光纤通信技术考试试卷

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《光纤通信》
专业班级_______________ 姓名_______________ 学号_______________
题目 1 2 3 4 合计
得分

注意事项
:1. 本试卷共四道大题,考试时间为150分钟;

2. 计算结果必须有单位。
3. 计算中如果用到以下常数,可分别取为:
普朗克常数:SJ1063.634h 基本电荷电量:19106.1eC;
玻尔兹曼常数: J/K1038.123Bk;光速: m/s100.38c
4.可能用到的主要公式有:62/3879.2619.165.0/VVaW

NLineff
PL
effAnk/20


jNLj
PM)12)(/(


一.填空题:(30分, 每空1分,9-10题每题2分)
1. 光纤通信是用__________作为载波、用_________作为传输媒体的一种通信方式。
2. 衡量单信道通信容量的BL积中,B是指________________, L是指_______________。
3. 光纤通信中OTDM是指______________________, DPSK是指____________________, NRZ是指
_______________码,DSF是指___________________,LD是指_________, LED是指________________,
APD是指_____________________。
4. 模拟信号转变成数字信号主要包括_____________、______________和编码三个步骤。
5.单模光纤中的色散主要有______________、材料色散和_____________________。
6.光纤中的非线性主要有_____________________、交叉相位调制、_________________、受激布里渊散射
和_________________________.

()TrecAQPqQFfRM1.4241.247gEx2()1.350.720.12gEyyy12recpPNhB
22
2
2

()42()OinBnAindLIMRP
SNRkTfFqMFRPIfR



int
12

11
ln()2gaLRR
7.光接收机前端包括________________和前置放大器,线性通道包括主放大器和_____________,数据恢
复包括_________________、______________和解码。
8.在SAGCM-APD中,A是指_________________层,G是指______________层,C是____________________
层,M是____________________层。
9.某光接收机保持特定误码率要求时,能接受的最小平均光功率为500 nW,该接收机此种条件下接收灵
敏度为________________dBm。
10. 某光发射机发射的“1”信号功率为1mW,“0”信号功率为10W,该光信号消光比______________dB。
二. 选择题(18分,每题3分,单选题)
1. 以下关于光纤传输特性论述 错误 的是:
A、低速(2.5Gb/s)光纤通信系统中损耗限制占主导地位;
B、高速(10Gb/s及以上速率)光纤通信系统中色散限制超过损耗限制;
C、单信道高速光纤通信系统中非线性效应不会影响传输特性;
D、多信道光纤通信系统中需要重点考虑非线性效应限制。

2.以下关于光纤论述 正确 的是:
A、光纤的损耗理论上可以无限小;
B、G.652光纤的零色散点在1550nm附近;
C、G.653光纤适合用在多信道光通信系统中;
D、受激喇曼散射可以用来实现光放大。

3.以下关于半导体发光基础论述 错误 的是:
A. 热平衡是半导体材料中费米能级是统一的;
B. 俄歇复合会降低器件的内量子效率;
C. 光子入射到半导体材料中会产生受激辐射也会产生受激吸收;
D. 正向偏置PN结中外加电场与自建电场方向相反。

4.以下关于半导体激光器的论述 错误 的是:
A. 条形半导体激光器是在双异质结基础之上再加了一维限制作用;
B. 增益导引条形激光器中在平行于结平面方向存在内建折射率波导;
C. VCSEL容易实现单纵模是因为谐振腔很短;
D. 激光器中不同的横模会对应不同的纵模频率。
5.以下关于光发射机的论述 正确 的是:
A. 发射机中采用的LD最大优点是温度稳定性好;
B.直接调制LD时输出波长会在上升和下降沿产生瞬时漂移;
C.LED中因为存在谐振腔对外界的反射光很敏感;
D.光电延时是LD调制时的固有特性,是没有办法减小的。

6.以下关于光探测器的论述 正确 的是:
A. 一个光子入射肯定能产生一个光生载流子;
B.APD散粒噪声增强就是指对输入散粒噪声电流的倍增;
C.载流子移动时扩散速度比漂移速度快;
D.光电二极管工作时是反向偏置的。

三.分析和简答题(24分)
1. 画出多信道光纤通信系统结构简图,说明主要器件功能(8分)

2. 分别说明双异质结激光器和双异质结PIN的优点(8分)
3. 如图所示电路,回答问题:(8分)
1) A点输入信号为NRZ格式的2.5Gb/s的
1100111011111000信号,画出A点波形,
要求标出时间刻度;
2) 画出LD发出光波波形;
3) 问引入A点信号到D点的目的是什么?画
图说明。
四.某光纤通信线路长90km,工作在1550nm处,工作速率为10Gb/s, 现在需要对激光器、
光纤线路和接收机进行设计:(28分)
1. 若采用DFB激光器作为光源,有源腔长为300m,有源区折射率为3.3,对应阈值电流时增益系数为
55 cm-1,分布式布拉格光栅对激射波长的反射率为90%,问有源区内部损耗系数最大为多少?(5分)
2. 接收机中若采用InGaAs的双异质结PIN,量子效率为90%,等效噪声带宽为工作速率的一半,
T=290K,前端等效输入电容为0.003 pF,放大器噪声指数为6dB,计算该接收机保证误码率为10

12
的灵敏度是多少?(9分)
3. 该光纤在1550nm时色散为16ps/nm.km,损耗为0.2dB/km,有效面积为80m2。现用色散为-
100ps/nm.km、损耗为0.6dB/km、有效面积为30m2的DCF补偿光纤色散,问需要的色散补偿光纤长
度为多长?若发射机耦合到光纤中功率为2mW,线路中在DCF前使用增益为20dB的EDFA,问在整

条线路中非线性相移为多大?其中石英光纤的非线性折变系数为20103m2/W(9分)
4.
针对接收机中InGaAs的PIN,其中的InGaAs是基于InP的化合物,材料组分决定其禁带宽度,异质

结是晶格匹配的,计算其禁带宽度及对应的吸收截止波长;(5分)