光纤通信期末考试卷(含答案)

2 、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。

5 、光纤通信系统中最常用的光检测器有： （ PIN 光电二极管 ）、（ 雪 崩光电二极管 ）。

6 、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的 （ 受激辐射 ）强于 （ 受

激吸收 ），即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种

反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。

7 、在多模光纤中，纤芯的半径越 （ 大 ），可传输的导波模数量就越多。

9 、（ 波导色散 ）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。

11 、PDH 的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于 （ 开销比特 ）的数 量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信 网对监控和网管的要求。

12 、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（ 灵敏度 ）。

13 、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（ 阈值条件 ）。

14 、光纤的（ 色散 ）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变 窄则会限制光纤的传输容量。

15 、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要

原因是传输系统的脉冲抖动和（ 噪声 ）。

二、选择题：（每小题 2分，共 20 分。 1-7:单选题， 8-10 ：多选题）

4 、CCITT 于（ ）年接受了 SONET 概念，并重新命名为 SDH 。

A、 1985 B、 1970

C、 1988 D 、1990

6 、掺铒光纤放大器（ EDFA ）的工作波长为（ ）nm 波段。

A、1310 B 、 1550 C、1510 D 、850

7 、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ ）。

A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收

9 、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）； 二是控制（ D ）。

A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度

C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流

10 、光纤传输特性主要有（ AB ）

A、色散 B、损耗 C、模场直径 D、截止波长

三、简答题（ 1、 2 题各 6 分，3 题 8 分，共 20 分。）

1 、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影 响？

由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程

中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现 象称为色散。 （2 分）

光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传 输带宽。（2 分）从机理上说， 光纤色散分为材料色散、 波导色散和模式色散 前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一 模式所引起。 （2 分）

2 、什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？

答：直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光 功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调 制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采 用直接调制方式。 （3 分 ）

间接调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通 过光调制器，电信号通过调制器实现对光载波的调制。间接调制方式需要 调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系 统。（3 分）

3 、画图分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什 么？

答：

四、计算分析题（ 1、2题各 15 分，3、4题各 5分，共 40 分）

1、某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100 pm，折射率n1=1.458，包层 的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长入=850nm 。

（1 ）计算该光纤的 V 参数

（2） 估算在该光纤内传输的模式数量

（3） 计算该光纤的数值孔径

（4） 计算该光纤单模工作的波长

2、有一 GaAIAs半导体激光器，其谐振腔长为300 m，材料折射率n=3.0 , 两端的解理面的反射率为 0.35 。

(1) 求因非全反射导致的等效损耗系数。

(2) 求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。

⑶若此激光器的中心 波长入=1310nm，与此相应的纵模序数。

3、设 140Mb/s 的数字光纤通信系统， 工作波长 1300 nm ，其他参数如 下：

发射光功率为 -3dBm ，接收机的灵敏度为 -38 dBm (BER=10 -9 )，系统 余量为

4 dB ，连接器损耗为 0.5 dB / 个，平均接头损耗为 0.05 dB/km ， 光纤损耗为

0.4 dB/km ，试计算损耗限制传输距离。

4 、分光比为 3：1 的定向耦合器，假设从输入口 0 输入的功率为 1mW ， 从输入口 0 到输入口 1 的插入损耗为 1.5dB ，求两个输出口的输出光功率。

参考答案及评分标准

一、填空题（每空 1 分，共 20 分）

1、高锟

2 、折射

3、强；高

4、0.85 pm、1.31 阿、1.55 pm

5 、 PIN 光电二极管；雪崩光电二极管

6 、受激辐射；受激吸收

7 、大

8 、加强元件 （或加强芯 ）

9 、波导色散

10 、单模光纤

11 、开销比特

12 、灵敏度

13 、阈值条件

14 、色散

15 、噪声

二、选择题：（每小题 2 分，共 20 分）

1、A

2、B

3、D

4、C

5、A

6、B

7、B

8 、ABCD

9、BD

10 、AB

三、简答题（ 1、2题各6分， 3题8分，共 20 分。）

1. 答：3、

由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程 中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现 象称为色散。

（2 分）

光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传 输带宽。（2 分）从机理上说， 光纤色散分为材料色散、 波导色散和模式色散 前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一 模式所引起。 （2 分）

2、 答：直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光 功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调 制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采 用直接调制方式。 （3 分 ） 间接调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通 过光调制器，电信号通过调制器实现对光载波的调制。间接调制方式需要 调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系

统。（3 分）

答：

（2分）

掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离 器等构成（2分）。采用掺铒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分）。泵浦光和信号光一起

通过光耦合器注入掺铒光纤（1分）；光隔离器作用是只允许光单向传输，用

于隔离反馈光信号，提高稳定性。（1分）

四、计算分析题（1、2题各15分，3、4题各5分，共40分）

1、

解：

（1）由于归一化频率V —^.nr~nf

2

— 50 1.4582 1.452 0.85

56.36 （4 分）

⑵传播的模式总数M V2 / 2

（3分） 1588

⑶该光纤的数值孔径：NA .'nf n； 0.153 （4分）

（4）该光纤单模工作的波长

分）

2、解：

已知 （1分）

1） 因非全反射导致的等效损耗系数

（mm -1） （4 分）

2） 由 q=1,2,3 …

波长间隔 9.5 10 10 （m） （6分）

3、

解：

根据题意得

Ps 3 dBm , FR 38 dBm , f 0.4 dB/km, s 0.05 dB/km , c 0.5 dB/ 个,M 4

dBa 2.405 2 2.613a ：'n2 n； 2.613 50 "2 n； 19.9（

（im）

（4

令频率可隔Av = %+丄—vQ = C

2 rJL 2-3*0 3<10-2 阳 L7 * 1011 （Hz）

1374 （4分）

（2分） 3 ）由 [r2n 由 FS PR 2 c L f M L s （2分）

（1分）

4、

解:

由题意得SR 3即SR 1 : 2 -

p P2 p P2

故有F 3F2

3

38

2 0.5 4

0.4 0.05 66.7 km

得 Ft

R 10-0-15

由于 Po 1 mw

所以 Pi A c-°.15 A /-0.15 c rc F010 10 =0.70 mw （1分）

F2 1 1 -0.15 PI 10 0.23 mw 3 3 （1分） 已知-i0. P1 15 （1分）

（1分）