光纤通信复习题
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光纤通信复习题
第一章
一、填空题
通信是 光纤 为传输媒质。以 光波 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 0.85 μm 、 1.31 μm 和1.55 μm 。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的近红外区
区，波长范畴为 0.7～1.7μm
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． 光纤通信有哪些优点？ 2 什么缘故说光纤通信比电缆通信的容量大？
3纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
答案
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、便于施工和爱护，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。尽管光波和电波差不多上电磁波，但频率差别专门大。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 大于
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样分别为 0.3%～0.6% 和 1%～2%。 。
2．单模光纤纤芯直径一样为 8～10μm ，多模光纤纤芯直径为 50～80μm
，光纤包层直径一样为 125μm 。
3. 光纤通信的最低损耗波长是〔 1.55μm 〕，零色散波长是〔 1.31μm 〕。 4.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〕。
5、光缆大体上差不多上由〔缆芯 〕、〔加强元件〕和〔护层〕三部分组成的。
6、承诺单模传输的最小波长称为〔截止波长 〕。
7、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、选择题〔多项选择〕1、ABD 2、B 3、AD 4、BC
1、从横截面上看，光纤差不多上由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、别处的涂层E、别处的包层
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〕的两个差不多因素是〔〕和〔〕。
A、光纤色散 B、光纤折射 C、光纤衰减 D、光纤损耗
三、简述题
1、典型光纤由几部分组成？各部分的作用是什么?
2、什么缘故包层的折射率必须小于纤芯的折射率？
3、光纤损耗要紧有几种缘故？其对光纤通信系统有何阻碍？
4、光纤色散要紧有几种类型？其对光纤通信系统有何阻碍？
5、分别说明G.652 、G.653、G.654、G.655光纤的性能及应用。
四、运算 1、〔1〕Pmin＝9.49μW 〔2〕Pmin＝1.69μW2、〔1〕a≤0.47μm 〔2〕Δ≤0.0022
1、一段30km长的光纤线路，其损耗为0.5dB／km。
〔1〕假如在接收端保持0.3μW的接收光功率，那么发送端的功率至少为多少？
〔2〕假如光纤的损耗变为0.25dB／km，那么所需的输入光功率又为多少？
2、平均光纤，假设n１＝1.5，λ０＝1.3μm，试运算：
〔1〕假设Δ＝0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？
〔2〕假设取a＝5μm，为了保证单模传输，Δ应取多大？
第3章
1.常用光源LD是以 为基础发 光。LED以 为基础发 光。
2.光与物质作用时有 、 和 三个物理过程。
3. 关于半导体激光器的温度特性,温度升高阈值电流 增加 假设现在注入电流不变，输出光功率减少.
4. 半导体光检测器要紧有 PIN 和 APD 两种，差不多原理是通过 受激吸取 过程实现 光电转换 。
5.在光纤通信系统中，对光源的调制可分 直截了当调制 和 外调制 两类。
1.LD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的要紧特性参数为〔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〔耗尽层专门宽 〕、〔偏置电压专门小〕及响应速度〔 附加噪声小〕。
4、对光检测器的差不多要求是高的〔、响应度〕，低的〔 噪声〕和快的〔 响应速度〕。
5、阻碍光源与光纤耦合效率的要紧因素是〔光源的发散角〕和〔光纤的数值孔径〕。
6、光纤和光纤连接的方法有两大类〔活动连接〕和〔固定连接〕。
7、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〕。
8、阻碍光纤耦合性能的要紧因素〔插入损耗〕、〔附加损耗〕、〔分光比(耦合比) 〕和〔隔离度〕。
作业：3-4 ①LED的P-I特性呈线性，而LD的P-I特性呈非线性。
②LED产生是非相干光，功率低，方向性差；而LD发出的是相干光，功率高，方向性好。
③LED的波谱宽度比LD的宽。
④LED差不多不受温度阻碍，而LD对温度变化敏锐。
⑤LED使用寿命比LD长。
3-9 λ≈0.87μm〔GaAs〕，λ≈1.29μm〔InGaAsP〕
第4章
1、光发送机指标要紧有 平均发送光功率 和 消光比 。
2、光接收机指标要紧有 误码率、 、 灵敏度 和 动态范畴 。
3、为增大光接收机的接收动态范畴，应采纳 AGC 电路。
4．画出数字光发射机组成方框图，并简述个部分功能。
输入码型变换电路
均衡放大——补偿经电缆传输后产生的数字电信号失真。
码型变换——将电端机送入的信号码型从HDB3或CMI码变为NRZ码。
扰码——将信号中的长连〝0〞或〝1〞有规律地进行排除。
线路编码----
时钟提取——提取与网络同步的时钟供给扰码与线路编码等电路。
光发送电路
调制电路—用通过编码的数字信号对光源进行直截了当光强度调制，完成电/光转换。
自动温度操纵电路ATC——保持光源的温度恒定在室温左右，以稳固LD的阈值电流，从而稳固发送光功率。
自动功率操纵电路APC——检测发送光功率变化，动态调剂光源的偏置电流，以稳固发送光功率。
其余爱护及告警检测电路——实现LD过流爱护、LD无光告警及寿命告警。
5．画出数字光接收机组成方框图，并简述个部分功能。(见教材)
6. 按照转换步骤，试将二进制信号〝1010000000001〞转换成为HDB3码。 扰码 线路编码 调制电路
光源
背向光监测
码型变换 均衡放大
输入码型变换电路 APC ATC 光发送电路
时钟提取
告警检测
7 按照转换步骤，试将二进制信号〝1000011000001〞转换成为CMI码。
8. 将以下HDB3码还原为二进制NRZ码〔写出数字序列并画出波形〕，指出其中是否有误码。
解：该HDB3码中无误码
9. 将以下CMI码还原为二进制NRZ码〔写出数字序列并画出波形〕，指出其中是否有误码。
解：
10画出半导体激光器〔LD〕数字信号的直截了当调制原理图〔见教材〕。
11.画出光接收机自动增益操纵的工作原理框图〔见教材〕。。
第5章
1. SDH的常用设备有 、 、 和 。
TM 终端复用器、ADM 分/插复用设备、DXC数字交叉连接设备DXC 再生中继器
2. STM-1中我国承诺采纳的支路接口有2.048Mb/s、 34.368 Mb/s和139.264Mb/s 三种PDH接口。一个STM-1可传 63个 2Mb/s信号。相当于传 1890个 话路。
摸索题 3.什么是SDH ? SDH的特点？SDH帧结构？ 4．简述SDH的复用过程？
STM_N的复用过程有如下6个步骤：
〔1〕第一，异步信号被放入相应尺寸的容器C。容器的要紧作用确实是进行速率调整 。
〔2).由标准尺寸容器C加上通道附加字节POH便形成虚容器VC，即C+POH → VC。
(3).VC加TUPTR指针便形成支路单元TU。 低阶VC+ TUPTR →TU
(4)多个支路单元TU复用后形成支路单元组TUG，即N×TU→TUG。
(5)高阶VC， VC_3或 VC_4加上治理单元指针便形成治理单元AU，即VC_4+ AUPTR →AU_4
AUPTR 用来指明高阶VC在STM_N帧的位置。
一个或多个在STM_N帧内占有固定位置的AU组成治理单元组AUG，即N ×AU→AUG N=1或3 (6).最后在N个AUG基础上加上段开销〔SOH〕便形成STM_N帧结构，即N ×AUG+SOH→ STM_N
从以上的复接过程来看，SDH的形成包含三个过程:
映射〔 C→ VC〕将PDH信号经打包成C，再加上相应的通道开销而成VC这种信息结构，那个过程叫映射
定位校准〔 VC→ TU及 VC→ AU 〕定位是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶VC帧的起点在TU净负荷中或高阶VC帧的起点在AU净负荷中的具体位置，使收端能据此正确地分离相应的VC。
同步复用N ×AU→ AUG〕复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层〔例如TU12(×3)→TUG2(×7)→TUG3(×3)→VC4〕或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程〔例如AU-4(×1)→AUG(×N)→STM-N〕。复用也确实是通过字节间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。由于通过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用
5. 140Mbit/s复用进STM-N信号的过程
(1)第一将140Mbit/s的PDH信号通过码速调整〔比特塞入法〕适配进C4，C4是用来装载140Mbit/s的PDH信号的标准信息结构。容器的要紧作用确实是进行速率调整。那个过程也就相当于C4装入异步140Mbit/s的信号。C4的帧结构如图1所示。
139.264Mb/s19260149.76Mb/s8000帧/秒C4
图 1 C4的帧结构图
C4信号的帧有260列×9行〔PDH信号在复用进STM-N中时，其块状帧一直保持是9行〕，那么E4信号适配速率后的信号速率〔也确实是C4信号的速率〕为：8000帧/秒×9行×260列×8bit=149.760Mbit/s。
