华中科技大学2007级《光纤通信技术》考试试卷

2007级《光纤通信技术》考试试卷A卷（2010年7月8日下午3：00－5：30，闭卷）专业班级_______________姓名_______________学号_______________题目一二三四合计得分注意事项：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：4.可能用到的主要公式有：一、填空题（25分，每空1分）1.在光纤通信中，光纤引起光信号的损伤主要来自三个方面因素：_________________、_________________和_________________。2.在光信道的复用方式中，OTDM是指_________________；DWDM是指_________________。3.在光发射机中的光源，短波长（小于1微米）的半导体激光器通常是基于三元系化合物材料_________________，长波长（大于1微米）的半导体激光器通常是基于四元系化合物材料_________________。4.实现信息加载的外调制器主要有_________________和_________________两种。5.光接收机的前端主要由_________________和_________________两部分构成。6.PIN光接收机的噪声主要有_________________、暗电流、_________________和放大器噪声几种。7.模拟通信中衡量信号质量要求的指标是_________________、数字通信中衡量信号质量要求的指标是_________________。8.光纤通信系统中，为了提高系统的容量，我们希望激光器具备_________________和_________________两个方面的特点，希望探测器具备_________________、_________________和低噪声的特点。9.某光信号，1信号平均功率是0dBm，0信号平均功率是-13dBm，信号消光比是_________________dB和_________________(比例)。10.某激光器，主模功率是1mW，最大边模功率是1µW，该激光器边模抑制比是_________________dB和_________________（比例）。11.某接收机保证信号质量的条件下，最小能接收的光功率是100nW，该接收机的灵敏度是_________________dBm，某种因素引起灵敏度劣化3dB，劣化后的灵敏度是_________________dBm。二、选择题（15分，每题3分，单选）1.以下哪种色散与光信号的频率无关_________________。A．材料色散B．波导色散C．高阶群速度色散D．偏振模色散2.以下哪种影响光纤损耗的因素可以通过改进光纤制作工艺来减小__________。A．瑞利散射B．红外本征吸收C．OH-吸收D．紫外本征吸收3.下面描述半导体发光基础的论述错误的是__________。A．受激辐射是否超过受激吸收取决于粒子数是否反转；B．半导体器件发光的内量子效率与器件中结表面质量密切相关；C．受激辐射产生的光子与入射光子具有相同的方向和频率；D．半导体材料掺杂N型杂质会使费米能级向价带移动。4.下面关于半导体激光器工作条件和特性的论述错误的是__________。A.激光器中受激辐射过程实质是放大自发辐射产生的光子；B.半导体激光器的三要素是：工作物质、泵浦源和谐振腔C.激光器激射的波长由半导体材料的自发发射峰值波长决定；D.半导体激光器的量子效率与谐振腔端面反射率相关。5.下面关于光探测器论述正确的是__________。A.PN型光电二极管中限制器件工作速率的因素是漂移电流分量太大；B.普通PIN型光电二极管中吸收发生在P区、I区和N区；C.入射光波长小于吸收截止波长时，探测器对入射光是透明的；D.吸收区宽度越宽，探测器特性越好。三、简答题（30分）1.画出单信道光纤通信系统的简单示意图，说明各部分功能；（6分）2.简要说明光纤中的SPM、XPM和FWM三种非线性效应的异同点；（6分）3.说明LED和LD数字驱动电路的异同点；（6分）4.说明双异质结半导体激光器阈值电流降低的原因；（6分）5.说明SAGCM-APD中每一层的作用；（6分）四、计算和分析证明题（30分）1.某光纤传输线路可工作在1310nm和1550nm处，入射功率都为0dBm，线路长60km，工作在1310nm时，接收端功率为-21.6dBm，1550nm处色散系数为16ps/nm/km，损耗只和瑞利散射有关，问：1）工作在1550nm时，接收端功率为多少？（6分）2）非啁啾高斯脉冲起始均方根宽度为20ps，问该线路允许的传输速率多高？（6分）2.推导出APD光接收机保证误码率及对应超噪比要求Q条件下的灵敏度公式（9分）要求写出完整推导过程。3.下图所示为一个八边型半导体微腔激光器，反射面2、4、6和8糙化处理为漫反射，反射面3、5和7是全反射面，反射面1是半透半反面，反射率为50%，形成如图所示的谐振腔。半导体材料的折射率为3.3，L1=L2=L3=L4=50µm,半导体材料损耗系数为30cm-1，问1）阈值电流增益系数至少为多大？2）该激光器的纵模间隔为多大？（9分）