总复习-20121210(加答案)

北京交通大学电信学院李唐军2012年12月2020/2/122第一章概述第二章光纤和光缆第三章有源光器件和无源光器件第四章光放大器第五章数字光纤通信系统第六章光纤通信系统的复用技术习题1-选择题√1、原子的三种基本跃迁过程是：•自发辐射；（√）•受激辐射；（√）•自发接受；（）•受激吸收。（√）习题1-选择题√2、光纤型光放大器可分为：–光纤拉曼放大器（√）–掺铒光纤放大器（√）–光纤布里渊放大器（√）–半导体光放大器（）习题1-选择题√3、下面说法正确的是：–为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；()–为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；()–为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；(√)–为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。()习题1-选择题√4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：–V2.405；(√)–V2.405；()–V3.832；()–V3.832。()习题1-选择题√5、STM-4一帧的传输速率是（）。•9×270×8×8000；（√）•9×270×8×8000×4；（）•9×270×8；（）•9×270×8×4。（）习题1-选择题√6、光纤通信主要应用的3个波长是：•850nm；(√)•1310nm；(√)•1550nm；(√)•上述全部（√）习题1-选择题√7、下面说法正确的是：•F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽；(√)•DFB激光器的线宽大于LED的线宽；()•白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽；(√)•LED的线宽小于DBR激光器的线宽。()习题1-选择题√8、下面说法正确的是：•损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（√）•当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统；（）•色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（）•色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。（）习题1-选择题√9、多模光纤中存在的色散：•模间色散；（√）•材料色散；（√）•波导色散；（√）•偏振模色散。（√）习题1-选择题√10、作为光中继器使用的掺饵光纤放大器在传输系统中的主要作用是（）。•提高光纤中的信噪比；（）•消除传输光脉冲的相位抖动；（）•补偿光纤损耗；（√）•调节光纤色散。（）习题1-选择题√11、EDFA泵浦光源的典型工作波长是（）•0.85μm；（）•0.98μm；（√）•1.3μm；（）•1.55μm。（）习题2-填空题√1、半导体激光器是通过受激辐射产生光的器件；半导体激光器的激射条件为：粒子数反转、受激辐射和正反馈。2、光纤色散的种类有:模间色散、材料色散、波导色散、偏振模色散等。3、引起光纤损耗的主要因素有:吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等。习题2-填空题√4、掺铒光纤放大器主要由掺铒光纤、波分复用器、光隔离器和泵浦激光器等光电器件构成。5、现有码流信号为110110010001001011110110，采用8B1P编码方式，当P为奇校验码时的码流信号为110110010000100101111101101，偶校验码时的码流信号为110110011000100100111101100。6、石英光纤的三个低损耗窗口的中心波长分别位于850nm、1310nm和1550nm。习题2-填空题√7、光接收机的主要作用是光电变换、信号再生、和信号放大。8、根据增益介质的不同，目前主要有两类光发大器：一类是采用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素光纤，利用受激辐射机制实现光的直接放大，如半导体光放大器和掺铒光纤放大器；另一类基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直接放大，如光纤拉曼放大器和光纤布里渊放大器。习题2-填空题√9、STM-1帧结构信息净负荷位置在1-9行中的第10~270列。10、SDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM-N，主要步骤是：指针处理、映射、复用和定位校准。习题2-填空题√11、数字光发射机的各组成部分的方框图如下，将字母对应的该组成部分名称填入A-D题填空内。数字信号入ABC光信号出D图1数字光发射机的各组成部分习题2-填空题√•A线路编码功能实现信号的电光转换•C（半导体激光器）LD功能把经过线路编码的数字信号转变为电流信号注入LD或LED,从而获得相应的光信号。；•B调制电路功能把数字信号转换成适合于光纤传输的码型、送入光纤线路；•D控制电路的功能控制激光器的直流偏置电流，使其自动跟踪阈值的变化，从而使LD总是偏置在最佳的工作状态.习题2-填空题√12、画出数字光接收机各组成部分方框图，并简要说明各所填方框的主要功能。图2数字光接收机的各组成部分A光电变换B前置放大C主放大器D均衡滤波E判决器F译码器光信号输出AGC电路时钟恢复APD控制习题2-填空题√•F如果在发射端进行了线路编码(或扰乱),则在接收端需要有相应的译码(或解扰)电路.•B的任务是放大微弱的电信号，希望它低噪声、高增益、宽带。•D的作用是保证判决时不存在码间干扰•C的作用除提供足够的增益外,它的增益还受AGC电路控制,传输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响。习题2-填空题√13、第一，二，三代光纤通信系统所使用的光波长分别为850nm、1300nm和1310nm。14、光纤通信系统的主要组成分别是光发信机、中继器和光收信机三种部件。15、在光纤通信系统中，光纤作为传输媒质其基本特性参数分别是损耗特性、色散特性、非线性。习题2-填空题√16、在光纤中单模传输的条件是V2.40483，工作波长截止波长，工作频率截止频率。17、光纤拉曼放大器和光纤布里渊放大器是基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直接放大。18、目前，通信用的光纤绝大多数是由石英材料构成的。习题2-填空题√19、NA(数值孔径)等于入射介质的折射率与光纤端面最大受光角正弦的乘积。20、列举制造光纤的四种汽相工艺：MCVD，PCVD，OVD，VAD。21、光纤数字通信系统中，光接收机的输出特性是衡量传输性能的一个主要指标。22、光隔离器只允许光单方向传输，其主要由起偏器、检偏器和旋光器三部分组成。习题2-填空题√23、规范一个统一的网络节点接口的先决条件，就是要有一个统一规范的信号速率和信号帧结构。24、在SDH体系传输速率中，模块STM1、STM4和STM16所对应的传输速率分别为155.52Mb/s、622.08Mb/s和2.488Gb/s。25、STM-1帧结构信息净负荷位置在1-9行中的第10-270列。习题2-填空题√26、由线路编码方案知，除了传送信息外还需要传送辅助信号。这种传送其它信息的能力称为冗余度。27、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率转换为电信号电流。28、光接收机中前置放大器的设计有三种不同的方案，分别是高阻抗前置放器、低阻抗前置放器和互阻抗前置放器。习题2-填空题√29、光接收机的自动增益控制的作用是扩大光接收机的动态范围。30、目前已应用的光放大器可分为以下三类：半导体光放大器；掺铒光纤放大器；拉曼光纤放大器。31、掺饵光纤放大器的工作波长通常处在1310-1550nm波长范围，泵浦光波长可以有980nm和1480nm两种选择。习题2-填空题√32、LD较LED具有较窄的谱线宽度和小的光束发散角，其一般适用于数字光纤通信系统。33、下图分别是什么类型的光缆？•a，层绞式•b，骨架式•c，带状•d，束管式习题2-填空题√34、对数字光接收机而言，灵敏度是指在保证一定误码率的条件下，光接收机所需接收的最小功率。35、动态范围是光接收机的一个重要性能指标，其表达式为，其数值越大越好。36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、偏振模色散和模间色散。minmax10lg()PDdBP习题2-填空题√37、现有码流信号为110110010001001011110110，采用8B1P编码方式，请给P码为偶校验码时的信号：11011001100010010011110110038、如何定义数字光接收机灵敏度?影响灵敏度的主要因素是什么？•对数字光接收机而言，灵敏度是指保证一定的误码率条件下，光接收机所需接收的最小功率；影响它的主要因素：光源的不完善调制——残余光存在；光接收机的噪声。习题3-计算题√39、对于一个NA=0.2,n1=1.4的阶跃折射率多模光纤，如果一个光脉冲在此光纤中传输6km之后，子午光线的最大时延差是多少纳秒？解：2112121()()2LnnnLnLNAttcnccn慢快nscnLNA7.2854.110322.0625212习题3-计算题√40、一单模光纤传输系统由两段光纤构成，在1550nm处，第一段光纤的损耗系数为0.2dB/km，色散值为2＝10ps2/km；第二段光纤的损耗系数为0.5dB/km，色散值为D＝100ps/kmnm。如果在光纤输入端的入纤功率为2mW，系统要求到达接收端的光功率不低于10W，同时脉冲的波形在输出端不能有任何畸变或展宽。试计算：1）该系统所能达到的最大传输距离。2）在达到最大传输距离的情况下，两段光纤的长度分别是多少km。习题3-计算题√40、2mW10W0.2dB/km0.5dB/km2＝10ps2/kmD＝100ps/kmnm1）先统一单位：2mW=3dBm,10W=-20dBm;群速度色散：2＝10ps2/km,则色散系数：nmkmpscD./84.71011055.110314.3221162522习题3-计算题√2）列光纤损耗等式：接收端的光功率=入纤功率−第一段光纤的损耗值−第二段光纤的损耗值；所以有：-20dBm=3dBm-0.2L1-0.5L23）列光纤色散等式：第一段光纤的色散值=第二段光纤的色散值；所以有：7.84L1=100L24）联立损耗和色散等式得：L1=96.15km;L2=7.54km答：1）该系统所能达到的最大传输距离为L=L1+L2==96.15km+7.54km=103.69km