莆院凤达D305
导论
一. 填空
1. 光纤通信的通信窗口波长范围为（0.7～1.7μm）。
2. 光纤通信是以（光波）为载频，以（光纤）为传输介质的通信方式。
3. 光纤通信的最低损耗波长是（1.55μm），零色散波长是（1.31μm）。
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（ACD）。
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（AB）。
A、 LED
B、LD
C、PCM
D、PDH
3. 光纤通信是以光波为载波，以（C）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. 光纤通信主要有哪些优点？
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. 为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？
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。
光纤与光缆
一、填空
1.单模光纤中不存在（模间）色散，仅存在（模内）色散，具体来讲，可分为（材料色散）和（波导色散）。
2. 光纤中的最低阶非线性效应起源于（三）阶电极化率，它是引起（三次谐波）、（四次混波）和（非线性折射）等现象的原因。
3、光缆大体上都是由（缆芯）、（加强元件）和（护层）三部分组成的。
4、散射损耗与（光纤材料）及（光纤中的结构缺陷）有关。
5、允许单模传输的最小波长称为（截至波长）。
6、数值孔径（NA）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）。
二、选择（一个或多个答案）
1、从横截面上看，光纤基本上由３部分组成：（A）、（B）、（D）。
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
2、单模光纤只能传输一个模式，即（B），称为光纤的基模。
A、HE００模
B、HE１１模
C、HE１０模
D、HE０１模
3、限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是（A）和（D）。
A、光纤色散
B、光纤折射
C、光纤衰减
D、光纤损耗
4、脉冲沿光纤的传输演变规律依赖于β２和β３的相对大小，而且它们又依赖于（B）、（C）的相对偏
移程度。
A、中心波长λ
B、工作波长λ
C、零色散波长λ０
D、零损耗波长λ０
三、简答
1、单模光纤中出现双折射现象的原因是什么？
答：正交偏振的简并特性，只对具有均匀直径的理想圆柱形纤芯的光纤才能保持。实际光纤的纤芯形状沿光纤长度难免出现变化，光纤也可能受非均匀应力而使圆柱对称性受到破坏。这些因素使光纤正交偏振的简并特性遭到破坏，使光纤呈现双折射现象。
2、什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。
答：色散是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。它包括模式色散、材料色散和波导色散。
多模光纤的色散是模式色散、材料色散和波导色散的总和，在多模光纤中，光以不同模式传播，高阶的模式传输较长的距离也就比低级的模式较晚到达接收器端，也就是说不同的模式有不同的群速度，从而导致脉冲的展宽。而单模光纤的色散只有材料色散和波导色散，材料色散和波导色散总称为色度色散，它是时间延迟随波长变化的结果。
四、计算
1、一段30km长的光纤线路，其损耗为0.5dB／km。
（1）如果在接收端保持0.3μW的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？
（2）如果光纤的损耗变为0.25dB／km，则所需的输入光功率又为多少？
（1）Pmin＝9.49μW（2）Pmin＝1.69μW
2、均匀光纤，若n１＝1.5，λ０＝1.3μm，试计算：
（1）若Δ＝0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？
（2）若取a＝5μm，为了保证单模传输，Δ应取多大？
（1）a≤0.47μm（2）Δ≤0.0022
光器件
一、填空
1、LD是一种（阈值）器件，它通过（受激）发射发光，具有输出功率（高）、输出光发散角（窄）、与单模光纤耦合效率（高）、辐射光谱线（窄）等优点。
2、LED的主要特性参数为（输出功率与效率）、（输出光谱特性）、（响应速率与带宽）。
3、PIN二极管的特点包括（耗尽层很宽）、（偏置电压很小）及（附加噪声小）。
4、对光检测器的基本要求是高的（响应度），低的（噪声）和快的（响应速度）。
5、根据通道带宽的宽窄不同，通常可以把WDM器件分为三类：（稀疏型WDM）、（DWDM）、（FWDM），其通道间隔分别为（10～100nm）、（1～10nm）、（0.1～1.0nm）。
6、影响光源与光纤耦合效率的主要因素是（光源的发散角）和（光纤的数值孔径）。
7、光纤耦合器是实现（光信号的合路/分路）功能的器件。
8、光纤和光纤连接的方法有两大类（活动连接）和（固定连接）。
9、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为（光波分复用）。
10、影响光纤耦合性能的主要因素有（插入损耗）、（附加损耗）、（分光比）和（隔离度或串音）。
二、选择题
1、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为（A）。
A、能带
B、价带
C、导带
D、禁带
2、SLM激光器可分为两类，即（B）和（C）式激光器。
A、集中反馈
B、分布反馈
C、耦合腔
D、导体腔
3、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是（BC）。
A、PN光电二极管
B、光电二极管（PIN）
C、雪崩光电二极管（APD）
4、光纤连接时引起的损耗和多种因素有关，包括连接光纤的（ABC）。
A、结构参数
B、端面状态
C、相对位置
D、横截面积
5、光纤连接器按可拆与否分为两类，即（A）和（D）。
A、活动连接器
B、旋转连接器
C、半自动连接器
D、固定连接器
6、单模光纤耦合器可按分光比受波长影响情况分为（C）和（D）。
A、短距离耦合器
B、长距离耦合器
C、窄带耦合器
D、宽带耦合器
7、耦合器的基本结构有（ABC）。
A、光纤型
B、波导型
C、微器件型
D、球形光纤光栅
三、简答
1、光纤通信系统采用怎样的光源？这类光源具有什么优点？
光纤通信系统均采用半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）作为光源。这类光源具有尺寸小、耦合效率高、响应速度快、波长和尺寸与光纤适配，并且可在高速条件下直接调制等优点。
2、半导体发光二极管与半导体激光器发射的光子有什么不同？
半导体发光二极管是因自发辐射而发光的，发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相干光。半导体激光器是因受激发射而发光的，发射的光子同频、同相、同偏振方向，输出相干光。
3、光调制器有什么作用？光调制器主要用于什么系统？
为了提高光纤通信的质量，避免直接调制激光器时产生线型调频的限制，要采用外调制方式把激光的产生和调制分开，因此在高速率通信系统、波分复用系统和相干光系统中都要用到调制器
四、计算
一个波长为λ＝1μm的光子的能量等于多少？计算频率为f＝１MHz和f＝1000MHz的无线电波的能量。
E１＝1.98810－１９J
E２＝6.62810－２８J
E３＝6.62810－２５J
光纤通信系统原理
一、填空
1．在半导体中，费米能级必须超过（带隙）才能发生粒子数反转。
2．半导体光源的核心是（PN结）。
3．LED的主要特性参数是（输出功率和效率）、（输出光谱特性）、（响应速度和带宽）。4．光发送机主要由（光源）、（光源驱动和调制电路）、（信道编码电路）组成。
5．衡量光检测器性能的技术指标有（响应度）、（相应特性）、（暗电流）、（渡越时间）、（光谱响应）、（光灵敏度）、（雪崩倍增因子）。
6．接收机中存在的噪声源可分为（散粒噪声）和（热噪声）。
二、选择（一个或多个选项）
1．原子的三种基本跃迁过程是（ABD）。
A．自发辐射 B．受激发射 C．自发接收 D．受激吸收
2．SLM激光器可分为两类，即（B）和（C）式激光器。
A．集中反馈 B．分布反馈 C．耦合腔 D．导体腔
3．光接收机中的散粒噪声包括（ABCD）。
A．量子噪声 B．暗电流噪声 C．漏电流噪声 D．APD倍增噪声
4．实际系统中，即使没在光纤传输也存在的造成接收机灵敏度恶化的因素有（ABE）A．消化比 B．强度噪声 C．散粒噪声 D．热噪声Ｅ．取样时间抖动
三、简答
1、光发射机的基本要求？（数字和模拟系统）
发射入纤光功率要大，以利于增加传输距离；非线型失真要小，以利于减小微分相位（DP）和微分增益（DG）或增大调制指数m（mTV）；调制指数m（mTV）要适当大；光功率温度稳定性要好。
2、光接收机前端的作用是什么？有哪三种不同的前端设计方案？各有何特点？
光接收机前端的作用是将光纤线路末端耦合到光电二极管的光比特流转换为时变电流，然后进行预放大，一边后级作进一步处理。三种方案：（1）低阻抗前端：电路简单，不需要或只要很少的均衡，前置级的动态范围也比较大，但缺点是灵敏度较低，噪声比较高。（2）高阻抗前端：一般只适用于低速系统。（3）跨阻抗前端：具有频带宽、噪声低、灵敏度高、动态范围广等综合优点，被广泛采用。
3、论述光纤损耗和色散对系统设计的限制。
由于损耗的存在，在光纤的传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小，它在很大程度上决定了系统的传输距离。所以系统在设计的时候要考虑用光信号的放大中继。色散是光纤的传输特性之一。由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。光纤的色散现象对光纤通信极为不利。光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。
四、计算
１．太阳向地球辐射的光波平均波长λ＝０.７μm，射到地球外面大气层的光强约为Ｉ＝０.4Ｗ／cm2。若在大气层外放一太阳能电池，计算每秒钟到达太阳能电池板上每平方米面积的光子数是多少？Eo＝hc/λ＝2.84×10－19J I/Eo＝1.4×1022个/s.m2
２．半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的Eg＝１.43eV，某一InGaAsP材料的Eg＝０.96eV，求它们的发射波长？
λ1＝1.24/Eg＝1.24/1.43＝0.87μm（GaAs材料）λ2＝1.24/Eg=1.24/0.96＝1.3μm（InGaAsP材料）
３．一个光电二极管，当λ＝1.3μm时，响应度为０.６Ａ／Ｗ，计算它的量子效率。
η＝1.24R/λ＝0.572
典型光纤通信传输系统
一、填空题
1、构成SDH网络的基本单元称为（网元）。该设备有（终端复用器）、（分插复用器）、（再生中继器）和（数字交叉连接设备）四种。
2、段开销可以实现（不间断误码监测）、（自动倒换）、（公务通信）和（数据通信）等功能。
3、对于码速率不同的信号，如果进行复接，则会出现（重叠）和（错位）现象。
4、数字复接中的码速调整有（正码速调整）、（正/负码速调整）和（正/零/负码速调整）三种方式。
5、光传输设备包括（光发射机）、（光接收机）和（光中继器）等
二、选择题
1、微波副载波的数字调制通常采用（B）格式。
A 、ASK
B 、FSK
C 、PSK
D 、DPSK
2、一个32信道波分复用系统需要（D）个独立的接收机。
A、1
B、4
C、8
D、32
3、1.7Gb/s的单个比特间隔是（C）。
A、1.7ns
B、1ns
C、0.588ns
D、0.170ns
4、光纤衰减为0.00435dB/m，则10km长光纤的总衰减为（D）。
.A、0.0435dB B、1.01dB C、4.35dB D、43.5dB
5、SDH线路码型一律采用（D）。
A、HDB3码
B、AIM码
C、NRZ码
D、NRZ码加扰码
6、我国准同步数字体系制式是以（C）。
A、1544kb/s为基群的T系列
B、1544kb/s为基群的E系列
C、2048kb/s为基群的E系列
D、2048kb/s为基群的T系列
三、简答题
1、何谓准同步复用？何谓同步复用？
准同步复用是各支路信号与合路信号没有共同时钟的复用，同步复用是各支路信号与合路信
号有共同时钟的复用。也就是说，准同步复用时合路信号的帧结构中需要进行码调整，同步复用时合路信号的帧结构中不需要进行码调整。
2、什么是抖动？抖动特性参量有哪些？
数字脉冲信号前沿和后沿的时间位置相对于其初始标准位置的随机性变化，称为抖动。通常用两个抖动特性参量来描述抖动的大小：其一是抖动幅度，即抖动变化的最大时间范围；其二是抖动频率，即单位时间内抖动变化的快慢。抖动量的大小将影响数字通信系统的通信质量，因此要求抖动量越小越好。
四、计算题
设140Mb/s数字光纤通信系统发射功率为－3dBm，接收机的灵敏度为－38dBm，系统余量为4dB，连接器损耗为0.5dB/对，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤衰减系数为0.4dB/km，光纤损耗余量0.05dB/km。计算中继距离L。
L＝[－3－（－38）－4－0.5×2]/(0.05＋0.4＋0.05)＝60km
光放大及波分复用技术
一、填空
1、掺铒光纤放大器具有增益（高）、噪声（低）、频带（宽）、输出功率（高）等优点。
2、光放大器的主要作用是在光纤通信系统中补充光纤（能量）。
3、光放大器有（半导体激光放大器）、非线性光纤放大器和（掺杂光纤放大器）。
4、掺铒放大器的关键技术是（掺铒光纤）和（泵浦源）。
5、在1.3μm波段通常用掺（镨）光纤放大器，1.55μm波段通常用掺（铒）光纤放大器。
6、掺铒光纤放大器EDFA的基本结构主要由（掺铒光纤）、（泵浦光源）、（光耦合器）、（光隔合器）和（光滤波器）等组成。
7、构成SDH网络的基本网络单元称为（网元）。该设备有（终端复用器（TM））、（分插复用器（ADM））、（再生中继器（REG））和（数字交叉连接设备（DXC））四种。
8、段开销是指STM帧结构中为了保证信息正常传送所必需的（附加字节），主要是一些（维护管理字节）。
9、分插复用器ADM的基本功能是从线路信号中将（低阶支路）信号分出和插入。
10、数字信号进行复接，首先要解决的问题是（同步）。
11、WDW网元管理系统的主要功能包括（故障管理）、（性能管理）、（配置管理）和（安全管理）。
二、选择题
1、光纤型放大器可分为（ABCD）。
A、光纤喇曼放大器
B、掺铒放大器
C、光纤布里渊放大器
D、光纤参量放大器
2、利用光纤的非线性效应的光纤型放大器有（AD）。
A、受激拉曼散射光纤放大器
B、掺铒光纤放大器
C、掺铒光纤放大器
D、受激布里渊散射光纤放大器
3、掺铒光纤放大器是利用（A）离子作为激光器工作物质的一种放大器。
A、掺Er3＋
B、掺Yb3＋
C、掺Tm3＋
D、掺Pr3＋
4、EDFA的工作波长正好在（C）范围。
A、0.8～1.0μm
B、1.5～1.53μm
C、1.53～1.56μm
D、1.56～1.58μm
5、对于二次群复接系统，每帧每支路有（A）个码。
A、212
B、256
C、848
D、53
6、在二次群帧结构中，若C21=C22=C23=1，则说明（B）。
A、V1是信码
B、V2是调整码
C、V3是调整码
D、V1、V2、V3都是调整码
7、使用密集波分复用技术，各信道之间的光载波间隔比光波分复用情况下的信道间隔（B）很多。
A、宽
B、窄
C、变化不定
三、简答
1、光放大器的作用？它在哪些方面得到应用？
光放大器在光通信领域占据中心地位，光通信中的很多最新进展都与光放大器有关。光放大器的作用具体反映在下述几个方面：（1）在WDM系统中应用；（2）在光纤通信网中；（3）在光孤子通信中的应用。
2、简述掺铒放大器的（EDFA）的优点。
（1）EDFA的工作波长正好落在1.53～1.56μm范围内，与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得应用；（2）耦合效率高，能量转换效率高；（3）增益高，增益约为30～40dB，增益特性稳定；（4）输出功率大，饱和输出光功率约为10～15dBm；（5）噪声指数小，一般为4～7dB；（6）频带宽，在1.55μm窗口，频带宽度为20～40nm，可进行多信道传输，有利于增加容量；（7）隔离度大，无串联，适用于波分复用系统；（8）连接损耗低，因为是光纤型放大器，所以与光纤连接比较容易，连接损耗可低于0.1dB。
3、SDH帧中的传送顺序是什么？
SDH的帧结构由横向270N列（N=1、4、16、64、256）和纵向9行字节（一字节为8比特）的矩形块状结构组成。字节的传输从左向右，按行进行。首先由矩形块左上角第一个字节开始，从左向右，由上而下按顺序传送，直至整个9270N个字节都传送完毕，再转入下一帧。
4、试计算STM-1段开销的比特数
STM-1段开销共有：9行9列=81（字节）；由于一个字节为8比特，因此比特数为818=648bit。
5、光波分复用传输系统的双纤单向传输结构和单纤双向传输结构有什么区别？
双纤单向传输结构是指将不同波长的光载波信号结合在一起，经一根光纤沿同一方向进行传输的结构形式。反向传输可通过另一根光纤实现，传输结构与此相同。单纤双向传输结构是指在一根光纤中，光信号可以在两个方向传输，即某几个波长的光载波沿一个方向传输，而另几个波长的光载波沿相反方向传输的结构形式。由于使用的波长互不相同，从而单向双纤传输可以将不同方向的信息混合在一根光纤上，达到全双工通信的目的。
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·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 纸一并上交。 试题如下： 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） 11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和，而对于 多模光纤来说，占主要地位。 12、渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为现 象。 13、EDFA中的关键器件是和。 14、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 单元指针区域和区域。 （二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分） 15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 1.48和 1.46，则其临界传播角 为。 16、设PIN光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps，则该检测器的3dB 带宽为。 （三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）
第二章 光纤和光缆 1.光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？ 答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤,同时增加光纤的柔韧性。 2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的? 答：(1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量,可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G .651光纤（渐变型多模光纤)、Ｇ．652光纤(常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G .654光纤(截止波长光纤)和G ．655(非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层)可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 （2)阶跃型光纤的折射率分布 () 2 1 ?? ?≥<=a r n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121? ????≥
《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)。
光纤通信课后习题答案 第一章习题参考答案 1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？ 答：第一根光纤大约是1950年出现的。传输损耗高达1000dB/km 左右。 2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。 答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。 系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。 中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。 3、光纤通信有哪些优缺点？ 答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。 第二章 光纤和光缆 1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？ 答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。 2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G .652光纤（常规单模光纤）、G .653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 （2）阶跃型光纤的折射率分布 () 2 1 ?? ?≥<=a r n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121? ????≥
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！！！
1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 μm, μm, μm μm, μm, μm μm, μm, μm μm, μm, μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 ＞0 ＞Vc ＞＜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＝0 B.β＝0 ＝0 ＝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 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 nm nm nm 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 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 15. 在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是 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 16. 下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是 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
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。
试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。
2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤；
第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。 12、光缆由哪几部分组成答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。 引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：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，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。 引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。 色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。
1．光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是(A) 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 2．下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? (C) 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．用光功率计测试Sn点（OTU的输出点）光功率，液晶屏上显示“1mW”，工 程师按下“dBm”键，显示结果是(B) A. -3.01dBm B. 0dBm C. -1dBm D. 1dBm 4．OTDR上显示的后向散射功率曲线，其横坐标表示(A) A. 光纤长度 B. 功率电平 C. 障碍距离 D. 衰耗值 5．在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用 时，需要以下哪种光器件来完成。(C) A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器 6．DWDM系统中单波光功率不能大于5dBm，主要考虑的是(D) A. 维护人员人生安全 B. 激光器使用寿命 C. 保护光缆 D. 非线性效应 7．在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为 ( C) A. 光中继器的接收光功率 B. 光缆线路的色散特性 C. 电源的电压 D. 光纤通信系统的误码性能 8．随着激光器温度的上升，其输出光功率会(A) A. 减少 B. 增大 C. 保持不变 D. 先逐渐增大，后逐渐减少 9．1mW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？(C) A. 1.8km B. 10km C. 18km D. 20km 10．在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用(C) A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器 11．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) 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 12．表示光放大器放大能力的特性指标是(A) A. 功率增益 B. 带宽 C. 输出饱和功率 D. 噪声系数 13．在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是(c) A. 与入射光叠加产生光的放大 B. 作为增益介质，对光信号进行放大从
2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤
输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器
1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。 A. 可见光 B. 红外光 C. 紫外光 D. 毫米波 2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。 A ．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B ．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μm C ．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D ．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm 3.限制光纤传输容量（BL 积）的两个基本因素是( )和光纤色散。 A ．光纤色散 B ．光纤折射 C ．光纤带宽 D ．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20ps/km ，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0）在此光纤中传输8km ，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20ps B.40ps C.80ps D.160ps 5.下列说法正确的是( ) A ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率 B ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率 C ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率 D ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折射率 6.对于工作波长为1.31μm 的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为1.5，包层折射率为1.003(空气)，纤芯 直径的最大允许值为（ ）。 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A ．V ＞0 B ．V ＞Vc C ．V ＞2.405 D ．V ＜Vc 8.下列现象是光纤色散造成的，是（ ）。 A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ ）。 A.折射 B.在包层折射边界上的全内反射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 10. 1mW 的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0dB ，而在光纤输出端需要0.1mW 的信号，则在衰减为0.5dB/km 的光纤中，可以将信号传输多远？（ ）。 A.1.8km B.10km C.18km D.20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ ）。 A.21n n - B.?2a C.?2n 1 D.21n n a -
一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理.
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。
一．单项选择题（每题1分,共20分） 1、在激光器中，光的放大是通过（Ａ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ）Ａ．光衰减器Ｂ．光耦合器Ｃ．光隔离器Ｄ．光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） Ａ．光功率无法传输Ｂ．光功率的菲涅耳反射 Ｃ．光功率的散射损耗Ｄ．光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A） A．保证传输的透明度B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测D．解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A） A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A．0.85μm和1.3μm B．0.85μm和1.48μm C．0.98μm和1.48μm D．0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号 C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括（ D ） A．全光解复用技术B．光时钟提取技术 C．超短波脉冲光源D．匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性（A） Ａ．由掺铒元素决定Ｂ．有石英光纤决定 Ｃ．由泵浦光源决定Ｄ．由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B） A．5％B．10％C．15％D．20％ 13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D） A．10-6B．10-5C．10-4D．10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于（D） A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器 C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B）
《光纤通信技术》复习题 一．基本概念 1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？ 答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在电磁波近红外区段。 2．光纤通信的特点？ 答：一、传输频带宽，通信容量大 二、传输损耗低，中继距离长 三、不怕电磁干扰 四、保密性好，无串音干扰 五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输 六、节约有色金属和原材料 七、抗腐蚀性能好 3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？ 答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。数值孔径表示光纤采光能力的大小。 在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。 光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。 4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？ 答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。分为模间色散和模内色散。模内色散又分为材料色散和波导色散。多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。 5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？ 答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。
光纤通信. 1.光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。 2.光纤主要有三种基本类型: 突变型多模光纤,渐变型多模光纤, 单模光纤. 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤 3.光纤主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。1.55μm 色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。 4.分析光纤传输原理的常用方法：几何光学法.麦克斯韦波动方程法 5.几何光学法分析问题的两个出发点: 〓数值孔径〓时间延迟. 通过分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布. 几何光学法分析问题的两个角度: 〓突变型多模光纤〓渐变型多模光纤. 6.产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗和色散是 光纤最重要的传输特性：损耗限 制系统的传输距离, 色散则限制 系统的传输容量. 7.色散是在光纤中传输的光信 号，由于不同成分的光的时间延 迟不同而产生的一种物理效 应. 色散的种类：模式色散、材 料色散、波导色散. 8. 波导色散纤芯与包层的折射 率差很小，因此在交界面产生全 反射时可能有一部分光进入包 层之内，在包层内传输一定距离 后又可能回到纤芯中继续传输。 进入包层内的这部分光强的大 小与光波长有关，即相当于光传 输路径长度随光波波长的不同 而异。有一定谱宽的光脉冲入射 光纤后，由于不同波长的光传输 路径不完全相同，所以到达终点 的时间也不相同，从而出现脉冲 展宽。具体来说，入射光的波长 越长，进入包层中的光强比例就 越大，这部分光走过的距离就越 长。这种色散是由光纤中的光波 导引起的，由此产生的脉冲展宽 现象叫做波导色散。 9. 偏振模色散：实际光纤不可避 免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆 度和内部残余应力，使两个偏振 模的传输常数不同，这样产生的 时间延迟差称为偏振模色散或 双折射色散。 10. 损耗的机理包括吸收损耗和 散射损耗两部分。吸收损耗是 由SiO2材料引起的固有吸收和 由杂质引起的吸收产生的。散射 损耗主要由材料微观密度不 均匀引起的瑞利散射和由光纤 结构缺陷(如气泡)引起的散射产 生的。瑞利散射损耗是光纤的固 有损耗，它决定着光纤损耗的最 低理论极限。 11.光线的损耗：（1）吸收损耗： a.本征吸收损耗：紫外吸收损 耗，红外吸收损耗b.杂质吸收损 耗c.原子缺陷吸收损耗（2）散 射损耗 a线性散射损耗：瑞利散 射，光纤结构不完善引起的散射 损耗（3）弯曲损耗 a.宏弯：曲 率半径比光纤的直径大得多的 弯曲 b.微弯：微米级的高频弯 曲，微弯的原因：光纤的生产过 程中的带来的不均；使用过程中 由于光纤各个部分热胀冷缩的 不同；导致的后果：造成能量辐 射损耗. 与宏弯的情况相同，模 场直径大的模式容易发生微弯 损耗 12. 柔性光纤的优点：1. 对光的 约束增强 2. 在任意波段均可实 现单模传输：调节空气孔径之间 的距离 3. 可以实现光纤色散的 灵活设计 4. 减少光纤中的非线 性效应5. 抗侧压性能增强 13. 光纤的制作要求（1）透明（2） 能将其拉制成沿长度方向均匀 分布的具有纤芯-包层结构的细 小纤维；（3）能经受住所需要 的工作环境。光纤是将透明材料 拉伸为细丝制成的。 14. 光纤预制棒简称光棒，是一 种在横截面上有一定折射率分 布和芯/包比的的透明的石英玻 璃棒。根据折射率的不同光棒可 从结构上分为芯层和包层两个 部分，其芯层的折射率较高，是 由高纯SiO2材料掺杂折射率较 高的高纯GeO2材料构成的，包 层由高纯SiO2材料构成。制作 方法: 外部气相沉积法；气相轴 相沉积法；改进的化学气相沉积 法；等离子化学气相沉积法。 15. 光缆基本要求：保护光纤固 有机械强度的方法，通常是采用 塑料被覆和应力筛选。光纤从高 温拉制出来后，要立即用软塑料 进行一次被覆和应力筛选，除去
光纤通信 第一章 1.3 将两根1km长的光纤连接在一起。假设每根光纤的损耗为5dB, 连接损耗为1dB。如果输入功率是2mW，计算由这两根光纤构成的传输线的输出功率。 1.4 一台接收机需要10mW的输入光功率。如果将系统的总损耗增加到50dB，试问光源需要发送的功率是多少？ 10个。试计算检1.14 假设有波长为0.8um的光束入射到光检测器上，每秒入射光子数为10 测器上的入射光功率。如果此光检测器将光转换成电流的效率是0.65mA/mW，试问产生的电流是多大？ 1.23 为了正常工作，光接收机需要-34dBm的功率。假设从接收机到光源的系统总损耗为31dB。试问光源的发送功率（以mW为单位）需要多大？
1.27 -60dBm和60dBm的差值（以W表示）是多少？（注意在这种情况下，有无正负号是很关键的。） 1.28 考虑一个系统，连接器损耗为5dB，光纤损耗为25dB，耦合损耗（光源到光纤）是15dB，系统中有一个增益为10dB的放大器。试计算系统的总损耗（以dB为单位）。
第二章 2.5 用焦距为20mm 、直径为10mm 的透镜聚焦一束均匀的准直光束，假设波长为0.8um 。试计算聚焦光斑的尺寸。 2.8 假设高斯光束的波长为0.8um ，光斑尺寸为1mm ，计算其发散角。如果用这束光对着月球，则在月球表面的光斑尺寸为多大？（地球和月球之间的距离为8 108.3 m 。）在距离为1km 和10km 处，光斑尺寸又为多大？
2.9 一根6000km的海底玻璃光纤电话线路穿越大西洋，连接美国和法国。（a）通过这条线路传送信息需要多长时间？（b）通过卫星线路，将信息从美国传到法国需要多长时间？卫星在美国和法国之间的地面上空22000英里处。（c）如果两个人通过这两根不同的线路通话时，会感觉到传输时延吗？
一、填空题（40分，每空1分） 1、光纤通信是光纤为传输媒质。以光波为载波的通信方式。 2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。 3、单模光纤纤芯直径一般为 8~10um ，多模光纤纤芯直径为 50~80 um ，光纤包层直径一般为 125 um 。 4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。 5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。 7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。 8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和 后置放大器。 10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。 11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。 12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器 和光放大器两种 1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A ) 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 4、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 ) 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 5、STM－4每秒可传输的帧数是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000
6、STM-N一帧的字节数是( C )。 A.2709 B.274N9 C.270N9 D.261N9 7、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。 A.光衰减器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光纤连接器 8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和色散 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 9、下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ） 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 三、简答题（20分） 1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。（9分） 1、在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E 2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。 2、光纤通信有哪些优点？（6分） 2、①传输衰减小，传输距离长。 ②频带宽，通信容量大。 ③抗电磁干扰，传输质量好。 ④体积小、重量轻、便于施工。 ⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保 ⑥易碎不易接续。 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？（5分） 3、当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数α表示。 （dB/km）（3分） 损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。（2分）