光纤通信的复习题

光纤通信技术期末复习资料试题光纤通信技术复习1、⽬前，通信⽤光纤的纤芯和包层绝⼤多数是由材料构成的。

2、STM－4⼀帧的字节数是。

3、EDFA泵浦光源的典型⼯作波长是。

4、为了得到较好的信噪⽐，对光接收机中前置放⼤器的要求是。

5、随着激光器温度的上升，其输出光功率会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。

7、⼯作波长位于附近的单模光纤，可以获得最低损耗。

8、关于半导体光源和半导体光电检测器的偏置电压应分别设置为9、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，需要器来完成。

10、EDFA和激光器的基本构成中都有11、光纤通信指的是以作载波、以为传输媒介的通信⽅式。

12、光纤单模传输条件，归⼀化频率V应满⾜。

13、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是14、⽬前光纤通信系统中⼴泛使⽤的调制─检测⽅式是15、为了使雪崩光电⼆极管能正常⼯作，需在其两端加上电压。

16、1970年出现的第⼀根光纤损耗是。

17、现在通信⽤光纤包层直径⼀般为。

18、在外来光⼦的激发下，低能级E1上的电⼦吸收了光⼦的能中hf（＝E2⼀E1）⽽跃迁到⾼能级E2的过程称为。

19、以下⼏种光纤分别是什么光纤。

20、⽬前世界上敷设的90%光缆线路采⽤以下G.光纤。

21、在多模光纤中占主导地位、最终限制了多模光纤带宽的是⾊散。

22、掺铒光纤放⼤器的⼯作波长范围是。

23、阶跃型光纤中，导模的传输条件为24、下列器件的作⽤分别是什么？A. 光衰减器B. 光隔离器C. 光耦合器D. 光纤连接器25、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是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26、⽬前光纤通信的长波波长低损耗⼯作窗⼝是1.31µm和。

光纤通信工程期中复习题一、选择题1. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 铜线B. 光纤C. 无线电波D. 卫星2. 下列哪项不是光纤通信的优点？A. 传输距离远B. 抗干扰能力强C. 传输速率低D. 容量大3. 光纤通信中的光放大器主要作用是什么？A. 放大光信号B. 转换光信号C. 过滤光信号D. 调制光信号4. 下列哪种光纤类型是单模光纤？A. 多模光纤B. 单模光纤C. 梯度折射率光纤D. 散射光纤5. 在光纤通信中，光信号的调制方式通常有哪几种？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 所有以上二、填空题6. 光纤通信中，光信号的传输介质是________。

7. 光纤通信的优点包括传输距离远、抗干扰能力强、传输速率高和________。

8. 光放大器在光纤通信中的作用是________光信号。

9. 单模光纤的特点是________，而多模光纤的特点是________。

10. 光纤通信中，光信号的调制方式包括调幅、调频、调相等，其中调幅是指________。

三、简答题11. 简述光纤通信系统的组成。

12. 解释光纤通信中光信号衰减的原因。

13. 什么是光纤通信中的色散？它对通信系统有何影响？14. 描述光纤通信中的数字调制技术。

15. 光纤通信在现代通信网络中的作用和重要性。

四、计算题16. 假设一个光纤通信系统的最大传输距离为100公里，信号衰减率为0.5dB/km，计算在50公里处的信号衰减量。

17. 如果一个光纤通信系统的传输速率为10Gbps，信号在光纤中的传播速度为200,000km/s，计算光纤的长度，假设信号在光纤中的传播速度是光在真空中传播速度的2/3。

五、论述题18. 论述光纤通信技术在现代通信网络中的应用及其发展趋势。

19. 分析光纤通信与无线通信相比的优势和局限性。

参考答案：1. B2. C3. A4. B5. D6. 光纤7. 容量大8. 放大9. 传输模式单一，传输带宽大；传输模式多样，传输带宽较小10. 调制信号的幅度【注】：以上题目和答案仅为示例，实际考试内容应根据课程安排和教学大纲进行设计。

《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。

复习试题一一、填空题(每空1分，共20分)1.光纤通信系统是由光发送机、和光接收机三部分组成。

2.光纤按折射率分类有突变性光纤和两类。

3.光缆由缆芯、_______和外护层组成。

4.激光振荡器必须包括工作物质、激励源和_______。

5.在半导体激光器中P—I曲线中，当驱动电流I大于阈值电流I t时，激光器发出的是。

6.LD属于受激发射发光，而LED属于_______发光。

7.APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为_______。

8. STM-N的复用方式是。

9.4B1H码码率的提高比例为。

10.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为_______。

11.在SDH网中，为了网络的OAM，在SDH的帧结构中设置了段开销和_______。

12.EDFA在光纤通信系统中的作用包括作前置放大器、作功率放大器和_______。

13.STM-1帧结构中管理单元指针位置在1~9列中的第行。

14.STM-1可复用进__ __个34M信号。

15.当VC-4、VC-3或VC-12的帧速率比AU-4、TU-3或TU-12帧速率高时为。

16. STM-4的帧结构中RSOH有字节。

17. TU-12是以1个字节为一个调整单位，TU-12指针值的范围为。

18.EDFA_______(能/不能)对1.3μm的光信号进行放大。

19.传送网可以从垂直方向分解为三个独立的层网络，既电路层、通道层、。

20.WDM系统可以分为集成式WDM系统和两大类。

二、单项选择题(每小题2分，共30分)1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( )。

A.光纤的型号B.光纤的损耗和传输带宽C.光发射机的输出功率D.光接收机的灵敏度2.光隔离器的作用是( )。

A.调节光信号的功率大小B.保证光信号只能正向传输C.分离同向传输的各路光信号D.将光纤中传输的监控信号隔离开3. 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( )来完成。

光通信复习题1．光纤通信的优点有哪些？答： 1）传输容量大。

2）传输损耗小，中继距离长。

3）泄漏小，保密性好。

4）节省大量有色金属。

5）抗电磁干扰性能好。

6）重量轻，可挠性好，敷设方便。

2．为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种？答：由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗-波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm。

3．光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？答：原因：光纤中所传输的光信号的不同的频率成分和不同模式成分的群速不同而引起的传输信号的畸变。

影响：色散会导致传输脉冲展宽，产生码间干扰，增加误码率。

色散会限制光纤传输系统的通信容量，也限制了无中继传输距离。

4．光纤产生衰减的原因是什么？衰减对通信有什么影响？答:光纤产生衰减的原因是吸收、散射和辐射。

衰减会导致信号功率损失，造成接收困难。

5．比较半导体激光器和发光二极管的异同。

答：LD和LED都可用作通信光源。

LD发射的是受激辐射光;LED发射的是自发辐射光。

LD需要光学谐振腔，有阈值，谱线宽度较窄，适宜于高速率系统;LED不需要光学谐振腔，没有阈值，谱线宽度较宽，输出光功率较小，调制频率较低，适用于要求较低的场合。

6．为什么LD要工作在正向偏置状态？答：LD加正向偏置电压用以克服PN结中自建场的影响，从而降低势垒，以形成粒子数反转分布。

7．某数字光纤通信系统，在实际使用中发现LD的输出光功率慢慢下降，简述其原因并提出解决办法。

答：从阈值电流与使用时间及温度的关系可知，输出光功率下降的可能原因包括使用时间长和温度升高引起的阈值电流增加。

采取的措施如温度引起的使用ATC致冷，如因寿命引起的使用APC增加偏置电流。

8．何谓LD输出光脉冲的消光比？消光比不合要求时，将会对整个系统产生什么影响？答：通断比（也称消光比），指光源器件发出光的“1”脉冲和“0”脉冲的比值，定义为EXT=全“0”码时平均输出光功率/全“1”码时平均输出光功率。

光纤通信试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 光纤通信中，光纤的传输介质是什么？A. 铜线B. 玻璃纤维C. 塑料D. 无线电波答案：B2. 下列哪个是光纤通信的优点？A. 传输距离短B. 抗干扰能力差C. 传输容量大D. 传输速度慢答案：C3. 光纤通信中，光信号的调制方式不包括以下哪一项？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 调时答案：D4. 在光纤通信中，下列哪种光纤损耗最小？A. 多模光纤B. 单模光纤C. 塑料光纤D. 石英光纤答案：B5. 光纤通信系统中，光信号的接收设备是什么？A. 调制解调器B. 光端机C. 路由器D. 交换机答案：B二、多选题（每题3分，共15分）1. 光纤通信中，下列哪些因素会影响光纤的传输性能？A. 光纤的折射率B. 光纤的直径C. 光纤的弯曲度D. 光纤的材质答案：A, B, C, D2. 下列哪些是光纤通信系统的主要组成部分？A. 光纤B. 光端机C. 路由器D. 光放大器答案：A, B, D3. 光纤通信中，下列哪些是光信号的调制方式？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 调时答案：A, B, C4. 在光纤通信中，下列哪些是光纤的类型？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 塑料光纤D. 石英光纤答案：A, B, C5. 光纤通信中，下列哪些是光信号的传输特性？A. 高频带宽B. 低损耗C. 抗电磁干扰D. 传输距离远答案：A, B, C, D三、判断题（每题1分，共10分）1. 光纤通信的传输介质是铜线。

（错）2. 光纤通信的传输容量比传统的铜线通信大。

（对）3. 光纤通信中，光信号的调制方式包括调时。

（错）4. 单模光纤的损耗比多模光纤大。

（错）5. 光纤通信系统中，光信号的接收设备是调制解调器。

（错）6. 光纤的折射率不会影响光纤的传输性能。

（错）7. 光纤通信系统的主要组成部分包括光纤和光端机。

（对）8. 光纤通信中，光信号的调制方式只有调幅。

光纤通信技术复习题（非考试题序）一、填空题P9 1、（1）：光纤通信是指利用（光纤）作为传输介质，实现（光信号）传输的通信方式。

（5）WDM的含义是（波分复用），FTTH的含义是（光纤入户）。

（这是名词解释的题目）SDH:同步数字系统WDM:波分复用系统DWDM：密集波分复用系统OTDR:光时域反射仪P44 1、（3）：未经涂覆和套塑的光纤称为裸光纤，是由（纤芯）和（包层）构成的。

（6）纤芯的折射率n1（大于）（大于或小于）包层的折射率n2。

（7）按折射率分布划分，光纤可分为（阶跃型光纤）、（渐变型光纤）。

（9）光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是（0.85）（1.31）（1.55），最低损耗窗口的中心波长是（1.55）。

（24）按缆芯结构的特点，光缆可分为（层绞式）光缆、（中心管式）光缆和（骨架式）光缆等。

（25）按线路敷设方式分类，光缆可分为（架空）光缆、（管道）光缆、（直埋）光缆、隧道光缆和水底光缆等。

P65 1、（3）：光的发射和吸收行为，包括三种基本过程，即（自发辐射）、（受激吸收）和（受激辐射）。

（8）激光器是由三个部分组成的，即：（工作物质）、（谐振腔）和（泵浦源或激励源）。

（14）发光二级管，发出的是（荧光），光谱的谱线（宽），发散角（大）。

而半导体激光器，发出的是（激光），光谱的谱线（窄），发散角很（小）。

P113 （9）光发送机的消光比越（大）越好，即全“0”时，发光功率越（小）越好，但在实际上，消光比越（大），光接收机的灵敏度会下降。

（10）在光端机中，除了光发送机外，还有（光发射机）机。

（11）当光电检测器受到光束照射时，光束横截面上包括（光子）数目的随机起伏，引起（电子--空穴对）的随机起伏，使光电检测器的（光生载流子）了随机起伏，这种随机起伏产生的的噪声就是量子噪声。

（12）暗电流是指（无光）照射时光电检测器中产生的电流。

（13）光接收机灵敏度是指在保证给定的（误码率）条件下，所需的最（小）平均接收光功率。

光纤通信概论参考题库1、光电二极管的主要功能是什么：将信号光功率转化成信号电流2、P-I-N代表什么意思？P型半导体和N型半导体之间夹有一层厚的本征型半导体。

3、与P-N光电二极管相比P-I-N的优点是什么？大大提高了光电转换效率，同时还提高了PIN管的响应速度。

4、与P-I-N光电二极管相比APD的优点是什么？内置放大，不引入外部电路相关噪声，偏压电路简单、价格低，超高速和较高灵敏度的接收器。

5、APD的缺点是什么？极大的温度倚赖性，存在倍增随机噪声，偏压电路复杂、价格高。

6、光电二极管的响应度是0.85A/W，饱和输入光功率是1.5mW，当入射光功率是1mW和2mW时，光电流分别是多少？解：当输入光功率是1mW时，由I=RP，可得，I=RP=[ 0.85A/W] ×[1mW]= 0.85mA当输入光功率是2mW时，公式I=RP不适用，因此我们无法得到光电流的值。

7、光波长解复用器的作用是什么?把在同一根光纤中传输的不同波长信道分别送到不同的光纤中传输。

（即：分解同一根光纤中传输的不同波长信道）8、解释电吸收调制器的工作原理：电吸收调制器的工作原理为，由激光器发射的连续光穿过半导体波导管。

当不加电压时，光直接穿过，因为它的截止波长λC小于入射光的波长；当加上了调制电压后，波导材料的禁带Eg变窄了。

这称为弗朗兹-科尔迪希效应，它是理解EA调制器工作原理的关键。

由于禁带Eg变窄，因而截止波长增大（λC=1024/ Eg ），波导材料开始吸收入射光。

因此，通过对半导体波导管施加调制电压，可以改变其吸收特性。

9.写出几种无源器件，它们的用途？1.光纤连接器：连接光纤2.光衰减器：减少传输光功率3.光纤定向耦合器：实现光的分路、合路4.波分复用器：5.光隔离器：阻挡背向光，保护激光器、光纤放大器6.光环行器7.光滤波器：对光波进行筛选，允许特定波长范围光通过8.光开关：用光控制电路的通路或断路9.光调制器10.把你所知道的光纤通信元件分为两组：有源的和无源的。

一、重要知识点：1、在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ满足0°<θ<θc2、影响光接收机灵敏度的主要因素是噪声3、在阶跃型(弱导波)光纤中，导波的基模为LP014、在薄膜波导中，导波的截止条件为λ0<λC，5、在光纤中，单模传输的条件为V≤2.4056、EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是使光信号放大7、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HE波;二为TE波;三为TM波。

8、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9、利用光波作为载体并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信10、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I层11、STM-1帧结构12、光纤的色散主要有：13、光纤的损耗主要有：14、EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：前置放大器、后置放大器和作光中继器。

15、EDFA的工作波长范围16、EDFA的泵浦光的波长17、光纤损耗的原因，归结起来主要包括两大类：吸收和散射损耗，吸收损耗又分为：散射损耗包括：18、LD适用于长距离、中容量的光纤传输系统，LED适用于：19、光纤通信的发展趋势：大容量（高速）、长距离20、光隔离器的作用是保证光信号只能正向传输21、PIN和APD的特点22、数字光纤通信系统中继距离主要受光纤损耗和带宽的限制23、光隔离器的主要指标24、时延：25、EDFA作前置放大器使用时，要求其有高增益和低噪声的特性26、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.27光向耦合器的指标、类型28、光开关的功能、类型29、数字光纤通信系统的主要指标30、模拟光纤通信系统的主要指标31、光发射机、光接收机的组成及性能指标32、光接收机的主指标：灵敏度和动态范围32、决定期光接收机的灵敏度的主要因素为噪声（量子噪声、暗电流噪声、热噪声）33、适于光纤通信的线路码？34、SDH的主要设备35、列出几种光纤通信新技术36、二、简答：1-1，1-2，1-5，2-6，2-7，3-4，3-19，半导体材料的光电效应。

光纤通信复习题及答案一、选择题1. 光纤通信中使用的光导纤维是由什么材料制成的？A. 塑料B. 玻璃C. 金属D. 陶瓷答案：B2. 光纤通信中，光信号的传输方式主要是什么？A. 反射B. 折射C. 散射D. 透射答案：A3. 光纤通信中，光信号的调制方式不包括以下哪一项？A. 强度调制B. 频率调制C. 相位调制D. 极化调制答案：D4. 在光纤通信中，信号衰减的主要原因是什么？A. 光的散射B. 光的吸收C. 光的反射D. 光的折射答案：B5. 光纤通信中，光纤的类型不包括以下哪一项？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 同轴光纤D. 有源光纤答案：C二、填空题6. 光纤通信的基本原理是利用_________作为传输介质，通过_________来实现信息的传输。

答案：光导纤维；光信号7. 光纤通信具有_________、_________、_________等优点。

答案：传输距离远；传输带宽大；抗干扰能力强8. 光纤通信中，光信号的传输速度可以达到_________。

答案：光速9. 光纤通信中，信号的衰减与_________、_________、_________等因素有关。

答案：光纤材料；光纤长度；光的波长10. 光纤通信中，光纤的损耗主要由_________损耗和_________损耗组成。

答案：材料；弯曲三、简答题11. 简述光纤通信系统的组成。

答案：光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光接收机和光放大器等部分组成。

12. 光纤通信中，单模光纤与多模光纤有何区别？答案：单模光纤只允许单一模式的光波在其中传播，具有较高的传输速率和较长的传输距离；而多模光纤允许多个模式的光波传播，传输速率较低，传输距离较短。

13. 光纤通信中，光信号的衰减对通信质量有何影响？答案：光信号的衰减会导致信号强度降低，从而影响通信质量，使得信号传输距离受限，严重时还可能导致通信中断。

四、论述题14. 论述光纤通信在现代通信中的重要性。

1，利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。

（填空）2，目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm的波长区，对应的频率为167～375THz（太赫兹），目前光纤通信的使用工作波长，即0.85μm，1.31μm，及1.55μm。

3，光纤通信的优越性：答：1，传输频带宽，通信容量大；2，传输损耗小，中继距离长；3，抗电磁干扰能力强；4，光纤线径细，重量轻，而且制作光纤的资源丰富。

4，光纤通信网络的发展趋势：答：1，全光网（AON）；2，SDH技术；3，波分复用技术；5，光纤通信的关键技术答：1，大容量，超长距离传输技术；1）正交频分复用；2）光时分复用；3）偏振复用。

2，全光缓存器；3，光层调度技术。

该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。

（如下图）6，光纤的结构，涂敷层，包层，纤芯。

（填空）7，光纤的分类：横截面折射率划分：1.阶跃型光纤；2.渐进型光纤；传输模式划分：1.单模管钱；2.多模光纤。

8，全反射：若入射角θ再增大，光就不再进入第二种介质了，入射光全部被反射回来，这种现象称为全反射。

9，自聚焦：渐变型光纤中，不同射线具有相同轴向速度的现象称之为自聚焦现象。

10，在导波系统中，截止波长最长的模式最低哦，称之为基模，其余所有模式均为高次模。

LP01最低工作模，LP11第一个高次模0<V<2.40483.11，模场直径d：模场直径是描述光纤横截面上，基模场强分布的物理量。

12，单模光纤的双折射：在单模光纤中，电场沿x方向或y方向偏振的偏振模LPx及LPy，当它们的相位常数不相等是（即βx≠βy），这种现象称为模式的双折射。

13，模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同，它所引起的色散称之为模式色散。

材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长而变化，这样引起的色散称为材料色散。

光纤通信复习题⽬..《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211ln 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。

⼆、选择题：（共5题，每题2分）1、平⽅律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 D 。

（a ） 121n n n - （b ） 22V (c) ?21n (d) 42V 2、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 B 状态。

（a ）全反射（b ）粒⼦数反转 (c) 受激吸收 (d)⾃发辐射3、光电检测器是利⽤材料的 A 来实现光电转换的。

（a ）光电效应（b ）能量 (c) 时延。

(d)衰减4、传输⽹主要由 A 和构成的。

（a ）传输设备、⽹络节点（b ）交换设备、路由器(c)⽹关、节点设备 (d)信令设备、节点5、在SDH 帧结构中， C 是⽤于传送⽹络运⾏、管理和维护的附加字节。

（a ）容器（b ）⽀路单元 (c) 段开销 (d) 信息净负荷三、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。

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 μm2. 目前纤光通信常用的光源有〔AB〕。

A、LED B、LD C、PCM D、PDH3. 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〕。

光纤通信技术期末复习题光纤通信技术期末复习题⼀.选择题。

1.光纤包层需要满⾜的基本要求是（A）A.为了产⽣全反射，包层折射率必须必纤芯低B.包层不能透光，防⽌光的泄露C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须必空⽓地2.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D.泵浦光源来实现的 D.外加直流来实现的3.STM-64信号的码速率为（D）A.155.520Mb/sB.622.080Mb/sC.2488.320Mb/sD.9953.280Mb/s4.以下哪个是掺铒光纤放⼤器的功率源（C）A.通过光纤的电流B.EDFA不需要功率源C.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器D.从光信号中提取的功率5.数字光接收机的灵敏度Pr=100微⽡，则为（ A）dbmA.-10B.10C.-20D.-306.为了使雪崩光电⼆极管能正常⼯作，需在其两端加上（B）A.⾼正向电压B.⾼反向电压C.低反向电压D.低正向电压7.光纤的数值孔径与（C）有关。

A.纤芯的直径B.包层的直径C.相对折射率指数差D.光的⼯作波长8.光缆的规格代号中⽤两位数字来表⽰光纤的损耗常数，⽐如02表⽰光纤的损耗系数不⼤于（B）A.2dB/KmB.0.2dB/KmC.20dB/KmD.⽆具体含义9.光缆的规格代号中⽤⼀位数字来表⽰光纤的适⽤波长，⽐如3表⽰的波长是（C）A.0.85umB.1.31umC.1.55umD.1.51um10.PIN光电⼆极管，因雪崩倍加作⽤，因此其雪崩倍加因⼦为（C）A.G＞1B.G＜1C.G=1D.=011.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（B）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12.EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送⼊掺铒光纤中的器件是（B）A.光滤波器B.光耦合器C.光环形器D.光隔离器13.STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（D）A.第4列， 1～3⾏B.第4列，1～9⾏C.1～3列，第4⾏ C.1～9列，第4⾏14掺铒光纤放⼤器的⼯作波长所处范围是（D）A.0.85um～0.87umB.1.31um～1.35umC.1.45um～1.55umD.1.53um～1.56um15.光缆的规格代号中⽤字母来表⽰附加导线的材料，如铜导线则附加字母是（D）A.CuB.LC.TD.没有字母16.光时域反射仪（OTDR）是利⽤光在光纤中传输时的瑞利散射所产⽣的背向散射⽽制成的精密仪表，它不可以⽤作（D）的测量。

光通信专业知识部分复习题一、填空题1、光纤通信是以为载波，以为传输介质的一种有限通信方式。

2、光纤通信的主要优点是、、、、抗腐蚀、体积小。

3、光纤的传输特性有、。

4、通信系统由、、、、五部分组成。

5、STM—1帧结构由：、、三部分构成。

6、段层开销包括、；通道层开销包括、。

7、S1是字节，表示质量，位于开销内。

8、单向通道保护环的触发条件告警。

9、双纤双向复用段保护环的触发条件、、、告警。

10、STM-1可复用进个2M信号，个34M信号，个140M信号。

11、PCM端机输出端口的接口码型为码。

12、30/32路PCM基群帧结构的每一个复帧包括帧，每帧有个时隙，每个时隙包含比特码。

13、产生误码的主要原因是传输系统的和。

14、光纤传输的三个低损耗窗口是、、。

15、在SDH传送网中，任何类型的通过光纤直接相连的两个网元之间构成段，两个相邻的ADM 或TM之间构成段。

16、DWDM设备类型有、、。

17、在二纤或四纤复用段保护环中，ADM网元个数最多只能是个，这是由字节的第5到第8比特决定的。

18、根据ITU-TG.707建议，各种PDH速率信号可以通过AU-3或AU-4复用成STM-N。

如果通过AU-4复用，PDH高阶通道的速率是Mbit/s。

19、根据ITU-TG.707建议，各种PDH速率信号可以通过AU-3或AU-4复用成STM-N。

如果通过AU-3复用，PDH高阶通道的速率是Mbit/s、Mbit/s和Mbit/s。

20、在正常情况下，两网元之间配制成功一条2M业务，由于某种原因，该2M业务即没有在DDF上做自环，也没有连接到任何终端设备。

此时，该2M业务会上报告警信息。

21、当连续帧收到无效指针或NDF后，网元上报AU-OLP告警。

22、SDH设备的供电方式主要有集中供电和供电两种。

10G设备采用供电方式。

23、10G设备最多有个10G的光方向。

24、在各类SDH保护网络中，155M速率光板不能用于段保护。

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。

9、多模光纤中存在的色散：（ 1、2、3、4 ）（1）模间色散；（2）材料色散；（3）波导色散；（4）偏振模色散。

习题一、填空题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。

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 nm波长范围，则相应的带宽为（B）THz。

A.25B.25C.50D.502.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.1050B.1550C.2050D.25505.石英光纤材料的零色散系数波长在（B）nm附近。

A.127B.1270C.227D.22706.普通石英光纤在波长（A）nm附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。

A.1310B.2310C.3310D.43107.非零色散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。

A.G652B.G653C.G654D.G655三、多项选择题1.根据光纤横截面折射率分布的不同，常用的光纤可以分成（AB）。

A.阶跃光纤B.渐变光纤C.单模光纤D.多模光纤2.光纤的损耗因素主要有本征损耗、（ABCD）和附加损耗等。

A.制造损耗B.连接损耗C.耦合损耗D.散射损耗3.光纤通信所使用的低损耗窗口是（AC）和1310nm波段。

A.850 nm波段B.1050 nm波段C.1550 nm波段D.2650 nm波段4.根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为（ABC）。

光纤通信试题光纤通信原理试题一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其字母标号填在题干的括号内。

每小题1分，共10分）l.薄膜玻导中导波的截止条件为（)。

A.λ0≥λcB.λ0<λcC.λ0≥0D.λ0≤1.55μm2.薄膜波导中导波的基模是（)。

A.TEOB.TM0C.TE1D.TM 13.目前，通信用光纤的纤芯和包层绝人多数是由（）材料构成的。

A.多成分玻璃B.石英C.石英和塑料D.塑料4.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（）。

A.LP00B.LPllC.LP01D.LP125.STM－4一帧的字节数是（）。

A.9×270B.9×270×4C.9×261D.9×261×46.EDFA泵油光源的典别工作波长是（）。

A.0.85μmB.0.98μmC.1.31μmD.1.55μm7.掺饵光纤放火器的j作波K所处的范围是（）。

A.0.85μm～0.87μmB.1.31μm～1.35μmC.1.53μm～1.56μmD.1.45μm～1.55μm8.对于2048kb/s码速率的数字信号，IUI的科前值对应的时间为（）。

A.488nsB.488μsC.2048nsD.2048μs9.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.逐渐增人D.先逐渐增大，后逐渐减少10.为了得到较人的信噪比，对光接收机中前置放火器的要求是（）。

A.低噪声B.低噪声、低增益C.高增布D.低噪声、高增益二、填空题（每小题1分，共20分）l.根据传输方向上有无电场分车以批场分量，可将光（电磁波）传播形式分成三类二一为TEM波，二为TE波，三起、波。

2.光纤通信的主要优点有：a.传输频带宽，通信容量人;b.；c.抗电磁干扰能力强；d.钱往细，重量轻；E.资源丰富。

3.利用光波作为载波和光纤计为传输仅质的通信方式称为。

1.Make a choice （共十题 每题1分）10p(1).Which of the following dispersion (色散)dose not exist in single-mode optical fiber? （ D ）A .material （材料）dispersion B.waveguide （波导） dispersionC.polarization-mode （偏振）dispersionD.intermodal （联合） dispersion(2).The unit （单位）of the fiber attenuation coefficient （衰减系数）is (C)A. dBB. dBmC. dB/kmD. dBm/km(3).the bands of Optical fiber communication is (B)A.0.01um-0.39umB. 0.8um-2.0umC.0.39um-0.79umD.100um-1000um(4).If the optical input power of a Optical amplifier is 10mW ，and the optical output power is 100mW as well ,then its output gain level is (A)A.10dBB.20dBC.30dBD.40dB(5)In order to make sure of the system BER （比特误差率） conditions , if the minimum optical input power of the receiver is 1 uW, the sensitivity of the receiver must be (A)A.－30dBmB.－40dBmC.－20dBmD.－43dBm(6)The principal （主要）light sources used for fiber optical communications applications are ：（D ）A.OA 、LDB.PIN 、APDC.PD 、LEDD.LD 、LED(7)laser （激光） action is the result of three key process ，which one of the following is not be included ？（D ）A.photon absorption （光子吸收）B.spontaneous emission （自发发射）C.stimulated emission （受激发射）pound radiation （复合发射）(8) A single mode fiber usually has a core diameter （芯径）of A.A. 10mB. 62.5nmC. 125nmD. 50mm (9)To make sure that the APD photo-detector works properly, a sufficiently D is applied across the p-n junction.A. high forward-bias voltage （高的前置偏压）B. low forward-bias voltageC. low reverse-bias voltage （低的反相偏压）D. high reverse-bias voltage(10) When DFA fiber amplifier uses as light Repeaters （中继器）, its main effect is B.A. amplifying and regenerating the signalB. regenerating the signalC. amplifying the signalD. reducing the signal noise(11) In graded-index optical fiber, the numerical aperture （数值孔径） NA can be expressed as C. A. 21n n - B. ∆2a C. ∆2n 1 D. 21n n a -(12) In practical SMFs, the core diameter is just below the cutoff （截止） of the first higher-order （高阶）mode; that is, for V slightly A.A. <2.4B. > 2.4C. =3D. =3.5(13) It is well known that the total dispersion in the single-mode regime is composed of two components: C.A. mode-partition noise （电流分配噪声）, inter- symbol InterferenceB. frequency chirp, modal dispersionC. material dispersion, waveguide dispersionD. modal dispersion, waveguide dispersion(14)At present, erbium doped （涂饵的）fiber amplifier’s maximum small signal gain （小信号增益）is around A.A. 40 dBB. 30 dBC. 20 dBD. 10 dB(15)Which of the following doesn’t belong to passive optical components （无源光学组件）BA. Directional coupler（定向耦合器）B. Semiconductor laser（半导体激光）C. Optical fiber connector（光纤连接器）D. Optical attenuator（光学衰减器）(16) The A mode has no cut off（截止）and ceases（停止）to exist only when the core diameter （芯径）is zero.A. HE11B. TE01C. TM01D. EH11(17)When the phase difference（相位差）is an integral multiple（整数倍）of A, the two modeswill beat and the input polarization（偏振）state will be reproduced.A. 2πB. πC. 1800D. π/2(18)which one of the following model can transmit in the single-mode optical fiber ?(A)A.HE11B. TE01C. TM01D. EH112. Write the full name of the following acronym（共十题每题1分）10p(1)DCF: dispersion compensating fiber（色散补偿光纤）(2)CNR: carrier to noise ratio（载噪比）(3)SRS: Stimulated Raman Scattering（受激的拉曼色散）(4)SOA: Semiconductor optical amplifier（半导体激光放大器）(5)NA: numerical aperture（数值孔径）(6)PON: passive optical network（无源光网络）(7)SLM: single longitudinal mode（单纵向模式）(8)NEP: noise-equivalent power(噪声等效功率)(9)DSF: dispersion shift fiber（色散转移光纤）(10)SONET: synchronous optical network（同步光网络）(11)A TM: asynchronous transfer mode（异步传输模式）(12)ISDN: integrated services digital network（综合业务数字网）(13)WDM: wavelength-division multiplexing(波分多路复用)(14)SDH: Synchronous digital hierarchy(同步数据系列)(15)TLLM: transmission-line laser model(传输线激光模式)(16)ONSL: optical network simulation layer（光网络模拟层）(17)OVPO: outside vapor-phase oxidation（外气相沉积法）(18)V AD: vapor-phase axial deposition(汽相轴向沉积)(19)CDMA: code-division multiple access(码分多址)(20)FDM: frequency-division multiplexing（频分复用）(21)DSP: digital signal processing（数字信号处理）(22)MCVD: modified chemical vapor deposition（修正的化学汽相沉积）(23)EDFA: erbium-doped fiber amplifier(惨饵光纤放大器)(24)FDDI: fiber distributed data interface(光纤分布式数据接口)(25)SIOF: step index optical fiber(阶跃指数光纤)(26)GIOF: graded index optical fiber(渐变性光纤)(27)SQW: single quantum-well（单量子井）(28)ARQ: automatic reapt request(自动重发请求)(29)FEC: forward error correction（前向纠错）3. Filling blanks(共20空每空1分) 20p(1) According the mode which propagate（传播）in the fiber, the fiber can be divided into (single mode) fiber) and (multimode) fiber.(2) The most common misalignment（非线性）occurring in practice, which also causes the greatest power loss, is (axial displacement轴向移位).(3) The electromagnetic energy（电磁能）of a guided mode is carried partly in the (core) and partly in the (cladding包层).(4)The basic attenuation mechanisms（衰减机制）in a fiber are (absorption吸收), (scattering散射) and (radiative losses辐射损耗) of the optical waveguide.(5) The two main optical amplifier types can be classified as (SOAs半导体激光放大器) and (DFAs).(6) Networks are traditionally divided into: (LANs局域网), (MANs城域网),(W ANs广域网).(7)The principal light sources used for fiber optic communications applications are (ILDs注入型激光二极管) and (LEDs发光二级管) .(8) The dominant noise generated in an optical amplifier is (ASE).(9) The two most common samples of these spontaneous fluctuations（波动）are (shot noise) and (thermal noise热噪声).(10)According to the refractive index（折射率）of the core, the fiber can be divided into (step-index) fiber and (graded-index) fiber .(11)The total dispersion in single-mode fibers consists mainly of (material) and (waveguide) dispersion.(12) The most meaningful criterion（标准）for measuring the performance of a digital communication system is the (average error probability平均概率误差). In an analog system the fidelity criterion is usually specified in terms of a (peak signal-to-noise ratio).(13) The simplest transmission link is a (point-to-point line) that has a transmitter on one end an a receiver on the other.(14)The commonly used materials for fiber lasers are (erbium) and (neodymium).(15)Absorption is related to the fiber material, whereas scattering is associated both with the (fiber material) and with (structural imperfections) in the optical waveguide.(16)The two basic LED configurations being used for fiber optics are (surface emitters) and (edge emitters).(17) The basic schemes for improving the reliability are (ARQ自动重发请求) and (FEC前向纠错).4. Give a brief description of following terms and questions（共5题每题3分）15p (1) Briefly describe the key system features of WDM.波分复用1) capacity upgrade（容量升级）2) transparency （透明度）3) wavelength routing（波长选路）4) wavelength switching（波长转换）5) the connectors used to join individual fiber cables to each other and to the source anddetector(2) Briefly describe there major goals of SDH.同步数据系列1) Avoid the problems of PDH2) Achieve higher bit rates3) Better means for operation, administration and Maintenance(3) List at least three advantages of SOA半导体激光放大器.1) Small size, and easy to be integrated with semiconductor circuits.2) Fabrication（制造）is simple and with low power consumption（功耗）, long life-span and low cost.3) Gain response is very quick and well suited for switching and signal processing in optical networks application.4) Can amplify optical signal and process signal in the same time such as switch, so can be used in wavelength converting and optical switch.(4) List more than three disadvantages of SOA.1) The coupling loss with optical fiber is too large2) Sensitive to polarization3) Noise figure is high(~8 dB)4) crosstalk串音干扰5) Easy to be affected by temperature, low stability(5) Stimulated Emissions受激发射If a photon（光子）of energy hv12 impinges on（撞击）the system while the electron is still in its excited state, the electron is immediately stimulated to drop to the ground state and give off a photon of energy hv12.(6)Dynamic rangeSystem dynamic range is the maximum optical power range to which any detector must be able to respond.(7) What conditions should be met to achieve a high signal-to-noise ratio?1) The photodetector（光电探测器）must have a high quantum efficiency（量子效率）to generate a large signal power.2) The photodetector and amplifier noises should be kept as low as possible.(8) Please write the three basic categories（类别）of degradation of light sources1) internal damage2) ohmic contact degradation3) damage to the facets of laser diodes（激光二极管）(9)List the three factors largely determining the frequency response of an LED1) the doping level（掺杂度）in the active region2) the injected carrier lifetime Ti in the recombination region3) the parasitic capacitance(寄生电容) of the LED.(10)Write the three basic types of two-level binary line codes that can be used for optical fiber transmission links.1) non-return-to-zero (NRZ) format2) return-to-zero (RZ) format3) phase-encoded (PE) format(11) Please write the three different mechanisms causing absorption briefly1) Absorption by atomic defects （原子缺陷） in the glass composition.2) Extrinsic （非固有的） absorption by impurity atoms in the glass material.3) Intrinsic absorption by the basic constituent atoms of the fiber material.(12) The disadvantage of Raman amplifierNeed large output power pump laser. As Raman Scattering, the energy is transferred from high frequency to low frequency. Cross talk will affect signal.5. Figure （共1题 每题5分）5p（1）Please draw the basic step for an automatic-repeat-request (ARQ) error-correction scheme. Solution:（ARQ纠错机制）(2)Please draw out the basic elements of the optical receiver.(5p)（光接收器）Solution:(3)Please draw out the basic elements of an analog link and the major noise contributions. Solution:（模拟链路及噪声源）光发送机电模拟输入信号谐波失真互调失真RIN激光削波光纤信道模式失真损耗GVD 光放大器ASE 噪声光检测器散弹噪声热噪声放大器噪声APD 倍增噪声电模拟输出到RF 接收机(3) consider the encoder shown in Fig.1that changes NRZ data into a PSK ing this encoder,draw the NRZ and PSK waveforms for the data sequence 0001011101001101.clock/2PSK dataNRZ datafrequency Afrequency BFig.1Solution:6. Calculation Problems(共3-4题，统计40分) 40p(1) A wave is specified by 8cos 2(20.8)y t z π=-,where y is expressed in micrometers and the propagation constant （传播常数） is given in 1m μ-.Find (a) the amplitude,(b) the wavelength,(c) the angular frequency （角频率）, and (d) the displacement at time 0t = and 4z m μ=. Solution:The general form is:y = (amplitude) cos()cos[2(/)]t kz A vt z ωπλ-=-.Therefore(a) amplitude 8m μ=(b) wavelength: 11/0.8m λμ-= so that 1.25m λμ=(c) 22(2)4v ωπππ===(d) At 0t = and 4z m μ= we have 18cos[2(0.8)(4)]8cos[2( 3.2)] 2.472y m m πμμπ-=-=-=(2) A certain optical fiber has an attenuation of 0.6dB/km at 1300nm and 0.3dB/km at 1550nm.Suppose the following two optical signals are launched simultaneously into the fiber: an optical power of 150W μ at 1300nm and an optical power of 100W μ at 1550nm. What are the Solution:power levels in W μof these two signals at (a) 8km and (b) 20km?Since the attenuations are given in dB/km, first find the power levels in dBm for100W μ and 150W μ. These are, respectively,P(100W μ) = 10 log (100 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.10) = - 10.0 dBmP(150W μ) = 10 log (150 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.15) = - 8.24 dBm(a) At 8 km we have the following power levels:P 1300(8 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(8 km) = - 13.0 dBm = 50W μP 1550(8 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(8 km) = - 12.4 dBm = 57.5W μ(b) At 20 km we have the following power levels:P 1300(20 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(20 km) = - 20.2 dBm = 9.55W μP 1550(20 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(20 km) = - 16.0 dBm = 25.1W μ(3) A double-heterojunction （异质结） InGaAsP LED emitting at a peak wavelength of 1310nm has radiative and nonradiative recombination times of 25 and 90ns, respectively. The drive current is 35mA.(a) Find the internal quantum efficiency and the internal power level.(b) If the refractive index （折射率） of the light source material is n=3.5, find the power emitted from the device.Solution: (a) From Eq. int 11/r nr rτητττ==+, the internal quantum efficiency is int 10.783125/90η==+， and from Eq.int intint I hcI p hv q q ηηλ== the internal power level is int (35)(0.783)26(1310)hc mA p mW q nm ==(b) From Eq.int e int 2p (1)n t p P n n η==+, 21260.373.5(3.51)P mW mW ==+ (4) An LED with a circular emitting area of radius 20m μ has a lambertian emission pattern with a 1002()W cm sr ∙axial radiance at a 100mA drive current. How much optical power can be coupled into a step-index fiber having a 100m μ core diameter and NA=0.22? How much optical power can be coupled from this source into a 50m μ core-diameter graded-index fiber having 12.0, 1.48n α== and 0.01∆=?Solution:The source radius （半径） is less than the fiber radius,so Eq. 222222,1()2LED step s o s o P r B NA r B n ππ==∆ holds: 22223222,()(210)(100/)(0.22)191LED step s o P r B NA cm W cm W ππμ-==⨯= From Eq. 222,122[1()]2s LED graded s o r P r B n απαα=∆-+ 232222,122(210)(100/)(1.48)(0.01)[1()]15925LED graded P cm W cm W πμ-=⨯-=(5)Suppose an avalanche photodiode hasthe following parameters ：1/231,1,0.85,,10L D L I nA I nA F M R η=====Ω, and 1B kHz=.Consider a sinusoidally(正弦） varying 850nm signal, which has a modulation index m=0.85 and an average power level 050P dBm =-, to fall on the detector at room temperature. At what value of M does the maximum signal-to-noise ratio occur?Solution: Using Eq.2222()()24/p P D L B Li M S N q I I M F M B qI B k TB R <>=+++ we have 22005/2001()22()24/D L B LR P m M S N qB R P I M qI B k TB R =+++ 162235/2191.215102.17610 1.65610M M ---⨯=⨯+⨯ The value of M for maximum S/N is found from Eq.224/()x L B L opt P D qI k T R M xq I I ++=+, with x = 0.5:Moptimum = 62.1.(6)An LED operating at 1300 nm injects 25W μ of optical power into a fiber. If the attenuation （衰减） between the LED and the photodetector （光电探测器） is 40 dB and the photodetector quantum efficiency （量子效率） is 0.65, what is the probability that fewer than 5 electronhole pairs （电子空穴对） will be generated at the detector in a 1-ns interval ?Solution: From ⎰==τηη0)(hvN hv E dt t P ,the average number of electron-hole pairs generated in a time t is 6.10)/103)(106256.6()103.1)(101)(1025(65.0/8346910=⨯⨯⨯⨯⨯===----s m Js m s W hc Pt h E N ληνη Then,from Eq.(7-2)%505.0120133822!5)6.10(!)(6.106.105=====---e e n e N n P N n(7) An engineer has the following components available:(a) GaAlAs laser diode operating at 850 nm and capable of coupling 1 mW (0 dBm) into a fiber. (b) Ten sections of cable each of which is 500 m long, as a 4-dB/km attenuation, and hasconnectors on both ends.(c) Connector loss of 2dB/connector.(d) A pin photodiode receiver.(e) An avalanche photodiode receiver.Using these components, the engineer wishes to construct a 5-km link operating at 20 Mb/s. If the sensitivities of the pin and APD receivers are -45 and -56 dBm, respectively, which receiver should be used if a 6-dB system operating margin is required?Solution:(a)Use margin 2system L l P P P f C R S T ++=-=α，to analyze the link power budget.(a) For the pin photodiode,with 11 jointsdB L km dB dB dBm dBm insystemm L l P P P f C R S T 6)/4()2(11)45(0arg )(11++=--=++=-=αWhich gives L=4.25km. the teansmission distance cannot be met with these components. (b)For the APDdB L km dB dB dBm dBm 6)/4()2(11)56(0++=--Which gives L=7.0km. the transmission distance can be met with these components.(8) Suppose we want to frequency-division multiplex 60 FM signals. If 30 of these signals have a per-channel modulation index i m =3 percent and the other 30 signals have i m =4 percent, find the optical modulation index （调制指数） of the laser.Solution:The total optical modulation index is%4.27])04(.30)03(.30[][2/1222/12=+==∑ii m m(9) An optical transmission system is constrained to have 500-GHz channel spacings. How many wavelength channels can be utilized in the 1536-to-1556-nm spectral band （频谱带）? Solution: In terms of wavelength,at acentral wavelength of 1546nm a 500-GHz channel spacing isnm s sm nm f c 410500/103)1546(19822=⨯⨯=∆=∆-λλ The number of wavelength channels fitting into the 1536-to-1556 spectral band then is 54/)15361556(=-=nm nm N(10) The output saturation （饱和） power sat out P , is defined as the amplifier output power for which the amplifier gain G is reduced by 3 dB (a factor of 2) from its unsaturated value 0G . Assuming 0G >>1, show that in terms of the amplifier saturation power sat amp P ,, the output saturation power issat amp sat out P G G P ,00,)1(2ln -=Solution: Let 2/0G G = and 0,/22/G P P P sat out out in ==.then Eq.(11-15) yields2ln 212,,00satout sat amp P P G G += Solving for s a t out P , and with 10>>G ,we havesat amp sat amp sat amp sat out P P P G G P ,..00,693.0)2(ln 22ln =≈-=。