通信工程专业光纤通信技术试题及答案

一、填空题(20分)----1、目前光纤通信所用光波的光波波长范围为:,属于电磁波谱中的区。----2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。----3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，，；最低损耗窗口的中心波长是在：。----4、光纤的色散分为色散色散和色散。----5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，，；产生激光的最主要过程是：。----6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将转换为。二、单项选择题(15分)1光纤通信指的是：[]A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。2光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[]----A-V2.405------B-V2.405------C-V3.832-----D-V3.8323使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[]A光功率无法传输；B光功率的菲涅耳反射；C光功率的散射损耗；D光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。4在激光器中，光的放大是通过：[]A光学谐振腔来实现；B泵浦光源来实现；C粒子数反转分布的激活物质来实现；D外加直流来实现。5掺铒光纤的激光特性：[]A主要由起主介质作用的石英光纤决定；B主要由掺铒元素决定；C主要由泵浦光源决定；D主要由入射光的工作波长决定。三、(15分)如图所示，用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中的传输原理。四、(15分)简答下列问题：----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？----2、分别说明G.652、G.653光纤的性能及应用。五、(10分)如图所示，分析说明雪崩光电二极管的工作原理。六、(10分)如图所示，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？七、(15分)光纤通信系统构成的框图如图所示，分析说明各部分的作用。模拟试题参考答案一、填空题(20分)----1、目前光纤通信所用光波的光波波长范围为:0.8～1.8μm,属于电磁波谱中的近红外区。----2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。----3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长：0.85μm，1.31μm，1.55μm；最低损耗窗口的中心波长是在：1.55μm。----4、光纤的色散分为材料色散波导色散和模式色散。----5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射，受激吸收，受激辐射；产生激光的最主要过程是：受激辐射。----6、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率；光检测器的作用是将光信号功转换为电信号电流。二、单项选择题(15分)1光纤通信指的是：[B]A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。2光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[B]----A-V2.405------B-V2.405------C-V3.832-----D-V3.8323使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[C]A光功率无法传输；B光功率的菲涅耳反射；C光功率的散射损耗；D光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。4在激光器中，光的放大是通过：[D]A光学谐振腔来实现；B泵浦光源来实现；C外加直流来实现；D粒子数反转分布的激活物质来实现。5掺铒光纤的激光特性：[A]A主要由掺铒元素决定；B主要由起主介质作用的石英光纤决定；C主要由泵浦光源决定；D主要由入射光的工作波长决定。三、（15分）如图所示，用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中的传输原理。---简答：---射线光学的基本关系式是反射和折射的菲涅耳定律：反射定律折射定律反射临界角：，相应的光纤端面的入射角为入射临界角。在图中如光线1所示。当子午光线以大于入射临界角从空气入射纤芯端面的入射角时，该光线将进入包层，并从光纤透射出来被损耗掉，如光线2所示。当子午光线以小于入射角从空气入射纤芯端面的入射角时，如光线3所示，进入纤芯的光线将会不断在芯包界面间产生全反射，从而使光波向前传播。这就是光纤的传光原理。四、(15分)简答下列问题：----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？----2、分别说明G.652、G.653光纤的性能及应用。----1、简答：----由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，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。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。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。雪崩光电二极管如图所示雪崩光电二极管----雪崩光电二极管工作时外加高反向偏压（约100V～150V），在PN结内部形成一高电场区，入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带中的束缚电子碰撞，使晶格中的原子电离，产生新的电子空穴对。新的电子空穴对受到同样加速运动，又与原子碰撞电离，产生电子空穴对，称为二次电子空穴对。如此重复，使载流子和反向光生电流迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应，雪崩过程倍增了一次光生电流，因此，在雪崩光电二极管内部就产生了放大作用。六、(10分)如图所示，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？----简答：----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。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。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；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。、(15分)光纤通信系统构成的框图如图所示，分析说明各部分的作用。------简答：-----（1）光发信机：----光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。---（2）光收信机：----光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。---（3）光纤或光缆：----光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。---（4）中继器：----中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。--（5）光纤连接器、耦合器等无源器件：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。