光纖通信原理試題參考答案

1、讀書破萬卷下筆如有神光纖通信原理試題1參考答案一、單項選擇題（本大題共 10小題，每小題1分，共10分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1. 光纖通信指的是（B ）A以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；B以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；C以光波作載波、以電纜為傳輸媒介的通信方式；D以激光作載波、以導(dǎo)線為傳輸媒介的通信方式。2.24X10 _19 J,電子電荷量為1.6X 10_ 19 C,則該光電二極管的量子效率為（）D.70%Ro=e - /hf2已知某Si-PIN光電二極管的響應(yīng)度 Ro=0.5 A/

2、W，一個光子的能量為A.40%B.50%C.60%3.STM-4 幀中總的列數(shù)為（）A.261B.270C.261X44在薄膜波導(dǎo)中，要形成導(dǎo)波就要求平面波的入射角e 1滿足（a. e c13< e 1< e c125光纖色散系數(shù)的單位為（）A.ps/km6目前摻鉺光纖放大器的小信號增益最高可達(dá)（）A.20 dB B.30 dB C.40 dB7. 隨著激光器使用時間的增長，其閾值電流會（）A.逐漸減少B.保持不變C逐漸增大8. 在階躍型（弱導(dǎo)波）光纖中，導(dǎo)波的基模為（）A.LP00值為0 B.LP01 C.LP11為第一高次模9. 在薄膜波導(dǎo)中，導(dǎo)波的截止條件為（）A.入 0 &

3、gt; X C10. EDFA在作光中繼器使用時，其主要作用是（）A.使光信號放大并再生？C.使光信號放大二、填空題（本大題共20小題，每小題1分，共20分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。D.270X4)b. e 1=0° c. e 1< e c13< e cD2e ci2< e 1<90B.ps/ nmC.ps/nm.km ? D.nm/ps?kmD.60 dBD.先逐漸增大后逐漸減少D. LP12B. X0< XCC. X 0> 0D. X0 w 1.55卩 mB.使光信號再生D.使光信號的噪聲降低_TEM_波；二為TE波；

4、三為TM波。1. 根據(jù)傳輸方向上有無電場分量或磁場分量，可將光（電磁波）的傳播形式分為三類：一為2. 對稱薄膜波導(dǎo)是指敷層和襯底的 一折射率相同_的薄膜波導(dǎo)。2n L3.光學(xué)諧振腔的諧振條件的表示式為 。h = Cq4. 漸變型光纖中，不同的射線具有相同軸向速度的這種現(xiàn)象稱為_自聚焦_現(xiàn)象。5. 利用_光并在光纖中傳輸?shù)耐ㄐ欧绞椒Q為光纖通信。6. 在PIN光電二極管中，P型材料和N型材料之間加一層輕摻雜的N型材料，稱為 本征層（I ）層。7. 光源的作用是將電信號電流變換為光信號功率；光檢測器的作用是將光信號功轉(zhuǎn)換為電信號電流 。8光發(fā)射機的消光比為_Ext=_。9光纖通信系統(tǒng)中的監(jiān)控信號除可

5、借助光纜中的金屬導(dǎo)線傳輸外，還可利用光纖來傳輸。10在薄膜波導(dǎo)中，導(dǎo)波的特征方程是 _2kM-212-2i3=2m n _11. EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的主要應(yīng)用形式有：作前置放大器、作發(fā)射機的一功率放大器_和作光中繼器。12. EDFA的工作波長范圍是 _1.531。56um。13光纜主要由纜芯、加強元件一和外護層等幾部分組成。14形成光纖損耗的原因很多，歸結(jié)起來主要包括兩大類：_吸收損耗一和散射損耗。15. LD適用于長距離、大容量一的光纖傳輸系統(tǒng)。16在保證達(dá)到系統(tǒng)誤碼率指標(biāo)條件下，測得接收機的最低輸入光功率為0.1卩W,則該接收機的接收靈敏度為-40? _dBm。17對光隔離器的主要

6、要求是：插入損耗低和_隔離性好_。18. 目前光纖通信所用光波的光波波長范圍為:0.81.8川，屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。19. EDFA作前置放大器使用時，要求其有 _高增益_和低噪聲的特性。三、名詞解釋題（本大題共 5小題，每小題3分，共15分）31. 弱導(dǎo)波光纖纖芯折射率N1稍大于包層折射率 N2的光纖。32. 受激吸收物質(zhì)在外來光子的激發(fā)下，低能級上的電子吸收了外來光子的能量，而躍遷到高能級上，這個過程叫做受激吸收。33. APD的雪崩倍增因子G=Im/Ip Im有雪崩倍增時光電流的平均值。Ip無雪崩倍增時光電流的平均值。G再40100之間。34. 誤碼率BER= 35.光纖的典型結(jié)構(gòu)

7、是 多層同軸圓柱體，它由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。四、簡答題（本大題共5小題，每小題7分，37小題8分，共35分）1分別畫出半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED ）和半導(dǎo)體激光器（LD ）的典型輸出特性曲線，并在 LD的曲線上標(biāo)出閾值電流點及熒光區(qū)和激光區(qū)的范圍。22. 階躍型光纖中，導(dǎo)波特性參數(shù) U、W的名稱和計算公式分別是什么？答 導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù)U,導(dǎo)波的徑向歸一化衰減常數(shù) W;U= .3. 光纖通信系統(tǒng)對光發(fā)射機有哪些要求?答：1）有合適的輸出光功率一般在0.01沒w5mw; 2）有較好的消光比E竺 <=10% ; 3）調(diào)制特性好4.什么是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)？當(dāng)光照射到半導(dǎo)體的P

8、-N結(jié)上時若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價帶的電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達(dá)導(dǎo) 帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光子，在價帶中出 現(xiàn)光空穴，即產(chǎn)生光生載流子，這種 現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。5. 在光纖通信系統(tǒng)設(shè)計中，主要涉及哪些系統(tǒng)部件的選擇？答：1 ）工作波長的選擇2）光源的選擇3 ）光電檢測器的選擇4）光導(dǎo)纖維的選擇。五、計算題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）1已知階躍型光纖的 n1= 1.51，n2= 1.48，光纖長度為L= 10 km。求：（1）光線在纖芯和包層分界面上產(chǎn)生全反射時入射角0 1變化的范圍;（2）光線在光纖端面上的最大入射角max;（3）該光纖的最大時延差解：

9、（1）（自己做的）sin0 c=n2/n1所以臨界角 0 c=arcsinn2/n1=78.56由題意知當(dāng)0 c <0 1<90?？梢援a(chǎn)生全反射。(2)因為 sinmax=n*(3)1*sin 9最小時延 T； =L/V 1=Lnc| / ；. Ln/cnr- Lnjc=（Ln i2-Ln 皿”現(xiàn)2已知某光纖通信系統(tǒng)的光發(fā)射機輸出光功率為0 .5 mW，光纖傳輸損耗為0.35 dB/km，全程光纖平均接頭損耗為0.1 dB/km，系統(tǒng)富裕度為6 dB。若要求系統(tǒng)的中繼傳輸距離達(dá)60 km,則選擇的光接收機的靈敏度至少應(yīng)為多少？解：PT=Pmin+La+Lai+M且 PT=10lg0

10、.5*10-3/10-3所以 Pmin = Pt- La-Lai-M=一、問答題（20分）1你如何理解有線通信和無線通信？兩者區(qū)別?2有線通信包含那些通信系統(tǒng) ?3最基本的光傳輸系統(tǒng)由, 和組成。4.要將交流220V電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的-48V直流電源輸出，一般需經(jīng)過 A.B. C. D. 四個步驟。5.光纜的基本結(jié)構(gòu)由、和組成。6常用的光纜結(jié)構(gòu)形式有式光纜、式光纜、式光纜和 式光纜。7 .電話網(wǎng)組成部分包括、和。8我國和歐洲采用的PCM非均勻量化方式實現(xiàn)方法為，共分（）個量化級。9石英光纖的零色散波長在（1.31）um左右，損耗最小點在（）um左右。10.光纖按傳輸模式可分為（光纖）和（ 光纖）

11、 二、選擇題（40分）1、通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)形式有五種，以下正確的說法是（）A、網(wǎng)型、星型、T型、環(huán)型、總線型；B、網(wǎng)型、星型、線型、復(fù)合型、環(huán)型；C、網(wǎng)型、星型、復(fù)合型、環(huán)型、總線型；D、網(wǎng)型、環(huán)型、線型、復(fù)合型、樹型。2、衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的指標(biāo)是（）A、誤碼率B、信噪比C、噪聲功率D、話音清晰度3、FTTB意思是光纖到、FTTH 意思是光纖到 ，EPON意思20是。4、光纖通信指的是：A以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；B以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；C以光波作載波、以電纜為傳輸媒介的通信方式；D以激光作載波、以導(dǎo)線為傳輸媒介的通信方式。5、下面說法正確的是：A光

12、纖是透明玻璃拉制成細(xì)長圓柱形的線； B光纖是傳光的纖維波導(dǎo)或光導(dǎo)纖維的簡稱；C光纖是透明塑料拉制成細(xì)長圓柱形的線；D光纖是由高純度石英玻璃制成細(xì)長圓柱形的線。6、下面說法正確的是：A光纖通信只能用于數(shù)字通信，不能用于模擬通信；B光纖通信不能用于數(shù)字通信，只能用于模擬通信；C光纖通信即可以用于數(shù)字通信，也可用于模擬通信；D光纖通信不能用于數(shù)字通信，也不能用于模擬通信。7、下面說法正確的是：A為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須等于纖芯的折射率；B為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須大于纖芯的折射率；C為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須小于纖芯的折射率；D為了使光波在纖芯中傳輸，包層

13、的折射率必須大于涂覆層的折射率。8下面說法正確的是：A光纖的損耗決定光纖通信系統(tǒng)的通信容量；B光纖的損耗決定光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離；C光纖的損耗決定光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率；D光纖的損耗決定光纖通信系統(tǒng)的傳輸模式。9、下面說法正確的是：D光纖的色散決定光纖通信系統(tǒng)的A光纖的色散決定光纖通信系統(tǒng)的通信容量；B光纖的色散決定光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離；C光纖的色散決定光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率;傳輸模式。10、為了使光纖能在各種敷設(shè)條件和各種環(huán)境中使用：A必須把光纖進行一次涂覆和二次涂覆處理；B必須把光纖與其他元件組合起來構(gòu)成光纜；C必須把多根光纖放入同一根塑料管中；D必須把多根光纖絞合在一起。11、光纖的

14、連接分為：A固定連接和永久性連接；B固定連接和熔連接；C固定連接和活動連接；D粘連接和熔連接。12、光合波器是：A將多個光波信號合成一個光波信號在一根光纖中傳輸；B將多路光信號合并成一路光信號在光纖中傳輸；C將同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸；D將不同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸。13、光纖通信系統(tǒng)中常用的光源主要有：A光檢測器、光放大器、激光器；B半導(dǎo)體激光器LD、半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED、半導(dǎo)體分布反饋激光器 DFB; C PIN光電二極管、激光、熒光；D半導(dǎo)體激光器、光檢測器、發(fā)光二極管。14、光纖通信系統(tǒng)中常用的光檢測器主要有：A激光器、發(fā)光二極管；B分

15、布反饋激光器、PIN光電二極管；C半導(dǎo)體PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管；D PIN光電二極管、半導(dǎo)體激光器 LD。15、摻鉺光纖是一種向常規(guī)傳輸光纖的石英玻璃基質(zhì)中摻入微量鉺元素的特種光纖。摻入鉺元素的目的，是促成被動的傳輸光纖轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄夥糯竽芰Φ闹鲃庸饫w。光放大的特性主要21由：A起主介質(zhì)作用的石英光纖決定；B摻鉺元素決定；C泵浦光源決定；D入射光的工作波長決定。16、下面說法正確的是：A光發(fā)射機是發(fā)射光功率的設(shè)備；B光發(fā)射機是發(fā)射光波信號的設(shè)備；C光發(fā)射機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機；D光發(fā)射機是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機。17、下面說法正確的是：A光接收機是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機；B光

16、接收機是接收光信號的設(shè)備；C光接收機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機；D光接收機是接收光功率的設(shè)備。18、發(fā)射機發(fā)射的光波波長應(yīng)位于：A光纖的0.40卩m1.80卩m波段；B光纖的最低損耗窗口， 1.55卩m; C光纖的零色散波長 1.31 m ； D光纖的三個低損耗窗口， 即0.85卩m、1.31卩m和1.55卩m波段。19、 光接收機的主要質(zhì)量指標(biāo)是靈敏度，影響靈敏度的主要因素是：A光接收機接收光信號的強弱；B光接收機的放大器的倍數(shù)；C光接收機的噪聲；D光信號的噪聲。20、光纖通信系統(tǒng)由以下哪幾個部分組成？A光發(fā)信機、光收信機、光纖或光纜；B光發(fā)信機、光收信機、光纖或光纜、中繼器、光纖連接器和耦合

17、器等無源器件；C光發(fā)信機、光收信機、光纖連接器和耦合器等無源器件；D光纖或光纜、中繼器、光纖連接器和耦合器等無源器件。三（20分）畫出光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成的框圖，分析說明各部分的作用。四、（20分）談?wù)勀銓W(xué)習(xí)有線通信的體會和收獲?有人說隨著3G,4G5G的到來,無線通信將取代有線通信，你的想法是什么？為什么?另外，對下面要講的無線通信（移動通信）你有什么想法和建議?光纖通信系統(tǒng)模擬試題參考答案一、填空題（20分）-1、目前光纖通信所用光波的光波波長范圍為：0.81.8卩m，屬于電磁波譜中的近 紅外區(qū)。-2、光纖的典型結(jié)構(gòu)是多層同軸圓柱體，它由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。-3、光纖通信中常用的三

18、個低損耗窗口的中心波長：0.85卩m, 1.31卩m, 1.55卩m;最低損耗窗口的中心波長是在：1.55卩m。-4、光纖的色散分為材料色散波導(dǎo)色散和模式色散。5、光源的作用是將電信號電流變換為光信號功率；光檢測器的作用是將光信號功率轉(zhuǎn)換為電信號電流。二、單項選擇題（15分）1光纖指的是：BA石英玻璃材料 B光導(dǎo)纖維的簡稱 C二氧化硅材料 D聚乙烯材料2光纖通信指的是：B讀書破萬卷下筆如有神A以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式;B以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式;22C以光波作載波、以電纜為傳輸媒介的通信方式；D以激光作載波、以導(dǎo)線為傳輸媒介的通信方式。3使用連接器進行光纖連接時

19、，如果接續(xù)點不連續(xù)，將會造成：C A光功率無法傳輸；B光功率的菲涅耳反射；C光功率的散射損耗；D光功率的一部分散射損耗，或以反射波形式返回發(fā)送端。4在激光器中，光的放大是通過：DA光學(xué)諧振腔來實現(xiàn)；B泵浦光源來實現(xiàn)；C外加直流來實現(xiàn)；D粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實現(xiàn)。5摻鉺光纖的激光特性：A A主要由摻鉺元素決定；B主要由起主介質(zhì)作用的石英光纖決定；C主要由泵浦光源決定；D主要由入射光的工作波長決定。三、（15分）簡述光纖的導(dǎo)光傳輸原理。-簡答：由于光纖纖芯的折射率大于包層的折射率，因此進入纖芯的光線將會不斷在芯包界面間產(chǎn)生全反射，從而使光波向前傳播，這就是光纖的導(dǎo)光原理。四、（15分）簡答下

20、列問題：1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？-2、分別說明G652、G653光纖的性能及應(yīng)用。-1、簡答：-由于光纖中所傳信號的不同頻率成分， 或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光 纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。 從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻 率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。2、簡答：-G.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖，其性能特點是：（1）在1310nm波

21、長處的色散為零。（2 ）在波長為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為 0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/（nm? km）。（3）這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區(qū)域，又可選在 1550nm波長區(qū)域，它的最佳工作波長在1310nm區(qū)域。G.652光纖是當(dāng)前使用最為廣泛的光纖。G.653稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm,實現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區(qū)域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統(tǒng)。五、（15分）分析說明摻鉺光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成？各部分的