11.在光纤通信系统中起主导作用的是光源、__光电检测器___？和光缆线路等三种部件.
12.在光（电磁波）的传播形态中,TEM波的含义是__在传播方向上没有电场和磁场分量__（横电磁波）______.
13.在薄膜波导中,可能产生的三种类型的波是导波、__衬底辐射模_和敷层辐射模.
14.对称薄膜波导中截止波长的表达式为_2∏d/m 乘以根号下N12-N22_________.
15.光纤中的传输信号由于受到光纤衰减和色散的影响,使得信号的幅度受到衰减,波形_畸变___？
16.所谓光纤的最佳折射指数分布是指__能够产生自聚焦现象的折射率分布.
17.常用通信光缆的缆芯结构有层绞式、单位式、_带状式_和骨架式等几种.
18.激光器主要由能够产生激光的工作物质、__泵浦源_和光学谐振腔等三部分组成.
19.光发射机的消光比过大,会使接收机的_灵敏度？特性变坏.
20.光发射机中,光源过流保护电路_的作用是使光源不至于因通过的电流过大而损坏.
21.半导体P-N结上外加负偏电压产生的电场方向与_内建电场__方向一致,这有利于耗尽层的加宽.
22.光接收机的灵敏度和__动态范围_是光接收机的两个重要特性指标.
23.光定向耦合器的主要特性参数有:插入损耗、分光比和___隔离度（A）等.
24.利用光纤来传输光纤通信系统的监控信号时,通常可采用时分复用和_频分复用_两种传输模式.
25.SDH 网由一系列_SDH 网络单元_组成,是一个高度统一的、标准的智能化网络.
26.STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第1～9行,第_10~270_列.
27.管理单元AU 是SDH 的一种信息结构,它是由一个相应的高阶VC 和一个相应的管理单元指针构成的.
28.目前EDFA 采用的泵浦光波长为0.98μm 和_1.48um_两种.
29.EDFA 的主要特性指标有:功率增益、输出饱和功率和_噪声系数__等.
30.EDFA 作前置放大器使用时,其作用为__提高接收机的灵敏度.
三、名词解释题(本大题共5小题,每小题3分,共15分)
31.光纤的时延 设一个单一的载频f0，携带一个调制信号，当光波频率很高，相对调制带宽很窄时，它在传输过程中的速度可用群速vg 表示，则它传输每一单位长度时，所需要的时间T 就称作每单位长度的时延。T=1/vg
32.受激辐射 处于高能级E2的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1，同时放出一个能量为hf 的光子，由于这个过程是在外来光子的激发下产生的，因此叫受激辐射。
33.光电检测器的响应时间 是指半导体光电二极管产生的光电流跟随入射光信号变化快慢的状态。
34.单位间隔（UI ） 就是一个比特传输信息所占的时间。
35.网络自愈 指在无需人为干涉情况下，网络能在极短的时间内，从失效的故障状态自动恢复传输所携的业务
四、画图题(本大题共2小题,36小题7分,37小题8分,共15分)
36.画出半导体激光器（LD ）数字信号的直接调制原理图. 解：
37.画出光接收机自动增益控制的工作原理框图.
·五、简答题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
38.何为单模光纤的截止波长λc ？写出在阶跃型光纤中λc 的计算公式.
答：光纤的单模传输条件是以第一高次模（LP 11模）的截止频率而给出的。归一化截止频率为V C = /λ.对应着归一化截止频率的波长为截止波长，用λc 表示，
λc=
λc= /2.40483
39.简述光源直接调制方式的主要优缺点. 答：优点：简单方便，成本低，技术成熟（可以适当发挥）；缺点：会使得激光器的动态谱线增宽，造成在传输时色散加大，从而限制了通信容量和传输速率。在调制速率上相对较低。
40.在数字光接收机电路中,为什么要采用均衡器？答 在数字光纤通信系统中，调制好的矩形脉冲数字信号从光发射机到接收机主放大器输出的脉冲形状将不再会是矩形了。将可能出现很长的拖尾，这种拖尾现象
将会是前后码元的波形重叠产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码。而均衡器恰使经过均衡的波形成为有利于判决的波形。
41.在数字光纤通信系统中,线路码型应满足哪些条件？
答；1）避免在信码流中出现长“0”和长“1”；2）能进行不中断业务的误码监测；3）尽量减少信码流中直流分量的起伏。
六、计算题（本大题共2小题,每小题10分,共20分） 计算结果保留两位小数.
42.弱导波阶跃型光纤的纤芯折射率为n1＝1.50,相对折射率差Δ＝0.25,纤芯的半径a ＝5μm,工作波长λ＝
1.31μm.
计算:（1）该光纤的数值孔径NA ； NA=n1*….
（2）光纤中传输模式的数量； M= V 2/2
（3）为保证光纤的单模传输,光纤的芯径应取多大？
解：1）NA=n 1
?2=1.50* 。。。。。 2）v=n 1a 5.02λπ M=2V 2
=n 21a 2???
? ??λπ22。。。。。 3）阶跃光纤单模传输条件为0 ?λπ22 0 解：L=（P T ——P MIN ——M ）/（0.1+A ） 灵敏度S R =10logPmin/10-3 (dBm) Pmin 的单位瓦，10-3的单位是指1mw 的光功率。 A= 结束 全国2008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.不宜在光纤中传输的码型为（ ） A.CMI 码 B.HDB3码 光状态不能为负 C.5B6B 码 D.8B1H 码 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R0＝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 /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。 11.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。 12.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 13.光学谐振腔的谐振条件的表示式为________。 14.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。 15.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 16.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。 17.STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第__1~9_行，第10～270列。 18.光发射机的消光比为_E XT=_全码时的平均光功率全码时平均光功率。 19.光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用光纤来传输。 20.在薄膜波导中，导波的特征方程是__2k1x d-2Φ12-2Φ13=2mπ_。 21.EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：作前置放大器、作发射机的_功率放大器_和作光中继器。 22.EDFA的工作波长范围是__1.53~1。56um。 23.光缆主要由缆芯、加强元件_和外护层等几部分组成。 24.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_吸收损耗_和散射损耗。 25.LD适用于长距离、大容量_的光纤传输系统。 26.在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为0.1μW，则该接收机的接收灵敏度为____-40？_dBm。 27.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和_隔离性好_。 28.SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、_支路单元指针区域？和管理单元指针区域。 29.支路单元TU是SDH的一种信息结构，它是由VC和一个相应的支路单元指针_组成的。 30.EDFA作前置放大器使用时，要求其有_高增益_和低噪声的特性。 三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 31.弱导波光纤纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。 32.受激吸收物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级上，这个过程叫做受激吸收。 33.APD的雪崩倍增因子G=I M/I P I M有雪崩倍增时光电流的平均值。I P无雪崩倍增时光电流的平均值。G再40~100之间。 34.误码率BER=错误接受的码元数 传输的码元总数 35.同步复接是指各支路信号在__同一个时钟系统？的控制下进行复接。 四、画图题（本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分） 36.分别画出半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在LD的曲线上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。 37.画出在光接收机中，单个脉冲在均衡器前后的波形图。 五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 38.阶跃型光纤中，导波特性参数U、W的名称和计算公式分别是什么？ 答导波的径向归一化相位常数U, 导波的径向归一化衰减常数W;U= k02n12- 2 W=2- 39.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？ 答：1)有合适的输出光功率一般在0.01Mw~5Mw; 2)有较好的消光比E XT<=10% ；3)调制特性好40.什么是半导体材料的光电效应？当光照射到半导体的P-N结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。 41.在光纤通信系统设计中，主要涉及哪些系统部件的选择？ 答：1）工作波长的选择2）光源的选择3）光电检测器的选择4）光导纤维的选择。六、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 42.已知阶跃型光纤的n1＝1.51，n2＝1.48，光纤长度为L＝10 km。 求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角θ1变化的范围； （2）光线在光纤端面上的最大入射角Φmax；（3）该光纤的最大时延差。 解：（1）（自己做的）sinθc=n2/n1 所以临界角θc=arcsinn2/n1=78.56。 由题意知当θc <θ1<90。可以产生全反射。 （2）因为sinΦmax=n1* (3)最大时延1*sinθc=Ln12/cn2最小时延=L/V1=Ln1/c Ln12/cn2-- Ln1/c =(Ln12-Ln1n2)/cn2 43.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为0 .5 mW，光纤传输损耗为0.35 dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6 dB。若要求系统的中继传输距离达60 km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？ 解：P T=P min+La+Lai+M 且P T=10lg0.5*10-3/10-3 所以P MIN= P T- La-Lai-M= 近结束 全国2008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.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≤1.55 μm 3.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 4.在阶跃型弱导波光纤中，第一高次模为( ) A.LP01 是基模 B.LP00 值为0 C.LP11 D.LP02 5.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 6.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 7.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.3 dB～4 dB D.10 dB～15 dB 8.STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( ) A.1～9列，1～3行和5～9行 B.1～9列，1～9行 C.1～3列和5～9列，1～9行 D.1～3列和5～9列，1～3行和5～9行 9.在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不属于插入比特码的是( ) A.mB1P 奇偶校验码 B.5B6B 分组码 C.4B1H 混合码 D.mB1C 反码 10.不属于PIN光电二极管特性参数的是( ) A.暗电流 B.消光比它是发射机的。 C.响应度 D.响 应时间 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。 11.利用光波作为载频的通信方式称为__光通信。 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TM波_三类。 13.薄膜波导由衬底、敷层和_薄膜_三层介质构成。 14.在薄膜波导中，导波的基模是__TE0模_。 15.按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午线_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 _相同的轴向速度_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_0.1mm_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___激活物质或增益物质__。 19.激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的_阀值条件_。 20.随着激光器温度的上升，其输出光功率会_减小_。 21.EDFA的输出饱和功率是指当饱和增益下降3dB_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提高输出功率，增加入纤光功率，延长传输距离_。 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_时分复用两种传输方式。 24.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和_隔离性能好_。 25.光纤通信系统中常用的线路码型有：mBnB码（又称分组码）、插入比特码和伪双极性码（CMI/DMI）等。 26.STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在第1~9_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通道开销POH_来组成。 28.STM-1信号中，一帧中包含的字节数为9。 29.由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、__光电检测器的暗电流噪声__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_30__dB。D=10lg 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分) 31.光纤中的模式是指光纤中的电磁场的一种场型结构分布形式，模式不同其场型结构分布形式亦不同。 32.本地数值孔径渐变型光纤芯子中的折射率指数n1,随半径r而变化，因此数值孔径是芯子端面上位置的函数，所以把射入纤芯某点r处的光线的数值孔径，称为该点的本地数值孔径。 33.激光器的温度特性激光器的阀值电流和光输出功率随温度变化的特性称为激光器的温度特性。阀值电流随温度的升高而加大。 34.误码率(BER) BER=错误接受的码元数 传输的码元总数 35.光接收机灵敏度是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标的条件下，接收机接受微弱信号的能力。 四、画图题(本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分) 36.画出光纤数字通信系统中光发射机的基本组成原理框图。 37.画出光纤数字通信系统中光接收机的基本组成原理框图。 五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 38.何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布?其最佳折射指数分布形式又是什么? 答：具有不同起始条件的子午线，如果它们的空间周期长度相同，则这些子午线将同时达到终端，就可以再光纤中产生自聚焦。这种可以使光纤中产生自聚焦时的折射率分布，称为最佳折射指数分布。 平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式n(r)=n(0)[1-2Δ(r/a)2]1/2亦称为渐变型光纤的最佳折射率分布表达式。 39.光纤通信对半导体光源有哪些基本要求? 答：1）光源的发光波长应符合目前光线的三个低损耗窗口，即短波长波段的0.85um和长波长波段的1.31um 与1.55um。2）能长时间连续工作，并能提供足够的光输出功率。 3）与光纤的耦和效率高。4）光源的谱线宽度窄。5）寿命长，工作稳定。 40.在我国采用的准同步数字体系中，PCM端机输出端口的接口码速率和接口码型分别是什么? 答基群二次群三次群四次群 接口码速率为2048 8448 34363 139264 （Mbit/s） 接口码型HDB3HDB3 HDB3 CMI 41.什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应? 答：是在二极管的P-N结上加高反向电压（一般为几十伏到几百伏）再结区形成一个强电场，在高场区内的光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的原子得到能量，越过禁带到达导带，产生了新的电子-空穴对，新产生的电子-空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子-空穴对。。。。如此循环下去，像雪崩一样发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 42.阶跃型光纤，已知纤芯折射率n1=1.51，相对折射率差Δ=0.18%，纤芯半径a=3.5 μm，工作波长λ=1.31 μm。 求：(1)每公里光纤的模式色散；(2)光纤中可以传输的模式。 解：?（1） (2) M=0.5*V2下面这题供参考 42.阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，n2＝1.49，纤芯半径a＝4μm，工作波长 λ＝1.31 μm。 求：（1）相对折射指数差；（2）光纤中传输的模式数量； （3）每公里长度光纤的模式色散。 解：（1）n1=1.51，n2=1.49 定义式为(N12-N22)/2N12（1.51-1.49）/1.51=0.013 （2）M=V2 /2 V=an12/ M (3) -8s/km 43.某光纤通信系统中，已知光接收机灵敏度为-38 dBm，光发射机光源的入纤光功率为0.5 mw，光纤衰减系数为0.34 dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，试核算该系统的无中继传输距离能否满足100 km的要求。 解：由L=(P T-P MIN-M)/(a+a i)=（0.5-38-6）/0.39 P T =10lg0.5 近结束 全国2007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.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（） A.TEM波，TE波，EH波 B.TEM波，TE波，HE波 C.TEM波，TE波，TM波 D.TE波，TM波，EH波 2.薄膜波导中形成导波的条件是（） A.90°＞θ1＞θc13 B.90°＞θ1＞θc12 C.90°＜θ1＜θc13 D.θc13＜θ1＜θc12 3.在阶跃型(弱导波)光纤中，导波的基模为（） A.LP00 B.LP01 C.LP11 D.LP10 4.光信号在光纤中沿轴向传播一段距离所需的时间称为（） A.时延 B.时延差 C.脉冲延迟 D.脉冲展宽 5.处于高能级E2上的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1上，同时放出一个能量为hf=E2-E1的光子，这个跃迁过程称为（） A.自发辐射 B.受激吸收 C.受激辐射 D.光电效应 6.掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（） A.0.85 μm～0.87 μm B.1.31 μm～1.35 μm C.1.45 μm～1.55 μm D.1.53 μm～1.56 μm 7.传送1帧STM-16信号的时间为（） A.125 μs B.62.5 μs C.31.25 μs D.25 μs 8.STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（） A.第4列，1～3行 B.第4列，1～9行 C.1～3列，第4行 D.1～9列，第4行 9.二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（） A.2.048 Mb/s，HDB3 B.8.448 Mb/s，HDB3 C.2.048 Mb/s，CMI D.8.448 Mb/s，CMI 10.不属于影响接收灵敏度的因素是（） A.光发送消光比 B.光电检测器的响应度？ C.平均发送光功率 D.光接收噪声是的 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。 11.目前光纤通信中所使用的光波的波长范围是0.8um~1.8um_。 12.光纤通信就是利用光波作为_载频的通信方式__和光纤作为传输媒质的一种通信方式。 13.在薄膜波导中，导波的截止条件为出现了辐射模？。 14.在薄膜波导中，可能产生的三种波型是导波、衬底辐射模和__敷层辐射模_。 15.在光纤中，子午光线是指_纤心中子午面内_的光线。 16.按照射线理论，阶跃型光纤是根据光线在纤芯与包层分界面上的全反射_原理，将光线集中在纤芯中沿轴向传输的。 17.阶跃型光纤中，导波径向归一化相位常数U=_a*平方平方_______。 18.在热平衡条件下，一个电子占据一个能量为E的能级的概率f(E)=___1/。。。_____。 19.半导体发光二级管(LED)与激光器(LD)在结构上的根本区别是前者_发出的是荧光，而后者发出的是激光。 20.作为一个被调制的光源，希望在“0”码时没有光功率输出，否则它将使光纤通信系统产生噪声_，从而使接收机灵敏度降低。 21.光纤通信系统的输入抖动容限是指系统允许_脉冲信号__？产生抖动的范围。 22.mB1C码是将信号码流每m个比特分为一组，然后在末位之后插入一个__反（又称补码）码。 23.EDFA常用的泵浦波长有0.98 μm和_1.48um_两种。 24.在数字光纤通信系统中，由于光纤色散会使传输波形产生失真，引起_码间干扰__？，从而使接收灵敏度降低。 25.EDFA噪声系数的定义为F=__放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比_。 26.在SDH帧结构中，段开销又分为再生段开销_和复用段开销两种。 27.在PIN光电二极管中，半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与_内建电场方向一致， 这有利于耗尽层的加宽。 28.虚容器是一种SDH中最重要的信息结构，它由信息净负荷和通道开销来组成。 29.光接收机噪声的主要来源有光电检测器引入的噪声和_量子噪声_？两类。 30.同步复接是指各支路信号在__同一个时钟系统？的控制下进行复接。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分) 31.光发射机的消光比EXT=全“0”码时的平均光功率P0/全“1“码时的平均光功率P1 一般《=10% 32.单模光纤光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。（单模光纤的纤芯直径较小，约为4um~10um。） 33.直接强度调制即直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用的调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流。 34.接收机的动态范围是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm来描述）之差。（dB）即D=10log 35.抖动是指数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离。 四、画图题(本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分) 36.画出用数字电信号对LD直接强度调制的原理图。 37.画出光接收机中单个脉冲在均衡器前后的波形比较图。 五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 38.何谓弱导波光纤?它对光纤的数值孔径和模式色散分别会产生 什么影响? 答：弱导波光纤：纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。 。。。。。。 39.半导体激光器产生激光的机理是什么? 答：（自己总结的）用泵浦源使工作物质在泵浦元的作用下变成激 活物质即实现了粒子数的反转分布（产生光放大的前提），进而使 光得到放大，在光学谐振腔内再提供必要的反馈以及进行频率选 择，光产生振荡，当物质中的受激辐射大于受激吸收时，就产生了激光。 40.光接收机电路中，自动增益控制的主要作用是什么? 答：当信号强时使增益降低，当信号弱时使增益提高，从而达到使送到判决器的信号稳定，以利于判决的目的，它的主要作用是增加了光接收机的动态范围。 41.简述光隔离器的主要作用和要求。 答：作用：防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输的器件。 要求：插入损耗低，隔离性能好。 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 42.已知阶跃型光纤中传输的总导模数M=18，纤芯折射率n1=1.50，包层折射率n2=1.48，工作波长λ=0.85 μm。试求：(1)纤芯与包层分界面上的临界角；(2)光纤的纤芯半径a。 解：(1) sin c=n2/n1 c=arcsinn2/n1 (2)M=0.5V2V=N1a2可得a= 43.一光纤通信系统采用的光纤的损耗为0.33 dB/km，光发射机的平均发送光功率为0.8 mW，全程光纤接头损耗为4 dB。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传输距离为100 km。现若选择接收机的灵敏度为0.2 μW，试核算该接收机能否满足系统设计要求。 解：见前面各题。近结束。 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．TE1 D．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 μm 一定不可能D．1.31 μm 4．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 5．半导体激光二极管(LD)的一个缺点是( ) A．光谱较宽LED的B．温度特性较差？ C．与光纤的耦合效率较低LED的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/s --1 B．622.080 Mb/s ---4 C．2 488.320 Mb/s ----16D．9 953.280 Mb/s ----64 9．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？17179869.184 B．2048 ns C．488 μs D．2048 μs 10．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 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。 11．在光纤通信系统中起主导作用的部件是光源、光纤和__光电检测器？____三种。 12．光纤通信就是利用光波作为载频和_以光导纤维作为传输媒介的一种通信方式。 13．薄膜波导中形成导波的条件为_90°＞θ1＞θc12____。 14．所谓弱导波光纤是指纤芯折射率__稍大于_包层折射率的光纤。 15．在阶跃型光纤中，子午光线传输的特点是子午光线在传输过程始终位于__子午面内_。 16．在阶跃型(弱导波)光纤中，第一高次模为_LP11__。 17．薄膜波导中，导波的传输条件为_sin_平方平方__？__。 18．光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是自发辐射、受激吸收和___受激辐射___。 19．在半导体激光器(LD)的P—I曲线上，当I＜It时，激光器发出的是__荧光____。 20．一般要求光发射机的消光比小于_10%___。 21．EDFA功率增益的定义式为_功率增益=10log输出光功率/输入光功率_____。 22．EDFA主要由_掺铒光纤_____、泵浦光源、光耦合器、光隔离器和光滤波器等组成。 23．EDFA的工作波长范围为_1.53~1.56um_____。 24．STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在第1～9 N列中的第__4____行。 25．在SDH帧结构中，段开销又分为再生段开销和_复用段开销_____两种。 26．在准同步数字体系中，我国和欧洲采用的基础速率为_2 048Mbit/s_____。 27．根据功能不同，光纤通信系统的监控系统大致可以分为：对一个数字段进行监控、对多个方向进行监控和对跨越数字段进行监控等三种。 28．光定向耦合器的主要特性参数有：插入损耗、分光比和_隔离度（A）等。 29．雪崩光电二极管具有_雪崩倍增_效应，使光电流在管子内部就获得了倍增。 30．光接收机中，判决器和时钟恢复电路合起来构成__脉冲再生电路__电路。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分) 31．阶跃光纤的相对折射率差在光纤中，纤心中的折射指数n1稍高于包层中的折射指数n2,而相对折射指数差=(n12-n22)/2n12(n1-n2)/n1 32．光源的间接强度调制在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制。此调制器可通过电--光效应或声--光效应等，利用晶体传输特性随电压变化来实现对光波的调制。 33．光发射机的消光比定义E XT=全“0”码时的平均光功率P0/全“1“码时的平均光功率P1 一般《=10% 34．光电检测器的暗电流在理想条件下，当没有光照时，光电检测器应无光电流输出。但是实际上热激励，宇宙射线或放射性物质的激励，在无光情况下光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流，严格的说暗电流还包括器件表面的漏电流。 35．插入比特码是指将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入一比特码。又分为mB1P mB1C mB1H. 四、画图题(本大题共2题，第36小题5分，第37小题10分，共15分) 36．画出半导体激光二极管(LD)的输出特性曲线，并在曲线上标明荧光和激光所对应的线段。前面出现了37．补全题37图的光中继器原理方框图，并简述各补填部分的功能。 题37图 五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 38．什么是半导体材料的光电效应？当光照射到半导体的P-N 结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。 39．激光器主要由哪几部分组成？说明各部分的功能。 答：1)工作物质能产生激光的物质，也就是可以处以粒子数反转分布状态的工作物质； 2）泵浦源使工作物质成为激活物质即使其产生粒子数的反转分布； 3）光学谐振腔 提供必要的反馈和频率选择。 40．光纤通信系统对光发射机有哪些要求？ 1)有合适的输出光功率 2）有较好的消光比E XT 3)调制特性好。 41．在光接收机电路中，为什么要采用均衡器？ 答 在数字光纤通信系统中，调制好的矩形脉冲数字信号从光发射机到接收机主放大器输出的脉冲形状将不再会是矩形了。将可能出现很长的拖尾，这种拖尾现象将会是前后码元的波形重叠产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码。而均衡器恰使经过均衡的波形成为有利于判决的波形。 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 42．阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n 1=1.51，包层折射率n 2=1.45，纤芯半径a=6 μm ，工作波长λ=1.31 μm 。求：(1)数值孔径； (2)若要实现单模传输，则纤芯半径应如何选择？ 解：（1）NA=n1 （ ） （2） 0 43．某单模光纤通信系统，光发射机的平均发送光功率为0.8 mw ，接收机灵敏度为-37 dB m ，全程光纤平均接头损耗为0.04 dB/km ，设计要求系统富裕度为6 dB ，无中继传输距离为80 km ，试问在选取光缆时，光纤的每公里损耗最大为多少？ 解：熟知前几题就可会了。 近结束。 全国2006年10月高等教育自学考试 有答案 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.光发射机的消光比，一般要求小于或等于（ ） A.5％ B.10％ C.15％ D.20％ 2.EDFA 中光滤波器的主要作用是（ ） A.降低光放大器输出噪声 B.消除反射光的影响 C.提高光放大器增益 D.使光信号再生 3.在薄膜波导的导波特征方程2k 1x d-2Φ12-2Φ13=2m π中，k 1x 是导波的（ ） A.横向相位常数 B.轴向相位常数 C.横向衰减常数 D.轴向衰减常数 4.为了使雪崩光电二极管正常工作，在其P －N 结上应加（ ） A.高正向偏压 B.低正向偏压 C.低反向偏压 D.高反向偏压 5.在误码性能参数中，严重误码秒（SES ）的误码率门限值为（ ） A.10-6 是劣化分的门限值 B.10-5 C.10-4 D.10-3 6.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 波 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 7.不属于．．． 无源光器件的是（ ） A.光定向耦合器B.半导体激光器 C.光纤连接器 D.光衰减器 8.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 - 9.EDFA的泵浦光源的典型工作波长为（） A.850 nm B.980 nm 1.48um也是 C.1310 nm D.1550 nm 10.在阶跃型光纤中，导波的特性参数有（） A.β、α、W B.U、V、α C.U、W、β D.V、W、α 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。 11.随着半导体激光器温度的上升，其输出功率会__降低_____。 12.EDFA中光耦合器的主要作用是将__输入光信号_____和原泵浦光混合起来。 13.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1.31 μm和__1.55μm_____。 14.传送一帧STM-1信号所需的时间为___125US____。 15.在薄膜波导中，模式的含义是能够独立存在的__电磁场结构形式_____。 16.在热平衡条件下，一个电子占据一个能量为E的能级的概率f（E）的计算式为_ f（E）=______ 17.光接收机中，PIN光电二极管引入的主要噪声有暗电流噪声和___量子噪声____。 18.在传播方向上没有电场和磁场分量的光（电磁波）的传播形态，称为__横电磁波（TEM）_____。 19.EDFA噪声系数的定义式为__放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比_____。 20.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的现象称为___自聚焦____现象。 21.在SDH帧结构中，段开销又可以分为_再生段开销______和复用段开销两种。 22.在薄膜波导中，衬底辐射模形成的条件是入射角θ1必须满足___θC13<θ1<θC12____关系式。 23.目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和_光纤放大器_两类。 24.常用的SDH设备有终端复用器、___分插复用器_和交叉连接设备等。 25.光缆中护层的作用主要是避免光纤受__外部机械力_和环境的破坏。 26.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及进行_频率选择。 27.光定向耦合器按其结构不同可以分为棱镜式和_光纤式_两类。 28.光纤数字通信系统中，_误码性能_和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。 29.零色散频移光纤是指工作波长为__1.55UM_____的单模光纤，在该波长上可以获得最低损耗和最小色散。 30.响应度和__量子效率_都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 31.晶体的电光效应指电场引起晶体折射率变化的现象。 32.网络节点接口（NNI）传输设备和网络节点间的接口。 33.输入抖动容限光纤数字通信系统中允许输入脉冲产生抖动的范围 34.PIN光电二极管的暗电流在无光照的情况下，PIN 光电二极管仍然输出的电流。 35.光纤中的导波基模在导波的所有模式中，归一 化截止频率V C至最小的 四、画图题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 36.分别画出用数字信号和模拟信号对LED直接调制的原理图。 37.画出雪崩光电二极管的纵向剖面顺时针转90°的结构示意图和电 场强度分布示意图，并指出高场区的范围 五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 38.从形成色散的机理来看，光纤的色散可以分为哪几种？色散对光纤通信系统性能有什么影响？ 答：模式色散材料色散波导色散三种光纤色散使光脉冲在传输过程中波形展宽，产生码间干扰、增加误码率，从而限制通信容量和无中继传输距离。 39.什么叫mBnB码？又称分组码，它是输入信码流中每M个比特码分为一组，然后在相同时隙内变换为N个比特，且N>M. 40.激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？激光器谐振腔中的工作物质在泵浦源的作用下变成激活物质后有了放大作用，被放大的光在谐振腔的两个互相平行的反射镜之间来回反射，进一步得到放大，但是在这一过程中也要消耗一部分光能（腔内损耗和反射损耗），当放大足以抵消损耗时，激光器就形成激光振荡 41.什么是半导体材料的光电效应？当光照射到半导体的P-N结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。 六、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 42.阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，n2＝1.49，纤芯半径a＝4μm，工作波长 λ＝1.31 μm。 求：（1）相对折射指数差；（2）光纤中传输的模式数量； （3）每公里长度光纤的模式色散。 解：（1）n1=1.51，n2=1.49 定义式为(N12-N22)/2N12（1.51-1.49）/1.51=0.013 （2）M=V2 /2 V=an12/ M (3) -8s/km 43.一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km ，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm，全程光纤平均接头 损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传输距离为 70 km。 求：（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？ （2）若要求系统允许的最大接收功率为－10 dBm，则光接收机的动态范围至少应取多少？ 解：（1）由 P T=P min+La+Lai+M P T—L(a+ai)—M=-1-70*(0.35+0.05)-6=-35dBm (2)动态范围D=P MAX-P MIN=-10-(-35)=25 d B 结束。 全国2006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.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 2.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 3.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（）画图，通过比例求解 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 4.1mW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？（）利用公式P T=… A.1.8km B.10km C.18km D.20km 5.单模光纤在信号波长处的材料色散和波导色散分别为20ps/(nm.km)和-15ps/(nm.km)，则光纤总色散为 （） A.35ps/(nm.km) B.25ps/(nm.km) C.5ps/(nm.km)应该是对的 D.0ps/(nm.km) 6．激光是通过什么产生的？（） A.受激辐射 B.自发辐射 C.热辐射 D.电流 7.若发射机的上升时间是1ns，则其理论带宽是多少？（） A.1Gbit/s B.350MHz C.350kHz D.350Mbit/s 8．作为光纤探测器的光电二极管通常（） A.反向偏置? B.热电冷却 C.正向偏置 D.像太阳能电池一样无偏置产生电压 9.利用光放大器是（） A.为了驱动光源而克服阈值效应 B.为了补偿光纤损耗 C.只在铜导线系统中使用 D.将光信号转换成电信号 10.衰减器（） A.一个阻挡某个波长的光而使其他波长的光透过的滤波器 B.使输入光偏振，引起其他偏振光的损耗 C.在一定的波长范围内均匀减小光强？ D.有选择地阻挡由自辐射产生的光子 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.电磁波在传播方向上有磁场分量而无电场分量，称为_TE_波。 2.目前实用的光纤通信系统一般采用的调制方式为__直接强度调制_。 3.光在光纤中传输时的衰减量可用光纤的损耗系数来表示，其单位为_dB_/km_____。 4光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是1.55μm、1.31μm和_0.85um_。 5.能够独立存在的电磁场的结构形式，称为_模式_。 6.在薄膜波导中，_TE0_模的截止波长最长。 7.按几何光学射线理论，阶跃型光纤中的光射线主要有_子午___射线和斜射线。 8.渐变型光纤数值孔径的表达式是_NA(r)= _ __此处的2表示平方__。 9.当光纤中出现了辐射模时，即认为导波截止。 10.在阶跃型光纤中，LP01模是基__模。 11.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和_传输带宽__？。 12.信号的时延差与信号源的相对带宽有关，光源的相对带宽越窄，信号的时延差就越__小__。 13.__粒子数的反转_分布状态是使物质产生光放大的必要条件。 14.一台质量好的光接收机，应有__较宽_的动态范围。 15.在光接收机中，要求低噪声的放大器为_前置_放大器。 16.在SDH传输网中，信号是以同步传输模块（STM）的形式来传输的。 17.STM-1的比特数为19440_。270*9*8 18.SDH的帧结构中，AUPTR是在左侧1～9N列的第_4_行。 19.在激光器中，完成频率选择和反馈作用的是光学谐振腔。 20.一般EDFA的工作波长范围为1.53~1.56um。 三、名词解释(本大题共5小题，每小题3分，共15分) 1.本地数值孔径渐变型光纤芯子中的折射率指数n1,随半径r而变化，因此数值孔径是芯子端面上位 置的函数，所以把射入纤芯某点r处的光线的数值孔径，称为该点的本地数值孔径。 2.费米能级（书中没有精确定义）在一般情况下，电子在原子中围绕原子核按一定轨道运动，而且只能 有某些允许的轨道，在每一个轨道上允许有一个固定的能量值，即能级。 3.光量子噪声（总结的）由于光波的传播是由大量光量子传播来进行的，而这样大量的光量子的相位都 是随机的，光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数，是在一个统计平均值附近浮动，因而产生了光量子噪声。 4.劣化分每分钟的误码率劣于门限值1*10-6. 5.信息净负荷区域是指在帧结构中存放等待传输的各种业务信息的地方。（以STM-N为例，它的范围 是列10N~270N 行1~9 字节数（261N）*9=2349N个N=1,4,16,64） 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 1.什么是导波的截止状态？导波处于截止的临界状态时，其传输常数等于什么？ 2.构成激光振荡器必须具备的条件是什么？ 答：1)工作物质能产生激光的物质，也就是可以处以粒子数反转分布状态的工作物质； 2）泵浦源使工作物质成为激活物质即使其产生粒子数的反转分布； 3）光学谐振腔提供必要的反馈和频率选择。 3.光接收机中脉冲再生电路是由哪两部分组成？脉冲再生电路的主要作用是什么？ 答：由判决器和时钟恢复电路组成，主要作用是将均衡器输出的信号例如，升余弦频谱脉冲，恢复为“0” 或“1”的数字信号。 4.如何用时域特性法来描述光纤的色散效应？ 答：从波形在时间上的展宽的角度去理解，就是光脉冲在通过光纤传播期 间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象就称为色散，用时延差来表 示色散的程度。？ 五、画图题(本大题共2小题，第1小题7分，第2小题8分，共15分) 1.画图说明多模阶跃光纤的模式色散。 2.画出激光器输出特性曲线。 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 1.假设阶跃折射率光纤n1＝1.48，n2＝1.478，工作波长为1320nm，求单模传输时光纤的纤芯半径，此光纤 的数值孔径为多大？光纤端面光线容许的最大入射角是多大？ 解：NA=n1（）sin max=NA 2. 光纤链路长度6km ，传输速率为20Mb ／s ，误码率为10－ 9。在光发射机中，选择GaALAs LED,使其能够把50μW 的平均光功率耦合进纤芯直径为50μm 的尾纤中。在光接收机中，选择工作在850nm 的Si 光电二极管，光接收机所需的信号功率为－42dBm 。假设尾纤与光缆间的连接损耗为1dB ，在光缆—光检测器的连接点上也有1dB 的连接损耗。设系统富余量为6dB ，求光纤的损耗需低于多少dB ／km ？ 3. 解 全国2005年10月高等教育自学考试 有答案 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，通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是( ) A.多成分玻璃 B.石英和塑料 C.石英 D.塑料 2.在薄膜波导中，导波的传输条件为( ) A.λ0≥λ c B.λ0＜λc C.λ0≥0 D.λ0＞2.40483 3.从射线理论的观点看，在阶跃型光纤中，入射子午光线形成导波的条件是：光线在光纤端面上的入射角Φ必须满足的条件为( ) A. Φ≥arcsin 12 n n C. Φ＞arcsin 2221n n - D.0≤Φ≤arcsin 12 n n 4.在下列因素中，不是．． 引起光纤传输衰减的原因为( ) A.光纤弯曲 B.波导色散 C.光纤接头 D.杂质吸收 5.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 6.为了使雪崩光电二级管正常工作，应在其P —N 结上加( ) A.高反向偏压 B.低正向偏压 C.高正向偏压 D.低反向偏压 7.在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不属于．．． 插入比特码的是( ) A.mB1P B.4B1H C.5B6B （此乃分组码） D.mB1C 8.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 9.STM —N 信号一帧的字节数为( ) 比特数为270*9*N*8 A.9×270×N B.9×261×N C.9×270 D.9×261 10.对STM —1信号来说，每秒可传的帧数为( ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 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。 11.目前实用的光纤通信系统普遍采用的调制方式是直接强度调制。 12.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 μm,1.55 μm 和___1.31um_。 13.薄膜波导中，导波的基模是_TE0_。 14.薄膜波导中，导波的特征方程2k1x d-2Φ12-2Φ13=2mπ的物理意义是表示薄膜波导中的导波具有_横向 谐振_特性。 15.阶跃型单模光纤的截止波长λc=__2∏n1a___见答案______。 16.按照光纤中传输模式的多少，可以将光纤分为__多模光纤和单模光纤_两类。 17.光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面__收集（或说捕捉）光线_的能力。 18.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因 此，称它们是全同光子。 19.在半导体激光器的P—I曲线上，当I＞It时，激光器发出的是___激光_。 20.光发射机主要由输入电路(输入盘)和电光转换电路（发送盘）_两大部分构成。 21.EDFA为前置放大器时的主要作用是__提高光接收机灵敏度__。 22.常用的SDH设备有：终端复用器、__分插复用器__和数字交叉连接设备等。 23.在光接收机中，与_光电检测器_紧相连的放大器称为前置放大器。 24.1个单位间隔(UI)是指一个比特传输信息所占的时间__。 25.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（或I）层。 26.光纤通信系统中的监控信号，除了借助光缆中的金属导线传输外，还可利用_光纤_来传输。 27.SDH传输网中，STM—64的码速率为_9953，280Mb/s_。 28.目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和__光纤放大器__两类。 29.SDH传输网中，信号传输的特点一是同步传输；二是_以模块化形式传输_ 30.按照泵浦方式的不同，EDFA可分为同向泵浦结构、反向泵浦结构和_双向泵浦结构_等三种形式。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分) 31.弱导波光纤纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。 32.光纤中的子午光线位于光纤子午面内的光线 33.激光器的阈值条件激光器能产生激光振荡的最低限度 34.光电检测器的响应度定义为R0=I P/P0(A/W) ,其中I P为光电检测器的平均输出电流；P0为光电检测器的平均输入电流 35.mBnB码又称分组码，它是输入信码流中每M个比特码分为一组，然后在相同时隙内变换为N个比特，且N>M. 四、画图题(本大题共2小题，第36小题7分，第37小题8分，共15分) 36.画出用模拟电信号对LED直接强度调制的原理图。 37.补全下面的光中继器原理方框图。前面出现过 题37图 五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。 五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月 无线光通信的原理和核心部件的一些思考 摘要：现阶段，随着科技水平的不断提升，在很大程度上促进着我国通信行业 的发展。通信技术作为通信行业的重要支撑力量，在很大程度上决定着传输效率。以往传统的无线电以及光纤通信技术，虽然不会受到地形方面的影响，信道容量 非常大，但是传输效率却非常慢。在这种情况下，我们积极的应用无线光通信技术，不仅不会受到地形因素的影响，而且还有着较强的保密性以及较快的传输效率。基于此，本文深入浅出地阐述了无线光通信原理；其次分析了无线光通信核 心部件；最后探讨了无线光通信优缺点。 关键词：无线光通信；优缺点；研究分析 一、无线光通信原理概述 无线光通信技术的的工作原理，主要包含着以下三个方面的内容：首先，需 要发射出数据信号，然后借助光信号进行传输，最终接收完成信息传输任务。无 线光通信系统应用的是光电转换技术，在调制完成电信号对光发射机的光源之后，借助具备天线功能的光学望远镜来传输光信号，在望远镜接受到信号后，将信号 全部集中在光电检测器，其次信号到达接收机后，完成光信号转换成电信号，然 后经过调制调解器，完成信息读取工作，最终接入无线光信号。但是，在这一过 程当中需要我们指出的是，光波信号的不同，其透过率也是存在着一定的差异的。在这种情况下，我们要想更加有效的提升透过率以及系统功率，我们就必须要选 择更高性能的波段窗口，来确保光信号的稳定传输。 二、无线光通信核心部件分析 （一）无线光通信发射机 无线光信号主要是借助发射机所产生的，通过将不同类型的电信号，在经过 调制解调器的转换之后，成为光信号。无线光通信并不是借助光缆进行传输的， 因此光信号主要是椭圆光斑，是由激光管芯激发进而产生的。在这一过程当中， 光学行为耦合替代了以往的同轴耦合，传输距离越远的话，那么耦合准值也就越高。我们在设定耦合准值的过程当中，需要充分结合光学耦合效率来进行，避免 影响到信号的接收。此外，我们在借助发射机发射光信号的过程当中，应积极的 做好人眼防护措施，避免造成危害。 （二）无线光通信光学天线 无线光信号并不会受到光纤输送路径方面的影响，因而在实际的发射过程当中，往往会存在一定的发散角，导致信号出现泄露的现象。在这种情况下，我们 要想最大限度的确保最终的接受准确度，我们就应在接收端设置一套光学天线系统，充分借助其凸、凹透镜的聚焦原理，更好的聚集光信号，降低信号的泄露。 光学天线的增益效果和天线的孔径存在密切的关联，如果孔径过大或者过小的话，都会在一定程度上影响着最终的接收效益。在这种情况下，我们在选取天线孔径 的时候，就需要充分的结合我们的实际工作状况来进行。除此之外，我们还要严 格的设定聚光斑点尺寸的精确度，切实提高光信号的接收效率。 （三）无线光通信接收机 光信号在传播的整个过程当中，所存在的反射以及折射的现象，会产生码间 串扰现象。不仅如此，光信号如果受到空气散射的话，也会消耗信号。在这种情 况下，我们在选择接收机的时候，就必须要选择一些有着信号接收灵敏度较强、 光纤通信原理及应用 摘要：光纤通信技术是利用半导体激光器等光电转换器将电信号转换成光信号，并使其在光纤中快速、安全地传输的一门新兴技术。光纤是一种理想的传输媒体，它具有传输时延低、高通信质量、高带宽、抗干扰能力强等特点。光纤在高速以太网中有着广泛的应用。论文主要分析了光电信号的转换、光纤通信的基本原理并介绍了光纤在通信领域中的一些应用。 关键词：光纤通信；光电转换；全反射 1. 引言 光纤是用光透射率高的电介质构成的光通路，它是一种介质圆柱光波导，它是用非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。光纤通信就是在发送端利用半导体激光转换器将电信号转换成光信号并利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，光波通过纤芯以全反射的方式进行传导，有光脉冲相当于1，没有光脉冲相当于0。同时，接收端利用光电二极管或半导体激光器做成光检测器，检测到光脉冲时将光信号还原成电信号。在由于可见光的频率非 常高，约为8 10MHz的量级，因此一能做到使用一根光个光纤通信系统的传输带宽远远大于其它的传输媒体的带宽。同时利用光的频分复用技术，就纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号，使得光纤的传输能力成倍地提高。 2.理论模型 在光纤通信系统的发送端使用光电信号检测电路将电信号转换成光信号，并使得光信号以大于某一角度入射到光通道，此时光信号在光纤以全反射的方式不断向前传输，并在接收端再将光信号转换成电信号进行进一步的处理。 2.1 光电信号检测电路的基本原理 光电检测电路主要由光电器件、输入电路和前置放大器组成。其中，光电检测器件是实现光电转换的核心器件，它把被测光信号转换成相应的电信号；输入电路为光电器件正常的工作条件，进行电参量的变换并完成前置放大器的电路匹配；前置放大器能够放大光电器件输出的微弱电信号，并匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。 2.1.1 光电信号输入电路的静态计算 图解计算法是利用包含非线性元件的串联电路的图解法对恒流源器件的输入电路进行计算。反射偏置电压作用下的光电二极管的基本输入电路如下： 光纤通信原理作业 1、 LP01是单模光纤中的基模，它是一种B模。 A. 双折射 B. 线极化 C. 圆极化 D. 园双折 2、在目前的实用光纤通信系统中采用A调制方式，即将调制信号 直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。 B. 间接 C. 外 D. 分接 3、费米能级E f可视为能级被电子占据的界限，它是反映物质中电子在各能级 上A的参量。 A. 分布 B. 跃迁 C. 辐射 D. 放大 4、电子占据某能级的几率服从A分布。 A. 费米统计 B. 柏松 C. 指数 D. 平方 5、色散位移单模光纤是在A um处，实现衰减最小和色散最小. A. 1.55 B. 1550 C. 1560 D. 1.5１ 6、零色散光纤是指工作波长为A nm的单模光纤，可获得最小的衰 减特性和特性。 ，色散 B. 1310 ，色散 C. 1.55 ，放大 D. 1.51，复用 光电检测器是利用材料的B，来实现光电转换的器件。 A. 受激吸收 B. 光电效应 C. 非线性 D. 受激辐射 8、光学谐振腔中的纵模是指腔中驻波沿轴向的分布状态，纵模间隔Δf= B。A. B. C. D. 9、光纤色散包括C、和模式色散。 单纵模、多纵模 B. 极化色散、多纵模 C. 材料色散、波导色散 D. 双折射、圆极化 10、受激辐射中产生一个C。 A. 菲涅尔现象 B. 费米能级 C. 全同光子 D. 耦合模式 11、光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、C μm。 B. 1550 C. 1.55 D. 1.51 12、当光纤纤芯的折射率与包层的折射率C时，称为弱导波光纤。 光纤通信的基本原理 光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高，因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 由发光二极管LED 或注入型激光二极管ILD 发出光信号沿光纤传播，在另一端则有PIN 或APD 光电二极管作为检波器接收信号。为确保信号的有效传输，在光发送端之前需增加光放大器，以提高入纤的光功率，在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。 光纤类型 根据光在光纤中的传播方式可将光纤划分为两种类型：即多模光纤和单模光纤。多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率光纤和渐变型折射率光纤。多模光纤主要用于短距离、低速率的通信，用于干线传输网建设的光纤主要有三种，即G.652 常规单模光纤、G.653 色散位移单模光纤和G.655 非零色散位移光纤。而其中的G.65 3 光纤除了在日本等国家的干线网上有应用之外，在我国的干线网上几乎没有应用。G.655 光纤中的新型光纤最多，如低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤等。 G.652 单模光纤：在C 波段1530 ～1565 nm 和L 波段1565 ～1625nm 的色散较大，系统速率达到2.5 Gbit/s 以上时，需要进行色散补偿，在10 Gbit/s 时系统色散补偿成本较大，它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。 G.653 色散位移光纤：在C 波段和L 波段的色散很小，在1550nm 是零色散，系统速率可达到20 Gbit/s 和40 Gbit/s ，是单波长超长距离传输的最佳光纤。但是，由于其零色散的特性，在采用DWDM 扩容时会出现非线性效应，产生四波混频（FWM ），导致信号串扰，因此不太适用于DWDM 。 G.655 非零色散位移光纤：在C 波段和L 波段的色散较小，避开了零色散区，既抑制了四波混频，也可以开通高速系统。新型的G.655 光纤可以使有效面积扩大到一般光纤的1.5 ～2 倍，大有效面积可以降低功率密度，减少光纤的非线性效应。 光纤的优点 传输频带宽、通信容量大。 光纤传输损耗低、中继距离长。 光纤传输的信号不受电磁的干扰、保密性强、使用安全。 光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能，因而可以抵御恶劣的工作环境。 光纤的体积小、重量轻，便于敷设。 制作光纤的原材料丰富，石英光纤的主要成分是二氧化硅（SiO 2 ）。 光缆的制造： 光缆的制造过程一般分以下几个过程： 光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。 光纤通信原理实验 一、实验目的： 1、了解光纤通信系统的工作原理； 2、了解光纤通信的基本特点； 3、通过波分复用解复用器件（WDM）实现双波长单纤单向音频视频通信传输； 二、光纤通信的发展过程： 到了20世纪中页，出身上海的英藉华人高锟（K.C.Kao）博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。并大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。从此揭开了光纤通信的帷幕。光纤通信的发展过程如表1所示。 三、光纤通信优点： 1．光波频率很高，光纤传输的频带很宽，故传输容量很大，理论上可通上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制等多种业务；目前的通信材料主要电缆、波导管、微波和光缆，电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比如表2所示。可以看出光缆的通信容量远远大于其它的通信材料。 表2电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比 2．不受电磁干扰，保密性好；损耗小，中继距离远。光纤是由非金属的石英介质材料构成的，它是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰，甚至包括太阳风暴也影响不到光纤通信，2000年6月8日的太阳风暴，差点使俄罗斯的一颗导航卫星失去方向。太阳风暴还会造成人造卫星的短路，许多靠卫星传播的通信业务可能因此停顿。1998 年5月，美国银河4号卫星因受太阳风暴影响而失灵，造成北美地区80%的寻呼机无法使用，金融服务陷入脱机状态，信用卡交易也中断了，有试验表明，在核爆炸发生时，地球上所有的电通信将中断，而唯有光通信几乎不受影响；光纤中传输的是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都比较低，所以它不能干扰频率比它高的多的光波。打个比方说，光纤中的光波好比是在万丈高空飞行的飞机，任凭地上行驶的火车、汽车如何得多，也不会影响到它的飞行。 3．光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属(如铜、铝)，且直径小、重量轻。相同话路的光缆要比电缆轻90%～95%(光缆重量仅为电缆重量的十分之一到二十分之一)，而直径不到电缆的五分之一。通21000话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8 吨/公里；通讯量为其十倍的光缆，直径仅0.5英寸，重量仅450磅/公里。 4．耐高温、高压、抗腐蚀，工作可靠等等优点就不一一罗列了。 四、光纤通信的原理： 光纤通信系统的工作原理如图1所示： 图1 光纤通信系统的工作原理 《光纤通信》教学大纲 一、课程描述 光纤通信是20世纪70年代开始发展起来的一种通信新技术。80年代以后，随着我国通信技术的迅速发展，光纤通信有了长足的发展，成为社会信息基础设施中不可缺少的一部分，广泛应用于各个领域。 《光纤通信》是结合光纤通信的发展，系统地介绍光纤通信系统的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法，全面反映全光通信技术概貌的课程，为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础。 《光纤通信》是通信工程专业的一门专业任选课，包括光纤通信传输理论，光纤与光缆，光源与光发送机，光检测器与光接收机，无源光器件与集成光路，光纤系统中的信号传输和光纤通信系统等内容。先修课程是通信原理、信号与系统、高频电路。 二、课程目标 1、使学生掌握光纤通信的基本概念和基本原理，理解光发射机和光接收机的基本理论和特性。 2、理解和掌握光纤通信系统的构成、性能指标及光纤通信新技术。 三、课程内容和教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。 理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象。 掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的功能线路进行解释，说明其工作过程，估计有关参数。 学会——是指在利用仪表和工具完成对某些功能线路的设计、组装、参数测量，并根据理论知识计算相关参数，理论与实验作比较。能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 教学内容及教学要求表 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 光纤通信基本理论 第四章光纤通信基本理论 一、填空题 1．光纤通信中所使用的光纤是截面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有(束缚)和传输光的作用。 2．光具有波粒二像性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的(粒子流)。 3．波动光学是把光纤中的光作为经典(电磁场)来处理。 4．光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，由于不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致(信号畸变)的一种物理现象。 5．在数字光纤通信系统中，色散使(光脉冲)发生展宽。 6．波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的(几何结构)所引起的。 7、光纤的非线性可以分为两类，即受激散射效应和（折射率扰动）。 8．当光纤中的非线性效应和色散(相互平衡)时，可以形成光孤子。 9．单模光纤的截止波长是指光纤的第一个(高阶模)截止时的波长。 10．单模光纤实际上传输两个(相互正交)的基模。 11、光纤通信是以（光波）为载频，以光纤为（传输媒介）的通信方式。 12、目前光纤通信在（1550nm）波段附近的损耗最小。 13、（数值孔径）表征了光纤的集光能力。 14、G．653光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将(1310)nm 附近的零色散点，位移到(1550)nm附近，从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。 15、G．655在1530-1565nm之间光纤的典型参数为：衰减<（0.25）dB/km; 色散系数在(1-6ps/nm·km)之间。 16、克尔效应也称作折射率效应，也就是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的（非线性）现象。 17、在多波长光纤通信系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的（调制），这种现象称（交叉相位调制）。 18、当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的（非线性）会导致产生其它新的波长，就是（四波混频）效应。 19、G．652光纤有两个应用窗口，即1310nm和1550nm,前者每公里的典型衰耗值为（0.34dB）,后者为（0.2dB）。 20、单模光纤的（模场直径）是作为描述单膜光纤中光能集中程度的度量。 二、单项选择题 1．将光纤的低损耗和低色散区做到1 450～1 650 rim波长范围，则相应的带宽为( B)THz。 A.2．5 B．25 C．5.0 D．50 2．阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上( B )而使能量集中在芯子之中传输。 A．半反射B．全反射 C．全折射D．半折射 3．多 模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是( A )的。 A．连续变化B．恒定不变C．间断变化D．基本不变 4．目前，光纤在( B )nm处的损耗可以做到0．2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。 A．1050 B．1550 C．2050 D．2550 5．石英光纤材料的零色散系数波长在( B )nm附近。 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 课程教案 （2015—2016学年第二学期） 课程名称：光纤通信 授课学时： 44学时 授课班级：电子信息工程13级 任课教师： 教案（首页） 第2章光纤与光缆 （一）教学内容： 基本光学定律和定义，光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，圆波导的模式理论，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。 重点：光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，单模光纤的基本原理，光 纤材料和制造基本原理。 难点：圆波导的模式理论 （四）概述 对光纤的结构和分类做简单介绍,对光纤的导光原理采用射线法和标量近似解法进行重点分析。对单模光纤的结构特点、主模及单模传输条件进行讨论。介绍光纤的传输特性及特殊光纤。 教学环节教学过程 引言 本章课程的讲授 在整个通信技术的发展中传输介质始终是人们需要不断研究和改进的课题，光通信从19世纪前就已得到应用，但由于没有找到合适的传输介质，使得光通信无法充分发挥其优点。1966年英籍华人科学家C.K.Kao发表论文提出可以利用纯度极高的石英玻璃作为传输煤质来传送光信号，从而拉开了光纤通信技术飞速发展的序幕（C.K.Kao博士也因此成就获得2009年Nobel物理学奖）。近半个世纪来，人们对光纤的结构、制造工艺不断改善，使得光纤的传输性能越来越优良，光纤已经成为现代长途干线网络信息传输的首选传输介质。 本章将对光纤进行详细的讨论，使学生对光纤通信课程建立较好的基本理解。 在讲授基本内容之前请学生回答自己对实际生活中所接触的光纤光缆的认识和理解，大家在什么地方用过光纤呢？家里或宿舍上网时信息是通过什么进行传输或如何进行传输的呢？通过提问对学生进行较好的引导，让学生上课时很快提高兴趣。 2.1 光纤的结构和分类 2.1.1 光纤的结构 光纤有不同的结构形式。目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为，直径为2b。 让学生自行思考为何要采用这种结构？提问！强调纤芯和包层的折射率很接近、差值不能太大。 采用芯包结构的目的： （1）进行全反射，减小散射损耗。 （2）增加纤芯的机械强度。 （3）保护纤芯不受外界的污染。 1 n 2 n 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 光纤通信原理光纤传输原理图 光纤通信原理 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维 中的全反射原理而达成的光传导工具。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件。在使用光纤的通信系统中，不需将光信号转换为电信号，直接对光信号进行放大的一种技术。掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器)是1985年英国南安普顿大 学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤放大器的工作原理： 铒光纤放大器主要是由一段掺铒光纤（长约10-30m）和泵浦光源组成。其工作原理是：掺铒光纤在泵浦光源（波长980nm或1480nm）的作用下产生受激辐射，而且所辐射的光随着输入光信号的变化而变化，这就相当于对输入光信号进行了放大。研究表明，掺铒光纤放大器通常可得到15-40db的增益，中继距离可以在原来的基础上提高 100km以上。那么，人们不禁要问：科学家们为什么会想到在光纤放大器中利用掺杂铒元素来提高光波的强度呢？我们知道，铒是稀土元素的一种，而稀土元素又有其特殊的结构特点。长期以来，人们就一直利用在我学器件中掺杂稀土元素的方法，来改善光学器件的性能，所以这并不是一个偶然的因素。另外，为什么泵浦光源的波长选在980nm或1480nm呢？其实，泵浦光源的波长可以是520nm、650nm、980nm、和1480nm，但证明波长980nm的泵浦光源激光效率最高，次之是波长1480nm的泵浦光源。 掺铒光纤放大器的基本结构： EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值分别对应于1530nm和1550nm。 掺铒光纤放大器的优点: 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< 一填空题 1光波属于电磁波范畴,包括、和。 2.目前实用通信光纤的基础材料是。 3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是的光纤数字通信系统。 4.光发射机的主要作用是耦合进光纤。 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，即波长区，对应频率。 7.目前光纤通信的三个实用窗口为、及。 8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为。 9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为。 10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为。 11.光纤损耗的单位是。 12.单位长度光纤传输带宽的单位是。 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 和。 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 或。 15.光纤纤芯的折射率n1包层折射率n2。 16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为和。 17.按照纤芯中传输模式的多少来划分，光纤可分为和。 18.单模光纤的纤芯直径约为。 19.多模光纤的纤芯直径约为。 20.光缆的结构可分为、和三大部分。 21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的和。 22.光纤损耗包括：光纤的损耗，光纤与的耦合损耗，光纤之间的损耗等。 23.色散的大小用来表示。 24.色散的程度用时延差来表示，时延差越大，色散就会。 25.时延差的单位是。 26.单模光纤中的色散不存在，只有和。 27.光纤通信系统中，性能和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、、来表示，现在多数情况是用 。 29.抖动容限可分为容限和容限。 30.掺铒光纤放大器的英文缩写是。 31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n1是随半径r变化的，因此子午线是。 32.渐变型光纤靠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。 34.弱导波光纤中的光波是近似的。 35.在阶跃型光纤中，不论是子午线还是斜射线，都是根据原理，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，这种状态称为导波的临界状态。 光纤通信原理复习要点提示 （2010年12月） 第一章光纤通信概述 本章主要掌握要点提示：①光纤通信的定义②组成。并了解其优点、发展史和发展趋势1．近代通信技术分为电通信和光通信两类。目前广泛使用的光通信方式是利用光纤传输光波信号。 2．光纤通信的容量通常用BL积来表示，其中B表示为比特率，L为：中继距离。3．画图：画出光纤通信系统的组成结构图，并简述系统中各部分的主要作用。 第二章光的性质 本章主要掌握要点提示：①光的吸收，色散n=f（λ）和散射；②激光 1．要产生激光，须选择传播方向和频率一定的某一光信号优先放大，而将其他方向和频率的光信号加以抑制。为了获得单色性、方向性都很好的激光，需要加入一个光学谐振腔。 2．电磁波是一种横波，横波指质点的振动方向与传播方向垂直的机械波。 3．色散是指介质的折射率n随光波波长λ而变化的现象。介质的折射率n是随着波长λ的增加而减小的称为正常色散。 4．激光形成的条件有：能实现粒子束反转的物质；泵浦和光学谐振腔。5．激光的模式有两种：纵模和横模，其是激光腔内与腔轴垂直的横截面内的稳定光场分布。6．当光通过不均匀介质时，会偏离原来的方向而向四周传播，这种现象称为光的： C 。 A. 吸收 B. 色散 C. 散射 D. 辐射 7．光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，下列D 不属于光与原子的相互作用。 A. 受激吸收 B. 受激辐射 C . 自发辐射 D. 散射8．激光是通过 A 产生的。 A. 受激辐射 B. 自发辐射 C. 热辐射 D. 电流 第三章光纤 本章主要掌握要点提示：①光纤的结构，类型和各自的导光原理；②基膜LP01的概念，阶跃型光纤只传输基膜的条件；第一高阶模是指哪种标量模；③光纤的损耗特性，色散特性，传输带宽；④单模光纤 1．光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为：纤芯，包层和涂覆层。纤芯折射 n的高纯度二氧化硅。 率通常是折射率为 1 2．对于渐变型光纤，具有不同条件的子午射线，从同一地点出发，达到相同的终端。这种现象称为光纤的自聚焦。 3．光在光纤中传输时的衰减量可用光纤的损耗系数来表示，其单位为：dB/km 。 μ。 4．光纤通信中，石英光纤的三个低损耗窗口为： A m A. 0.85; 1.31; 1.55 B. 0.85; 1.27; 1.55 光纤通信原理 大家好，这节课由我给大家讲述光纤通信原理，那么，在上课之前，我们先来看看课题的字面意思，光纤通信原理，光纤、通信、原理；光纤，也就是一根根玻璃丝儿；通信，就是信息之间的相互交流与传递，那么光纤通信，说白了，就是以一根玻璃丝儿为媒介来进行信息沟通。好，下面我们来对光纤通信进行具体研究，本节课主要分为三大部分：第一、什么是光纤通信；第二、光纤通信的优点与应用；第三、光纤通信系统的基本组成。 一、什么是光纤通信 在讲光纤通信之前，我们先看看光通信发展的基本历史，在古代的时候，咱们中国人用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息，这些都可以看成是原始形式的光通信，在望远镜发明出来后，又极大地延长了这种目视通信的距离，这些是最原始的光通信。 时间到了19世纪，在1880年的时候，美国人贝尔发明了一种用光波做载波传送话音的“光电话”。最原始的电话，是用电流来作为传递信号的媒介，这种光电话说白了就是在语音通话的时候，抛开电线这个导体，直接用太阳光来作为传递声音的媒介。但是当时没有理想的光源，而且这种光电话的传送距离也很短，所以在当时并没有实际的价值。但是这种光电话仍然是一项伟大的发明，因为它证明了以光波作媒介的可行性。因此可以说贝尔发明的光电话是现代光通信的雏 形。 1960年，美国人梅曼发明了一台红宝石激光器，也就是说，梅曼发明了激光，这个激光的发现是给光通信带来了新的希望，因为激光和普通光相比，它的波谱宽度窄，方向性好，亮度也高，它的特性和无线电波相似，所以说激光是一种理想的载波媒介。激光器的发现，让沉睡了80多年的光通信进入了一个崭新的阶段。 但是，新的问题又来了，在利用光通信的时候不可能就一束光秃秃的激光在跑，得把它放在一个载体里面，那么这个载体是什么呢，一时半会儿还找不到，所以说光通信的发展又走入到了低谷里。 在1966年，英籍华裔学者高琨和霍克哈姆发表了一篇关于传输介质的论文，这篇论文指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，这篇论文算是奠定了光纤通信的基础。光纤，就是石英纤维，也可以说是玻璃丝，如果用未经过加工的石英纤维做传输介质的话，损耗会非常大，达到1000dB\km；但是高琨的这篇论文提出了一个观点，如果把石英纤维里的铜离子和铁离子过滤掉，那么石英纤维的损耗会大大减少。 在1970年的时候，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。在美国的贝尔实验室成功研制出了双异质半导体激光器，由于光线和半导体激光器的进步，因此1970年是光纤发展的一个重要时间。 任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠的实现最大可能的 光纤通信原理参考答案 第一章习题 1-1 什么是光纤通信 光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。 1-2 光纤通信工作在什么区，其波长和频率是什么 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为～μm，对应的频率为167～375THz。 1-3 BL积中B和L分别是什么含义 系统的通信容量用BL积表示，其含义是比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。 1-4 光纤通信的主要优点是什么 光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。主要有： (1) 通信容量大 (2) 中继距离远 (3) 抗电磁干扰能力强，无串话 (4) 光纤细，光缆轻 (5) 资源丰富，节约有色金属和能源。 光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显着。 1-5 试画出光纤通信系统组成的方框图。 一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。 1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。 略 第二章习题 2-1 有一频率为Hz 13 103?的脉冲强激光束，它携带总能量W=100J ，持续 时间是τ=10ns(1ns=10-9s)。此激光束的圆形截面半径为r=1cm 。 求： (1) 激光波长； (2) 平均能流密度； (3) 平均能量密度； (4) 辐射强度； （1）m c 5 13 81010 3103-=??==νλ （2）2132 29/1018.3) 10(1010100 ms J S W S ?=???=?= --πτ （3）s m J c S w 2 5813/1006.110 31018.3?=??== （4）2 13 /1018.3ms J S I ?== 2-2 以单色光照射到相距为0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m 。 （1） 从第一级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm ，求单色光的波长； （2） 若入射光的波长为6×10-7m ，求相邻两明纹间的距离。 （1）λδk D ax ±== a D x λ=1 a D x λ44= a D x x λ 314=- m D x x a 7141053) (-?=-= λ （2）m a D x 3103-?==?λ光纤通信原理与技术课程教学大纲
无线光通信的原理和核心部件的一些思考
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光纤通信原理
光纤通信的基本原理
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