有线传输工程题集(有答案)

有线传输工程第一章光纤通信基本理论一、填空题1、光纤通信中所使用的光纤是界面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有（束缚）和传输光的作用。2、光具有波粒二像性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的（粒子流）3、波动光学是把光纤中的光作为经典（电磁场）来处理。4、光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，由于不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致（信号畸变）的一种物理现象。5、在数字光纤通信系统中，色散使（光脉冲）发生展宽。6、波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的（几何结构）所引起的。7、光纤的非线性可以分为两类，即受激散射效应和（折射率扰动）8、当光纤中非线性效应和色散（相互平衡）时，可以形成光孤子。9、单模光纤的截止波长是指光纤的第一个（高阶模）截止时的波长。10、单模光纤实际上传输两个（相互正交）的基模。二、单向选择题1、将光纤的低损耗和低色散区做到1450—1650nm波长范围，则相应的带宽为（B）A、2.5B、25C、5.0D、502、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上（B）而是能量集中在芯子之中传输。A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射3、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变4、目前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。A、1050B、1550C、2050D、25505、石英光纤材料的零色散系数波长在（B）nm附近。A、127B、1270C、227D、22706、普通石英光纤在波长（A）nm附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。A、1310B、2310C、3310D、43107、非零色散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。A、G.652B、G.653C、G.654D、G.655三、多项选择题1、根据光纤横截面折射率分布的不同，常用的光纤可以分成（AB）。A、阶跃光纤B、渐变光纤C、单模光纤D、多模光纤2、光纤损耗因素主要有本症损耗、（ABCD）和附加损耗等。A、制造损耗B、连接损耗C、耦合损耗D、散射损耗3、光纤通信所使用的低损耗窗口是（AC）和1310nm波段。A、850nm波段B、1050nm波段C、1550nm波段D、2650nm波段4、根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为（ABC）。A、模式色散B、材料色散C、波导色散D、偏振模色散5、单模光纤可以分为（ABCD）。A、非色散位移单模光纤B、色散位移单模光纤C、截止波长位移单模光纤D、非零色散位移单模光纤四、判断题1、光纤是圆截面介质波导。（√）2、在多模阶跃光纤的纤芯中，光按曲线传输，在纤芯和包层的街面上光发生反射。（×）3、在渐变光纤中，光射线的轨迹是直线。（×）4、光纤的折射率分布采取双曲正割函数的分布，所有的子午射线具有完善的自聚焦性质。（√）5、材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比。（√）6、偏振色散是由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。（√）7、在高强度电磁场中光纤对光的影响会变成线性。（×）8、四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。（√）9、为了保证单模传输，光纤的纤径较小，一般其芯径为4-10m。（√）10、由于光纤双折射的存在，将引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化。（√）五、简答题1、简述光纤通信的特点。答：（1）频带宽，通信容量大；（2）传输损耗低，无中继距离长（3）抗电磁干扰（4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全；（5）体积小，重量轻，便于敷设；（6）材料资源丰富。2、简述渐变光纤的折射率分布。答：渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。3、简述光纤材料色散色定义及其引起的原因。答：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。材料色散主要是由光源的光谱跨度所引起的，由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。六、论述题1、阐述光纤受激散射效应定义，表现形式及其主要区别。（1）定义。受激散射效应是光通过光纤介质时，有一定能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。（2）表现形式。受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。（3）主要区别。两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制。在较低光功率下，这些散射可以被忽略。当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。2、阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。答：折射率扰动主要引起自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和光孤子形成四种非线性效应。（1）自相位调制。自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。它导致光谱展宽，宠儿影响系统性能。（2）交叉相位调制。交叉相位调制是任意波长信号的相位受其它波长信号强度起伏的调制产生的。交叉相位调制不仅与光波自身强度有关，而且与其他同时传输的光波强度有关，所以交叉相位调制总伴有自相位调制。交叉相位调制会使信号脉冲谱展宽。（3）四波混频。四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合和后产生新的光波的现象。其产生原因是某一波长的入射光会改变光纤的折射率，从而在不同频率处发生相位调制，产生新的波长。四波混频对于密集波分复用（DWDM）光纤通信系统影响较大，成为限制其性能的重要因素。（4）光孤子形成。非线性折射率和色散间的相互作用，可以使光脉冲得以压缩变窄。当光纤中的非线性效应和色散间相互平衡时，可以形成光孤子。光孤子脉冲可以在长距离传输过程中，保持形状和脉宽不变。第二章光发送机与光接收机一、填空题1、（受激）辐射是半导体激光器的基本工作原理。2、半导体光源的核心是PN结，它由（高掺杂浓度）的P型半导体材料和N型半导体材料组成。3、半导体激光器产生稳定的激光振荡必须满足一定的条件，即阈值条件和（相位）条件。4、半导体激光器的激光振荡是由光栅形成的光耦合来提供，其基本原理是（布拉格）反射原理。5、半导体激光器的（P—I特性）是指它的输出功率P随注入电流I的变化关系。6、半导体激光器把激励的电功率转换成（光功率）发射出去。7、发光二极管是非相干光源，它的基本工作原理是（自发）辐射。8、在光纤通信系统中，光发送机的任务是把（电端机）送来的电信号转变为光信号9、光发送机中的调制电路将电信号转变为（调制电流），以便实现对光源的强度调制。10、PIN光电二极管可以对一定波长范围内的入射光进行（光电转换），这一波长范围就是PIN光电二极管的波长影响范围。二、单项选择题1、为了获得高辐射度，发光二极管一般采用（D）结构。A、多同质B、双同质C、多异质D、双异质2、发光二极管的远场特性是距离器件输出端面一定距离的光束在（B）的分布。A、时间上B、空间上C、磁场上D、电场上3、光发送机技术指标中的消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比极可能大，消光比一般应大于（A）dB。A、10B、8C、6D、44、一般PIN光电二极管在入射光功率（D）毫瓦量级时，能够保持比较好的线性。A、高于B、略高于C、等于D、低于5、雪崩光电二极管特性中的量子效率只与初级光生载流子数目有关，不涉及倍增问题，故量子效率值总是（D）。A、大于1B、略大于1C、等于1D、小于16、在光纤通信中，光接收机再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成（B）。A、模拟信号B、数字信号C、电子信号D、光子信号三、多项选择题1、光纤通信中，光源的间接调制是利用晶体的（ABC）等性质来实现对激光辐射调制。A、电光效应B、磁光效应C、声光效应D、场光效应2、在光纤数字通信系统中，光发送机主要有（ABC）、光源及其控制电路。A、输入借口B、线路编码C、调制电路D、输出接口3、在光纤通信系统中编码调制是先将连续的模拟信号通过（ACD），转换成二进制脉冲代码，再用矩型脉冲的有、无来表示信号。A、取样B、过滤C、量化D、编码4、雪崩二极管的响应速度主要取决于（ABC）等因素。A、载流子完成倍增过程所需要的时间B、载流子在耗尽层的渡越时间C、结电容和负载电阻的RC时间常数D、结电容和负载电感的LC时间常数5、光接收技术中的前置放大器一般可分为（ACD）等几种。A、低阻抗前置放大器B、无阻抗前置放大器C、高阻抗前置放大器D、跨阻抗前置放大器四、判断题1、光端机是光纤通信系统中的光纤传输终端设备，它们位于电端机和光纤传输线路之间。（√）2、半导体激光器的输出光功率不会随温度而变化。（×）3、半导体激光器中所允许的光场模式分为TE和TM两组。（√）4、由于光二极管输出的是自发辐射光，并且没有光学谐振腔，所以输出光谱要比半导体激光器窄得多。（×）5、光调制是用待发送的电信号控制光载波的某一参量，使之携带发送信息的过程，也就是完成电/光转换的过程。（√）6、对于半导体光源，其输出光功率与注入电流成反比。（×）7、激光器的发射心波长随温度的升高向长波长漂移。（√）8、受激吸收是半导体光检测器的基本工作原理。（√）9、光电二极管的线性饱和是指它有一定的功率检测范围，当入射功率太强的时，光电流和光功率将不成正比，从而产生非线性失真。（√）10、雪崩光电二极管是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。（√）11、光接收机的主要作用是将经过光纤传输的微弱光信号转换成电信号，并放大、再生成原发射的信号。（√）五、问答题1、简述光纤通信中光接收机的主要作用。答：光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号。并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成渝发送端相同的电信号，输入到电接收端机。2、简述半导体激光器的光谱特性。答：半导体激光器的光谱特性主要是激光器的纵模决定。激光器的光谱会随着注入电流而发生变化。当注入电流低于阀值电流时，半导体激光器发出的是荧光，光谱很宽；当电流增大到阀值电流时，光谱突然变窄，光谱中心强度急剧增加，出现了激光；对于单纵模半导体激光器，由于只有一个纵模，其谱线更窄。3、简述发光二极管的P—I特性。答：发光二极管不存在阀值，输出光功率与注入电流之间呈线性关系，且线性范围较大。当注入电流较大时，由于PN结的发热，发光效率降低，出现饱和现象。在相同注入电流下，面发光二极管的发输出功率比边发光二极管大。4、简述影响PIN光电二极管响应速度的主要因素。答：影响响应速度的主要因素有：结电容和负载电阻的RC时间常数、载流子在耗尽区里的渡越时间及耗尽区外产生的载流子的扩散时间。六、论述题1、阐述光纤通信心对光源的要求。答：（1）光源的发射波长应该与光纤的低损耗窗口一致，即为850nm、1310nm和1550nm的三个低损耗窗口。（2）光源有足够高的、稳定的输出光功率，以满足系统中继距离的要求，一般为数十微瓦至数微瓦为宜。（3）光源的光谱线宽要窄，即单色性好，以减小光纤色散对信号传输质量的影响。（4）调制方法简单，且要响应速度快，以满足高速率传输的要求。（5）电光转换效率要高。（6）能够在室温下连续工作，（7）体积小，重量轻，寿命长，工作稳定可靠。2、阐述半导体激光器控制电路中自动功率控制的手段和方法。答：（1）控制手段。要精确控制激光