光纤通信试题资料

02338光纤通信原理第1页共5页一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干的括号内。每小题1分，共10分。)1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入射角θ1必须满足(C)A.θ1θC13B.θ1θC12C.90°θ1θC12D.90°θ1θC132.薄膜波导中的单模传输条件为(B)A.λc(TE0)λ0λc(TM0)B.λc(TM0)λ0λc(TE0)C.λc(TE1)λ0λc(TM1)D.λc(TM0)λ0λc(TE1)3.光纤相对折射指数差的定义为(C)A.Δ=n1－n2B.Δ=n2－n1C.Δ=(n21－n22)/2n21D.Δ=(n21－n22)/n214.阶跃型光纤中，导模的传输条件为(C)A.VVcB.V2.405C.VVcD.V05.STM－4每秒可传输的帧数是(D)A.1000B.2000C.4000D.80006.随着激光器温度的上升，其输出光功率会(A)A.减少B.增大C.保持不变D.先逐渐增大，后逐渐减少7.在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机02338光纤通信原理第2页共5页的灵敏度(A)A.作前置放大器使用B.作后置放大器使用C.作功率放大器使用D.作光中继器使用8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为(C)A.光中继器的接收光功率B.电源的电压C.光缆线路的色散特性D.光纤通信系统的误码性能9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为(D)A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声10.表示光放大器放大能力的特性指标是(A)A.功率增益B.带宽C.输出饱和功率D.噪声系数二、填空题(每小题1分，共20分)1.利用光波作为载波的通信方式称为___________。2.光纤通信的主要优点有：a.__________；b.传输损耗小；c.抗电磁干扰能力强；d.资源丰富。3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是___________。4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三层介质构成。5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1xd－2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义02338光纤通信原理第3页共5页是表示薄膜波导中的导波具有___________特性。6.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和___________两类。7.在阶跃型光纤中，当导波远离截止时，导波的光能量将完全集中在___________中。8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM－N，主要步骤是：_________、定位、复用。9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用___________方式来传输监控信号。10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz·km，距离带宽系数q=0.5，用这种光纤构成16km的光中继段，则该中继段的总带宽为___________。11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了___________。12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，___________列。13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________。14.光发射机的输出光功率通常是指___________。15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在环境温度变化或器件老化的过程中，稳定度要求在___________范围内。16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦结构；b.___________结构；c.双向泵浦结构。17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主要作用是___________。02338光纤通信原理第4页共5页18.___________和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。19.EDFA泵浦光源的工作波长约为___________或1.48μm。20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率η=70%，一个光子的能量为2.24×10－19焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。问该光电二极管的响应度为___________。三、名词解释题(每小题3分。共15分)1.光纤的子午面2.EDFA的输出饱和功率3.受激辐射4.输入抖动容限5.光接收机的动态范围四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分)1.画出LD数字信号的直接调制原理图。2.请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简述填入的各部分的功能。五、简答题(每小题5分，共20分)光纤2.40483光信号前置放大器主放大器电信号解码2.40483解扰编码输出至电端机时钟恢复电路02338光纤通信原理第5页共5页1.在渐变型光纤中，子午光线轨迹的形状与哪些因素有关?2.半导体发光二极管的主要特点是什么?3.简述光衰减器在光通信中的应用。4.什么是光电检测器的量子噪声?六、计算题(每小题10分，共20分)1.已知阶跃型光纤的n1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm，求：(1)当纤芯半径a=25μm时，此光纤中传输的导模数M?(2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大?2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW，光纤损耗为0.5dB/km，光纤平均接头损耗为0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率为32μW,光接收机的动态范围可达19dB，系统富余度7dB。试核算在无中继传输距离分别为15km、40km、60km情况下，该系统能否正常工作?02338光纤通信原理第6页共5页光纤通信原理试题参考答案一、单项选择题(每小题1分，共10分)1.C2.B3.C4.C5.D6.A7.A8.C9.D10.A二、填空题(每小题1分，共20分)1.光通信2.传输频带宽，通信容量大3.将电信号变换成光信号4.薄膜5.横向谐振6.斜光线7.光纤的纤芯8.映射9.时分复用10.250MHz11.开销比特(或管理比特)12.270×N13.激活物质(或增益物质)14.耦合进光纤的功率(或入纤功率)15.5%～10%16.反向泵辅17.延长中继距离18.灵敏度19.0.98μm20.0.5A/W三、名词解释(每小题3分，共15分)1.通过光纤轴线的平面。2.当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值，它表示EDFA的最大输出功率。3.处于高能级E2的电子，在受到外来能量为hf=(E2－E1)的光子激发的情况下，跃迁到低能级E1，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。02338光纤通信原理第7页共5页4.是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。5.在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率(用dBm表示)和最大允许输入光功率(用dBm表示)之差(dB)四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分)1.LD数字信号的直接调制原理图为：PIgOI2.补全的强度调制数字光接收机的方框图如下：光信号时间IgID电信号时间光纤2.40483光信号前置放大器主放大器电信号解码2.40483解扰编码输出至电端机时钟恢复电路光电检测器自动增益控制均衡器判决器02338光纤通信原理第8页共5页各部分的功能：光电检测器：将接收到的光信号转变为电信号。均衡器：将放大后的信号均衡为无码间干扰的升余弦波形。判决器：将均衡器输出的信号判为“1”或“0”码。自动增益控制电路：利用电反馈环路来控制主放大器的增益。五、简答题(每小题5分，共20分)1.从子午光线的轨迹方程可知，子午光线轨迹的形状与光纤的折射率分布n(r)、光线的初始条件n(0)和N0(N0－cosθz0)有关。2.a.光谱较宽；b.P－I曲线的线性较好；c.与光纤的耦合效率低；d.寿命长；e.温度特性较好。3.当输入光功率超过某一范围时，应用光衰减器对输入信号进行一定程度的衰减，可以使光接收机不产生失真，或满足在光线路中进行某种测试的需要。4.由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。大量的光量子是随机的。因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统计平均值的附近浮动而产生的噪声。六、计算题(每小题10分，共20分)1.(1)v=n1a22M=2V2=n21a22202338光纤通信原理第9页共5页=(1.51)2×(25)2×01.085.022=778(2)阶跃光纤单模传输条件为0v2.40483而V=n1a220a2n22.404831=01.0251.10.8522.40483=1.54(μm)即0a1.54μm2.根据题意可得：pmax=101g(32×10－3)=－15dBmPT=101g2=3dBm已知D=19dBα=0.5dB/KMα1=0.1dB/KMM=7dB根据动态范围的定义：D=Pmax－Pmin得Pmin=Pmax－D=－15－19=－34dBm由PT=Pmin+Lmax(α+α1)+M得Lmax=(PT－Pmin－M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50KmLmin=(PT－Pmax－M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3Km∴18.3L50显然在无中继传输距离为40Km的情况下，系统能正常工作；在15Km、60Km的情况下系统不能正常工作。02338光纤通信原理第10页共5页1.已知阶跃型光纤的n1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm，求：(1)当纤芯半径a=25μm时，此光纤中传输的导模数M?(2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大?解：(1)v=n1a22M=2V2=n21a222=(1.51)2×(25)2×01.085.022=778(2)阶跃光纤单模传输条件为0v2.40483而V=n1a220a2n22.404831=01.0251.10.8522.40483=1.54(μm)即0a1.54μm2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW，光纤损耗为0.5dB/km，光纤平均接头损耗为0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率为32μW,光接收机的动态范围可达19dB，系统富余度7dB。试核算在无中继传输距离分别为15km、40km、60km情况下，该系统能否正常工作?解：.根据题意可得：pmax=101g(32×10－3)=－15dBmPT=101g2=3dBm已知D=19dBα=0.5dB/KMα1=0.1dB/KMM=7dB根据动态范围的定义：D=Pmax－Pmin得Pmin=Pmax－D=－15－19=－34dBm由PT=Pmin+Lmax(α+α1)+M得Lmax=(PT－Pmin－M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50KmLmin=(PT－Pmax－M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3Km∴18.3L50显然在无中继传输距离为40Km的情况下，系统能正常工作；在15Km、60Km的情况下系统不能正常工作。1、按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪两种形式？解释其含义。阶跃折射率光纤和渐变型多模光纤。阶跃折射率光纤中，纤芯和包层折射率沿光纤半径方向分布都是均匀的，而在纤芯和包层的交界面上，折射率呈阶梯形突变。渐变型多模光纤中，纤芯的折射率不是均匀常数，而是随纤芯半径方向坐标增加而逐渐减少，一直变到等于包层折射率的值。2、实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。直接调制和间接调制。直接调制又叫内调制，就是将电信号直接加在光源上，使其输出的光载波信号的强02338光纤通信原理第11页共5页度随调制信号的变化而变化，即直接调制半导体激光器的注入电流，是光纤通信中最常用的通信方式。间接调制又叫外调制，就是不直接调制光源，而是在光源输出的通路上，利用某些晶体的电光、声光和磁光效应等特性，加外调制器来对光波进行调制。4、.光接收机中主放大器的主要