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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。
广西工学院2010 —2011学年第1学期课程考核试题考核课程光纤通信及网络技术（A卷）考核班级电科071/072学生数78 印数80 考核方式开卷考核时间120分钟一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2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.掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（）A.0.85 p m〜0.87 p mB.1.31 p m〜1.35 p mC.1.45 p m〜1.55 p mD.1.53 p m〜1.56 p m2.STM-16信号的码速率为（）A. 155.520 Mb/sB. 622.080 Mb/sC. 2 488.320 Mb/sD. 9 953.280 Mb/s3.半导体激光二极管（LD）的一个缺点是（）A.光谱较宽B.温度特性较差C.与光纤的耦合效率较低D.平均发光功率较小4.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5.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（）。
A.光衰减器B.光隔离器C.光耦合器D.光纤连接器二、填空题（本大题共10小题，每题2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。
6.光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_________ 的能力。
7.光接入网中的HFC网的中文意思指。
8.假设参考连接HRX的英文全称是_________ 。
9.按照光纤中传输模式的多少，可以将光纤分为________ 两类。
10.光纤数字通信系统中，和抖动性能是系统传输性能的两个主要指标。
11.速率为儿的NRZ码经5B6B码型变换后的码速率是___ 。
12.ITU-T建议G.692文件确定WDM系统的绝对参考频率规范为。
13.半导体材料只有波长为入〈入C的光入射时，才能使材料产生光子，所以入C称为14.PIN光电二极管，是在P型材料和N型材料之间加上一层 __________ 。
1) 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2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出的光为______，这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光，阈值B. 自发辐射光，阀值C. 激光，阈值D. 激光，阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 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 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。
A. V＞0B. V＞VcC. V＞2.40483D. V＜Vc6) DFA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) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 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10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分）1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。
职业技能鉴定初级光缆考试模拟题（含答案）一、单选题（共70题，每题1分，共70分）1、住友FC-6S切割刀最大切割次数为（）。
A、2250B、3250C、4250D、5250正确答案：A2、随着光纤通信的发展，光纤用户网线路大量使用的将是（）结构的光缆。
A、骨架式B、束管式C、层绞式D、带状正确答案：D3、表面光纤端面接收光的能力的性能指标为（）。
A、数值孔径B、截止波长C、光纤的带宽D、模场直径正确答案：A4、OTDR的工作特性中动态范围决定了OTDR所能测量的（）。
A、最长距离B、最近距离C、最短距离D、最远距离正确答案：D5、触电事故时，首先应关闭电源，断电路可用（）将其断开，挑开电线，拉开触电者。
A、任意找个什么东西都可以B、湿木棒C、手D、绝缘物正确答案：D6、光缆线路允许年阻断时间不大于（）小时/公里。
A、0.052B、0.52C、0.86D、0.086正确答案：A7、技术资料、档案、原始记录、（）是进行维护管理工作的根本依据。
A、变更记录B、竣工资料C、验收记录D、工程设计正确答案：A8、发生原接续点衰减点台阶水平拉长障碍现象障碍可能原因是下面的那种（）。
A、光缆受机械力扭伤，部分光纤扭曲、断裂B、光纤接续点保护管安装问题或接头盒进水C、在原接续点附近出现断纤现象D、光缆受机械力或由于光缆制造原因造成正确答案：A9、熔接机目前主要分为单芯和（）两种A、多模B、带状C、多芯D、单模正确答案：A10、光缆施工布放预留长度中,设备每侧预留长度为（）。
A、30至40mB、7至10mC、10至20mD、6至8m正确答案：C11、弯曲半径处于毫米及微米数量级的弯曲称为微弯，会产生（）。
A、非线性失真B、微弯色散C、微弯损耗D、瑞利散射正确答案：C12、LD主要用于（）光纤通信系统。
A、短距离B、中长距离C、超长距离D、中小容量正确答案：B13、光缆线路障碍测定误差超过规定值（）倍以上，或错误派遣线路抢修人员，延误线路抢修（）分钟以上，应定性为通信差错。
一阶段作业单项选择题（共20道小题，共100.0分）1.在目前的实用光纤通信系统中采用___________ 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。
A.直接B.间接C.外D.分接2.光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、__________μm。
A.1560B.1550C. 1.55D. 1.513.渐变型光纤是指___________是渐变的。
A.纤芯和包层的折射率B.纤芯的折射率C.包层的折射率D.模式数量4.下面哪一句话是不正确的。
A.光波是一种电磁波，在光纤中传输时一定服从驻波方程B.光波是一种电磁波，在光纤中传输时一定服从麦克斯韦方程组C.光波是一种电磁波，在光纤中传输时一定服从波动方程D.光波是一种电磁波，在光纤中传输时一定服从亥姆霍兹方程5.相位常数是指均匀平面波在均匀介质中传输时，每传播产生的相位变化。
A.任意、1秒B.理想、1米C.各向同性、1小时D.无限大、单位距离6.全反射条件是____________________。
A.n1 sinθ1=n2 sinθ2B.k0n1<β< k0n2C.0≤φ≤φmaxD.n1 > n2，900>θ1≥θc7.当光纤纤芯的折射率与包层的折射率时，称为弱导波光纤。
A.差2倍B.相差很大C.差别极小D.相等学生答: [C;]8.在子午面上的光射线在一个周期内和该平面中心轴交叉两次，这种射线被称为。
A.反射线B.子午线C.斜射线D.折射线知识点: 阶跃型光纤学生答案:[B;]得分: [5] 试题分值:5.09.只有满足条件的射线能够在纤芯和包层交界面处形成，从而将入射波的能量全部转移给反射波。
A.辐射波、全反射B.全反射、泄漏波C.单模传输、衰减波D.入射角≥介质交界面处的临界角、全反射知识点: 阶跃型光纤学生答案:[D;]得分: [5] 试题分值:5.010.阶跃型光纤中数值孔径的计算式为____________________。
两模阶跃型的光纤参数
两模阶跃型光纤，即多模光纤，是一种可以传输多个模式的光纤。
其参数包括芯径、数值孔径、模式色散、带宽等。
具体如下：
1. 芯径：表示光缆中光纤的直径，单位为微米。
2. 数值孔径：表示光纤接收光的能力，数值孔径越大，光纤接收光的能力越强。
3. 模式色散：表示不同模式的光在光纤中传输时的速度差异，模式色散越大，光纤的传输容量越小。
4. 带宽：表示光纤传输信号的频率范围，带宽越大，光纤传输信号的能力越强。
此外，不同类型的光纤具有不同的参数要求。
在实际应用中，应根据具体需求选择合适的光纤类型和参数。
光纤通信复习题库（整合版）一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．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，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.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。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.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_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
国家电网公司电力通信专业题库（光通信技术）1、判断题1）光纤的数值孔径为入射临界角的正弦值，NA越大，进光量越大，带宽越宽。
（√）2）在G.652光纤的1550nm窗口处，光纤的色散系数D为正值，光载波的群速度与载波频率成正比。
（√）3）光纤的色散特性使光信号波形失真，造成码间干扰，使误码率增加。
（√）4）G.652光纤是零色散波长在1310nm的单模光纤。
（√）5）光衰减器是光通信线路测试技术中不可缺少的无源光器件。
(√)6）色散系数的单位是ps/nm.km。
（√）7）G.652光纤在1310nm的典型衰减系数是0.3-0.4dB/km，1550nm的典型衰减系数是0.15-0.25dB/km。
（√）8）光端机的平均发送光功率越大越好。
（×）9）光纤使用的不同波长，在1.55um处色散最小，在1.31um处损耗最小。
（×）10）光纤通信系统，主要有发送设备、接收设备、传输光缆三部分组成。
(√)11）发光二极管产生的光是非相干光，频谱宽；激光器产生的光是相干光，频谱很窄。
(√)12）光缆中的纤芯所用材料主要是塑料。
(×)13）光接收器件主要有发光二极管（LED）和雪崩光电二极管（APD）。
(×)14）“O”码时的光功率和“1”码时的光功率之比叫消光比。
消光比越小越好。
(√)15）单模光纤的数值孔经和特征频率都比多模光纤小得多。
(√)16）OPGW是架空地线复合光缆，它是与电力线架空地线复合在一起的特殊光缆。
它既保持电力架空地线的功能，又具有光通信的要求。
(√) 17）光纤的损耗主要由吸收损耗和散射损耗引起的。
(√)18）光纤接头损耗的测量，可以熔接机指示器上读出，不必另行测量。
(×) 19）光纤通信系统的带宽是由上升时间确定的。
(√)20）OTDR测试光纤距离时，选择测试范围应大于光纤全程长度。
(√) 21）ADSS光缆不含金属，完全避免了雷击的可能。
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 ． μm, μm, μmB ． μm, μm, μmC ． μm, μm, μmD ． μm, μm, μm3.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( )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μm 的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为，包层折射率为(空气)，纤芯直径的最大允许值为（ ）。
7. 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( )A ．V ＞0B ．V ＞VcC ．V ＞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，而在光纤输出端需要的信号，则在衰减为km 的光纤中，可以将信号传输多远（ ）。
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 -13. 在SiO 2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( )。
阶跃型光纤lpm,n模的意思
阶跃型光纤LPM，N模的意思是指光纤中的阶跃型折射率分布光
纤（Step-Index Fiber）和N模式（N-mode）。
首先，让我们来解
释一下阶跃型光纤和N模式的概念。
阶跃型光纤是一种光学纤维，其折射率分布呈现出明显的阶跃状，即在光纤内部折射率的变化突然跳跃，而不是呈现连续的变化。
这种光纤通常由芯和包层构成，光线在芯和包层的交界处发生折射，从而形成光的传输。
阶跃型光纤由于其折射率分布的特殊性质，可
以支持多种传输模式，包括N模式。
N模式是指光纤中的不同传输模式，其中N代表模式的序号。
在光纤中，光可以以不同的模式传播，这些模式具有不同的传输特
性和传播方式。
N模式通常指的是光纤中的第N个传输模式，它具
有特定的传输特性和模式分布。
因此，阶跃型光纤LPM，N模的意思是指在阶跃型折射率分布光
纤中支持的第N个传输模式。
这种光纤结构和传输模式的组合对于
光纤通信和光学传感等领域具有重要意义，可以用于实现特定的光
传输和控制特定模式的光信号。
在实际应用中，研究人员和工程师
可以利用阶跃型光纤LPM，N模来设计和实现特定的光纤器件和系统，以满足不同的光学需求和应用场景。
传输题三传输练习题（1）一、填空题1.SDH传输网最基本的同步传送模块是，其信号速率为。
2.PDH告警RMT的意思是。
3.在SDH中，定时参考信号来源有线路时钟、支路时钟和，对于SDH网元来说，时钟有工作模式、和自由振荡模式。
4.光接收机的灵敏度是。
5.SDH的基本网元有同步光缆线路系统、同步复用器、和同步数字交叉连接设备等等。
6.严重误码秒（SES）表示BER≥的秒。
7.我国三种标准容器是、和。
8.二纤双向复用段环STM-16，若该环由5个节点组成，则网上的最大业务容量是话路。
9.在实际的应用中，最常用的两种环形组网方式是保护环和保护环。
10.接收端BIP-8校验结果与所接收的下一帧B1字节相异或，值为10100100说明该帧出现，个数为。
11.OOF、LOF与开销中的字节有关。
12.中国的假设参考数字段为 Km和 Km。
二、单项选择题：1.对于三次群信号，其比特率允许的的容差是：（）A、±15ppmB、±20ppmC、±30ppmD、±50ppm2.AIS的等效二进制内容是：（）A、一连串“0”B、一连串“1”C、“1”和“0”随机D、一连串1103.选择目前常用的光纤低损耗窗口。
（）A、 0.05umB、 1.31umC、 1.05umD、 1.50um4.将各种信号复用映射进STM-N帧结构信息净负荷区须经过（）三个步骤。
A、抽样、量化、编码B、映射、定位、复用C、同步、定时、复接D、同步、定时、码速调整5.以下几种传输网物理拓扑类型，（）安全性最高。
A、线型B、星型C、环型D、树型6.在下列（）情况下，发出紧急告警。
A、AISB、误码率大于10-3C、LD寿命告警D、误码率大于10-67.收端时钟由接收到的信码流中提取而成，主要为了（）。
A、节省成本B、便于获得时钟C、实现收发同步D、降低误码率8.在SDH的AU指针调整中，如果指针值的I比特被反转，则作（）操作。
多模光纤模式场群速与相速的关系高峰;朱世国【摘要】为了从理论上统一射线光学和导波光学关于多模光纤中各模式场传播过程中时延的论述,试从介质波导理论出发,根据模式的特征根U随光纤归一化频率R 的变化关系,在弱波导近似下导出了描述模式场相速Vp与群速Vg关系的重要结果:Vp*Vg=(c/n1)2.根据这一结果可以得出结论:对于低阶模式,由于相速Vp慢,所以群速快;高阶模式其相速Vp快,所以群速慢.对于给定的光纤,利用射线光学和波导光学进行了带宽估计,2种理论计算结果的一致性,印证了上述关系的正确性.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2010(031)004【总页数】6页(P611-616)【关键词】多模光纤模式场;模式特征方程;波导理论;相速与群速【作者】高峰;朱世国【作者单位】辽宁科技大学,理学院,辽宁,鞍山,114051;四川大学,物理科学与技术学院,四川,成都,610064【正文语种】中文【中图分类】TN25;TN929.11Abstract:To clarify the discussion on ray optics and wave optics on the delay of mode field propagation process in themultimode fiber theoretically,the relationship between phase velocity Vpand groupvelocityVgis derived,Vp＊Vg=(c/n1)2,according to the relationship between the mode characteristic rootsUand the optic fiber normalized frequencyR,as well as the weak waveguide approximation theory.Based on the results,it is concluded that phase velocity is slow and group velocity is fast at low-order mode,phase velocity is fast and group velocity is slow at high speed mode.Ray optics and wave optics are used for bandw idth estimation to a given optical fiber,and the consistency of the results of two theoretical calculations confirm s the correctness of these relations.Key words:multi-mode fiber mode field;mode eigen-equation;waveguide theory;phase velocity and group velocity代表某种信息的光脉冲在光纤中传输时,存在着模式色散、材料色散和波导色散3种使脉冲加宽的因素。
《光纤通信》试卷题及答案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·张延锋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TMB.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. ?21nC. 22VD. 42V 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. DWDMC. OTDMD. OFDM10、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。
阶跃型折射率分布光纤导光原理一、引言光纤作为现代通信领域中的重要组成部分，其导光原理是人们关注的焦点之一。
阶跃型折射率分布光纤是一种常用的光纤类型，其导光原理与传统的平缓型折射率分布光纤有很大不同。
本文将详细介绍阶跃型折射率分布光纤的导光原理。
二、阶跃型折射率分布光纤的结构阶跃型折射率分布光纤由芯、包层和包覆层三部分组成。
其中，芯是由高折射率材料制成的圆柱形结构，包层是由低折射率材料制成的套在芯外部的管状结构，而包覆层则是由低折射率材料制成，套在包层外部以保护整个结构。
芯和包层之间存在一个界面，称为芯-包层界面。
三、阶跃型折射率分布光纤的导光原理阶跃型折射率分布光纤与平缓型折射率分布光纤最大的不同在于其芯-包层界面的折射率跃变。
在阶跃型折射率分布光纤中，芯的折射率高于包层的折射率，因此光线在经过芯-包层界面时会发生反射和折射。
当光线从高折射率材料进入低折射率材料时，其传播速度会减慢，并发生向外弯曲的现象；而当光线从低折射率材料进入高折射率材料时，则会加速并向内弯曲。
四、阶跃型折射率分布光纤的工作原理阶跃型折射率分布光纤可用于实现单模和多模传输。
在单模传输中，芯的直径较小，使得只有一条模式可以通过；而在多模传输中，芯的直径较大，使得多条不同模式可以通过。
当一束光线从一端进入阶跃型折射率分布光纤时，由于芯-包层界面存在的阻挡作用，只有符合一定角度要求（即全反射角）的光线才能被完全反射，并沿着芯轴向前行。
这样，在整个光纤中，只有符合全反射条件的光线可以传输，而其他角度的光线则会被芯-包层界面反射或折射而被阻挡。
五、阶跃型折射率分布光纤的应用阶跃型折射率分布光纤广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
在通信领域中，阶跃型折射率分布光纤可用于实现长距离高速数据传输；在医疗领域中，阶跃型折射率分布光纤可用于实现内窥镜等医疗器械的成像和治疗功能；在工业领域中，阶跃型折射率分布光纤可用于实现激光加工和检测等功能。
六、总结阶跃型折射率分布光纤是一种常见的光纤类型，其导光原理与传统的平缓型折射率分布光纤有很大不同。
第11卷 第3期强激光与粒子束V o l.11,N o.3 1999年6月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S Jun.,1999 文章编号: 1001—4322(1999)03—0284—05激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输Ξ夏彦文1, 叶金祥1, 刘 华1, 苏春燕1 汤伟中2, 孔 梅2(1 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,成都525信箱80分箱,610003)(2 浙江大学电信系,310027) 摘 要: 对紫外激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输特性,包括材料色散、模式色散、非线性效应、耦合方式、光纤功率支撑能力等方面进行了理论分析和实验研究。
结果表明,该光纤对p s量级脉冲的功率支撑能力有限,而对于n s量级的紫外脉冲,是一种较好的传输介质。
关键词: 紫外皮秒; 阶跃型多模光纤; 传输特性 中图分类号: TN241 文献标识码: A 激光脉冲时间特性是高功率激光装置功率平衡和精密物理实验不可缺少的一个重要参量,当前观测的主要手段是采用紫外条纹相机。
由于未来的惯性约束聚变驱动器将实行多光束打靶,将几十束取样光在空气路径中折返延时后同时耦合进条纹相机已不现实,况且取样光经反射镜多次折返传输后会产生一些不规则的干涉条纹,这将直接影响脉冲时间波形的测量精度,因此选用光纤作传输介质已势在必行[1,2]。
为了提高耦合效率,我们采用了多模光纤,因此模式色散对脉冲的延时失真和展宽作用不可忽略。
同时紫外脉冲在光纤中的模场分布将直接关系到光纤对脉冲功率的支撑能力,可能产生一些不希望的非线性效应。
基于以上考虑,我们首先从理论上对光纤传输色散因素进行了分析,在实验中采用比较激光脉冲经等光程的光纤和空气路径传输后波形差异的方法,分别在皮秒级和纳秒级激光器上开展了超短3Ξ激光脉冲在多模紫外光纤传输中的色散延时、时间展宽和相关的非线性效应实验。
1 光纤的色散分析 光脉冲在光纤中传输,将经历材料色散、波导色散和模式色散。
对于紫外脉冲,材料色散和模式色散是主要的。
实验选用国产纯熔石英紫外多模光纤,其芯径2a=540Λm,数值孔径N A =0.13,纤芯折射率n1=1.4769。
在上述参数下,计算出光纤的归一化频率Μ=2ΠaN A Κ=46. 68。
按模式数的近似计算公式[3],可得在光纤中可能传输的总模式数M=Π2(2Μ Π)2 8=1089。
设入射脉冲的频谱和时间波形均为高斯型,其1 e全谱宽为1TH z,1 e时间宽度为t0,其时间波形可表示为5(t)=50exp[-(2t t0)2](1) 1.1 材料色散 1TH z的谱宽对应的波长范围为∃Κ=4.086×10-4Λm,。
在0135Λm波长处d2n dΚ2= 11575 Λm2,远远大于1Λm波长处的0101 Λm2,所以预期此时的材料色散将较大。
按材料色散Ξ中国工程物理研究院院内基金资助课题1999年3月8日收到原稿,1997年5月12日收到修改稿。
夏彦文,男,1972年3月出生,研究实习员的计算公式[3],可知单位长度光纤带来的材料色散展宽约为0.75p s m ,当光纤长度l 为20米时,∃t =15p s (∃t 为脉冲响应时间半宽度)。
由于脉冲谱为高斯型,则由谱宽带来的材料色散对应的脉冲响应也是高斯型的,故经材料色散后的脉冲波形为<(t )=<0exp -2t t 20+(∃t )22(2)1.2 模式色散 模式间群时延展宽可近似表示为[3]∃t d =l c n 1-n 2n 1n 2-Κd n 2d Κ1-ΠV (3)式中,n1为纤芯折射率;n 2为包层折射率,可知单位长度的光纤对应的时延为16.94p s m ,当光纤长度为20m 时,∃t d =339p s 。
F ig .1 Pulse response of m ulti m ode fiber 图1 多模光纤的脉冲响应F ig .2 L aser pulse shape changing th rough a 12m 2long anda 202m 2long m ulti m ode step 2index fibers图2 紫外脉冲经2m 和20m 光纤后的脉冲形状 假设所有可能存在的模式被均匀激励,各个模式在光纤中经历相同的损耗,且不存在模式间的能量耦合,Gloge [4,5]说明模式间的相对延迟正比于由归一化截止频率Μ确定的模式次序m ,于是代表模式色散的脉冲响应曲线平坦,近似为一矩形函数,如图1。
将其与经历了材料色散的脉冲函数卷积,从图2的卷积结果可见,1p s 的脉冲经2m 长的光纤后,输出一宽度约为30p s 的平顶脉冲,经20m 长的光纤后,卷积结果为一宽度约为300p s 的平顶脉冲。
当脉冲宽度为100p s 时,经2m 光纤的卷积结果仍近似为一高斯脉冲,宽度仍近似为100p s 。
对于20m 长的光纤,输出一宽度仍约为300p s 的平顶脉冲,可见尽管紫外脉冲在光纤中经历较大的材料色散,但模式色散的程度仍远远大于材料色散,对光脉冲的影响非常严重。
当脉冲宽度为3n s 时,经5m 、10m 光纤后的卷积结果仍近似为高斯脉冲,宽度仍为3n s 。
以上是针对均匀激励且模式间无耦合的情况下进行的,在实际情况中,入射光激发的模式数量、低阶模向高阶模的扩散、模式间的随机耦合及自聚焦等非线性效应几乎不能定量描述,只有通过实验测定。
2 皮秒和纳秒量级3Ξ激光在光纤中的传输模拟实验 本实验采用将光纤传输的取样光与空气传输的取样光经等光程传输后同时引入条纹相机进行分窗测量的方法。
实验排布见图3,系统包括两台YA G 激光器,其输出脉宽分别为20～40p s 和约3n s 。
582第3期夏彦文等:激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输F ig .3 T he schem atic diagram of experi m ental arrangem ent图3 实验排布示意图 1Ξ光脉冲从激光器出来,经倍频器后产生3Ξ光。
为消除谐波转换后的2Ξ光和剩余基频光,采用了一块棱镜分光,其中一束3Ξ光经透镜聚焦后引入传输光纤,另一束经等光程的空气延时后同光纤输出的3Ξ光一并送入条纹相机。
为保证两束光功率一致,分别在两束光路上放置了不同的衰减片进行衰减。
实验采用日本C 1587201型紫外条纹相机探测,所用光纤为国产阶跃型纯熔石英多模光纤,选用了5、10、20、30、50m 等不同长度的光纤。
实验时逐步增大光纤注入光的光强,改变光纤的入射角度,光纤的弯曲度等耦合方式以观测这些因素对脉冲传输的影响,并且用OM A 4光学多道分析仪观测激光脉冲经光纤传输后的光谱变化。
3 实验结果及分析 由于影响实验结果的因素很多,如光纤长度、耦合方式以及入射激光强度、入射激光脉宽等都会对实验产生影响。
因此测试了不同条件下的脉冲时间特性。
图4为光纤长度分别为5、10、20、30m 的部分测试结果,图中横坐标为经空气传输后测得的脉冲半宽度(FW HM ),纵坐F ig .4 P ico second laser pulse broadening th rough 5,10,20,302m 2long step 2index m ulti m odem eter fibers .‘■’stands fo r theo retical values ,and ‘◆’stands fo r experi m ental data图4 p s 脉冲经5m (a )、10m (b )、20m (c )、30m (d )光纤传输后的脉宽展宽(N A =0.13)682强激光与粒子束第11卷标为经过等光程光纤传输后的脉冲全宽度。
当注入光强度<1MW c m 2,同时不断改变光纤的注入角度,这时经光纤传输后的脉冲波形宽度随光纤长度的增大而显著增加,图5为对应的典型脉冲波形。
当光纤较短时,脉冲响应近似为矩形函数,随着长度的增加,脉冲响应的前沿变陡而后沿较缓。
这主要是由于光纤的损耗带来的,因该光纤的高阶模数量多,低阶模比高阶模经过的光程短,这些高阶模比低阶模更容易从纤芯中损耗掉;又由于是弱光入射,模式间几乎不发生耦合,模式被均匀激励,当光纤长度较短时,尽管某些高阶模由于光纤的弯曲等原因损失较大,但仍能被条纹相机所探测,随着长度的增加,某些高阶模由于损耗太大而不能被条纹相机探测,因此就表现为输出波形的前沿比后沿陡。
同时由于光纤的耦合偏差,实际上经光纤传输的模式数要比理论值低得多,所以测得的脉宽值与理论值相比相差较大。
F ig .5 P ico second laser broadening in 5,10,20,302m 2long fibers .p lo t (1)responds to the output pulseafter a p ropagati on th rough fibers ,p lo t (2)responds to the output pulse after a p ropagati on th rough atmo sphere图5 脉冲波形图(其中(a )、(b )、(c )分别为激光经5、20、30m 光纤及等光程空气传输后的脉宽值)F ig .6 N ano second laser pulse p rofile th rougha 202m 2long step 2index m ulti m ode fiber图6 纳秒激光经20m 光纤传输后的波形(其中(1)为经空气传输后的波形;(2)为经光纤传输后的波形) 光纤长度不变,改变入射到光纤上的光强,实验观测到当注入光强度>102MW c m 2时,经光纤传输后的脉冲宽度不但未展宽,反而被压缩,表明该种光纤的功率支撑能力有限。
实验发现,皮秒量级的激光脉冲经光纤传输后的展宽量与注入脉冲宽度密切相关,脉宽较小的激光脉冲经光纤传输后脉宽的展宽量要严重。
对于纳秒级300脉冲光经20m 光纤传输后的脉宽,实验表明,这时光纤传输特性对激光入射角度、光强等耦合方式不敏感,经光纤传输后激光波形变化在2%以内,可以认为输出脉冲没有展宽,图6为典型的波形图。
表明对纳秒级3Ξ激光脉冲,该光纤可作为较好的测量用传输介质。
在实验中还发现,不管光纤输出的光强度如何,总是伴随有新频率的光。
用OM A 4测量频谱(图7)发现,除主频谱外,还附带有一个很宽(0.35～0.50Λm )的连续谱,呈不对称分布,其强度有时达到可与激光相比拟的程度。
产生这种情况的机理很复杂,是受激喇曼散射、自相位调制、互相位调制等非线性效应及模变换和散射等共同作用的结果。
