(整理)光纤通信试题资料

一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干的括号内。

每小题1分，共10分。

)1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入射角θ1必须满足( C )A.θ1>θC13B.θ1<θC12C.90°>θ1>θC12D.90°>θ1>θC132.薄膜波导中的单模传输条件为( B )A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0)B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0)C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1)D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1)3.光纤相对折射指数差的定义为( C )A.Δ=n1－n2B.Δ=n2－n1C.Δ=(n21－n22)/2n21D.Δ=(n21－n22)/n214.阶跃型光纤中，导模的传输条件为( C )A.V<V cB.V>2.405C.V>V cD.V>05.STM－4每秒可传输的帧数是( D )A.1000B.2000C.4000D.80006.随着激光器温度的上升，其输出光功率会( A )A.减少B.增大C.保持不变D.先逐渐增大，后逐渐减少7.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 )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8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为( C )A.光中继器的接收光功率B.电源的电压C.光缆线路的色散特性D.光纤通信系统的误码性能9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( D )A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声10.表示光放大器放大能力的特性指标是( A )A.功率增益B.带宽C.输出饱和功率D.噪声系数二、填空题(每小题1分，共20分)1.利用光波作为载波的通信方式称为___________。

2.光纤通信的主要优点有：a.__________；b.传输损耗小；c.抗电磁干扰能力强；d.资源丰富。

3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是___________。

4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三层介质构成。

5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1x d－2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义是表示薄膜波导中的导波具有___________特性。

6.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和___________两类。

7.在阶跃型光纤中，当导波远离截止时，导波的光能量将完全集中在___________中。

8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM－N，主要步骤是：_________、定位、复用。

9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用___________方式来传输监控信号。

10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz·km，距离带宽系数q=0.5，用这种光纤构成16km的光中继段，则该中继段的总带宽为___________。

11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了___________。

12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，___________列。

13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________。

14.光发射机的输出光功率通常是指___________。

15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在环境温度变化或器件老化的过程中，稳定度要求在___________范围内。

16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦结构；b.___________结构；c.双向泵浦结构。

17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主要作用是___________。

18.___________和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。

19.EDFA泵浦光源的工作波长约为___________或1.48μm。

20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率η=70%，一个光子的能量为2.24×10－19焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。

问该光电二极管的响应度为___________。

三、名词解释题(每小题3分。

共15分)1.光纤的子午面2.EDFA的输出饱和功率3.受激辐射4.输入抖动容限5.光接收机的动态范围四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分)1.画出LD数字信号的直接调制原理图。

2.请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简述填入的各部分的功能。

五、简答题(每小题5分，共20分)1.在渐变型光纤中，子午光线轨迹的形状与哪些因素有关?2.半导体发光二极管的主要特点是什么?3.简述光衰减器在光通信中的应用。

4.什么是光电检测器的量子噪声?六、计算题(每小题10分，共20分)1.已知阶跃型光纤的n1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm，求：(1)当纤芯半径a=25μm时，此光纤中传输的导模数M?(2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大?2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW，光纤损耗为0.5dB/km，光纤平均接头损耗为0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率为32μW,光接收机的动态范围可达19dB，系统富余度7dB。

试核算在无中继传输距离分别为15km、40km、60km情况下，该系统能否正常工作?光纤通信原理试题参考答案一、单项选择题(每小题1分，共10分)1.C2.B3.C4.C5.D6.A7.A8.C9.D 10.A二、填空题(每小题1分，共20分)1.光通信2.传输频带宽，通信容量大3.将电信号变换成光信号4.薄膜5.横向谐振6.斜光线7.光纤的纤芯8.映射9.时分复用10.250MHz11.开销比特(或管理比特) 12.270×N13.激活物质(或增益物质) 14.耦合进光纤的功率(或入纤功率)15.5%～10% 16.反向泵辅17.延长中继距离18.灵敏度19.0.98μm 20. 0.5A/W三、名词解释(每小题3分，共15分)1.通过光纤轴线的平面。

2.当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值，它表示EDFA的最大输出功率。

3.处于高能级E2的电子，在受到外来能量为hf=(E2－E1)的光子激发的情况下，跃迁到低能级E1，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。

4.是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。

5.在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率(用dBm表示)和最大允许输入光功率(用dBm表示)之差(dB)四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分)1.LD数字信号的直接调制原理图为：I gO I2.补全的强度调制数字光接收机的方框图如下：各部分的功能：光电检测器：将接收到的光信号转变为电信号。

均衡器：将放大后的信号均衡为无码间干扰的升余弦波形。

判决器：将均衡器输出的信号判为“1”或“0”码。

自动增益控制电路：利用电反馈环路来控制主放大器的增益。

五、简答题(每小题5分，共20分)1.从子午光线的轨迹方程可知，子午光线轨迹的形状与光纤的折射率分布n(r)、光线的初始条件n(0)和N 0(N 0－cos θz0)有关。

2.a.光谱较宽；b.P －I 曲线的线性较好；c.与光纤的耦合效率低；d.寿命长；e.温度特性较好。

3.当输入光功率超过某一范围时，应用光衰减器对输入信号进行一定程度的衰减，可以使光接收机不产生失真，或满足在光线路中进行某种测试的需要。

4.由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。

大量的光量子是随机的。

因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统计平均值的附近浮动而产生的噪声。

六、计算题(每小题10分，共20分) 1.(1)v=n 1a22λπM=2V 2=n 21a 2∆⎪⎭⎫⎝⎛λπ22=(1.51)2×(25)2×01.085.022⨯⎪⎭⎫⎝⎛π=778(2)阶跃光纤单模传输条件为0<v<2.40483 而V=n 1a ∆λπ22 0<a<∆λπ2n 22.404831 =01.0251.10.852 2.40483⨯⨯⨯π=1.54(μm)即 0<a<1.54μm 2.根据题意可得：p max =101g(32×10－3)=－15 dBm P T =101g2=3 dBm 已知 D=19 dB α=0.5 dB/KM α1=0.1 dB/KM M=7 dB根据动态范围的定义： D=P max －P min得 P min =P max －D=－15－19=－34 dBm 由 P T =P min +L max (α+α1)+M 得L max =(P T －P min －M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50 Km L min =(P T －P max －M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3 Km ∴18.3<L<50显然在无中继传输距离为40Km 的情况下，系统能正常工作；在15Km 、60Km 的情况下系统不能正常工作。

1.已知阶跃型光纤的n 1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm ， 求：(1)当纤芯半径a=25μm 时，此光纤中传输的导模数M? (2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大? 解：(1)v=n 1a22λπM=2V 2=n 21a 2∆⎪⎭⎫ ⎝⎛λπ22=(1.51)2×(25)2×01.085.022⨯⎪⎭⎫⎝⎛π=778(2)阶跃光纤单模传输条件为0<v<2.40483 而V=n 1a∆λπ22 0<a<∆λπ2n 22.404831 =01.0251.10.852 2.40483⨯⨯⨯π=1.54(μm)即 0<a<1.54μm2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW ，光纤损耗为0.5dB/km ，光纤平均接头损耗为0.1dB/km ，光接收机最大允许输入光功率为32μW,光接收机的动态范围可达19dB ，系统富余度7dB 。

试核算在无中继传输距离分别为15km 、40km 、60km 情况下，该系统能否正常工作? 解： .根据题意可得：p max =101g(32×10－3)=－15 dBmP T =101g2=3 dBm 已知 D=19 dB α=0.5 dB/KM α1=0.1 dB/KM M=7 dB根据动态范围的定义： D=P max －P min得 P min =P max －D=－15－19=－34 dBm 由 P T =P min +L max (α+α1)+M 得L max =(P T －P min －M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50 Km L min =(P T －P max －M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3 Km ∴18.3<L<50显然在无中继传输距离为40Km 的情况下，系统能正常工作；在15Km 、60Km 的情况下系统不能正常工作。