光纤通信期末考试试题(简答)

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1、光纤的结构分别由哪三部分构成,各部分作用是什么?光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。其中纤芯:纤芯位于光纤的中心部位。直径d1=4μm~50μm,单模光纤的纤芯为4μm~10μm,多模光纤的纤芯为50μm。纤芯的成分是高纯度SiO2,作用是提高纤芯对光的折射率(n1),以传输光信号。包层:包层位于纤芯的周围。直径d2=125μm,其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。略低于纤芯的折射率,即n1>n2,它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层:光纤的最外层为涂覆层,包括一次涂覆层,缓冲层和二次涂覆层。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤,同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性,起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。

2、光缆的结构分别由哪三部分构成,各部分作用是什么?光缆由缆芯、护层和加强芯(铠装)组成。其中缆芯就是套塑光纤,护层对已成缆的光纤芯线起保护作用,避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用,隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。

3、光纤的三个传输窗口是什么?光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM波?0.85μm、1.31μm、1.55μm。光纤中得电磁场近似为横电磁波(TEM波)

4、什么是归一化频率V,V取值多少时光纤单模传输?什么叫光纤的截止波长?光纤的归一化频率V012 /1/)2(2 n 是一个

综合性参数,与光纤的结构参数(纤芯的折射率n1、半径a、折射率相对差△)和工作波长 0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。光纤单模传输的条件是0

5、什么是数值孔径NA,它的大小与相对折射率及色散大小有无关联?光纤的数值孔径数值孔径表征了光纤的集光能力(最大有效入射角的正弦值)。(表示光纤接收光和传输光的能力)

因为 21nNA

,c n1max 。所以相对折射率和色散值成越大则NA也越大。

6、光纤和光缆如何分类?G.652、G.653、G.654、G.655特性有何不同?光纤的分类方法:按光纤横截面的折射率分布分类:突变折射率、渐变折射率按光纤中的传导模式数量分类:多模、单模按光纤构成的原材料分类:石英系、多组分玻璃、塑料包层、全塑按光纤的套塑层分类:紧套、松套光缆分类方法按传输性能、距离和用途分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。按光纤的种类分多模光缆、单模光缆。按光纤套塑方法分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。按光纤芯数多少分为单芯、双芯、四芯、六芯、八芯、十二芯和二十四芯光缆等。按加强件配置方法分为中心加强构件光缆、分散加强构件光缆、护层加强构件光缆和PE外护层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。

按敷设方式分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。按护层材料性质分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。按传输导体、介质状况分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。按结构方式分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆和高密度用户光缆等。G.652、G.653、G.654、G.655特性不同处:①G.652光纤称常规(标准)单模光纤(SMF),色散零点在1 310nm附近的光纤。1 310nm衰减系数大,1550nm衰减系数较小。②G.653光纤称色散位移光纤(DSF),色散零点在1 550nm的光纤。适用于1 550nm窗口的高速单信道系统,不适用于DWDM系统。③G.654光纤称截止波长移位的单模光纤,在G.652光纤基础上进一步减小1 550nm的衰减系数,主要应用于长距离海底光纤通信。④G.654光纤称非零色散位移光纤(NDSF),色散零点的位置从1 550nm附近移开一定波长数,适用于DWDM系统。

7、单模光纤与多模光纤在尺寸和使用场合上各有什么不同?单模光纤的纤芯直径为4μm~10μm,适用于高速长途通信系统。多模光纤的纤芯直径为50μm,适用于低速短距离通信系统。

8光纤传输性能的主要指标有哪些?其单位是什么?G.652光纤1550窗口衰减的典型值是多少?试画出单模光纤色散与波长的典型关系曲线衰减系数a,单位db/km;色散系数d,单位ps/nm.km;

0.25db/km P33图,正斜率的近似斜直线,色散零点在1310nm附近9、光与半导体物质的三个基本的作用过程是什么?半导体激光器、光检测器和光放大器分别基于哪个过程?受激吸收、自发辐射、受

激辐射。分别基于受激辐射,受激吸收和受激辐射。

10、光发送器、接收器和无源光器件的主要技术指标各有哪些?光发送器:工作波长和光谱特性、输出光功率、消光比、调制特性、温度特性和工作寿命等光接收器:工作波长和响应度,响应速度,噪声水平、线性关系和工作寿命等。无源光器件:工作波长、插入损耗、回波衰耗、隔离度等

11、LED与LD有何不同?SLM-LD与MLM-LD有何不同?内调制激光器和外激光器有何不同?FP-LD、DBF-LD、DBR-LD和VCSEL-LD中文名是什么?LED没有光学谐振腔,不能形成激光,所发出的是荧光。LD发出的是激光。SLM-LD是单纵模激光器,MLM-LD是多纵模激光器,SLM-LD比MLM-LD光谱窄。内调制器激光器简单、损耗小、成本低,适用于短途小容量通信系统。外调制器性能优越,适用于各种场合。FP-LD:F-P腔激光器、DBF-LD分布反馈激光器、DBR-LD 分布Bragg反射激光器和VCSEL-LD垂直腔面发射激光器

12、PIN与ADP中文名是什么?它们有何不同?试画出PIN响应度与波长的典型关系曲线。PIN:PN结光电二极管,ADP:雪崩光电二极管ADP因为雪崩效应而灵敏度较高。P93图,是个上凸曲线,存在上截止波长,波长太小时转换效率也大大下降。

13举例说明光纤通信系统的应用场合有哪些?什么是损耗受限系统和色散受限系统?什么是最坏值设计法?什么是光通道代价Pp和光缆富裕度Mc?色散受限距离与色散系数、光源光谱宽度、信息速率大致有何关系?光纤模拟通信系统如模拟电视、光纤测量和传感系