光纤通信期末考试题

第1页共5页一、填空题（每空1分，共30分）（1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：v=c/n。（2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC=n2/n1。（3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、1.31和1.55。（4）在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。（5）色散的常用单位是ps/(km*nm)，G.652光纤的中文名称是标准单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。（6）光子的能量与其频率的关系为:EP=hf。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的，是指发射光子和感应光子不仅__频率_______相同、相位相同，而且偏振和传输方向都相同。（7）光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由缆芯、护层和加强芯组成。（8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分_____固定___衰减器和_可变______衰减器两种。（9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有光电型和全光型。（10）光电检测器的噪声主要包括暗电流、量子、热噪声和放大器噪声等。（11）光与物质作用时有受激吸收、自发辐射和受激辐射三个物理过程。（12）WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长，优先选用的波长为1.51um。第2页共5页（13）SDH中，当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整，利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特是作为信息比特，还是填充比特。（14）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流升高，输出光功率会减小。（15）WDM系统可以分为集成式系统和开放式系统两大类，其中开放式系统要求终端具有标准的光波长和满足长距离传输的光源。（16）对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是：c-12、C3和c-4。（17）数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH和SDH。二、选择题（每小题2分，共40分）1、光纤包层需要满足的基本要求是(A)A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低B.包层不能透光，防止光的泄漏C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须比空气低2、在激光器中，光的放大是通过（A）Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的3、STM-64信号的码速率为(D)A．155.520Mb/sB．622.080Mb/sC．2488.320Mb/sD．9953.280Mb/s4、以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源(C)A.通过光纤的电流B.EDFA不需要功率源C.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器D.从光信号中提取的功率5、数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为（A）dBm。A．-10B．10C．-20D．-306、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上(B)A.高正向电压B.高反向电压C.低反向电压D.低正向电压7、光纤的数值孔径与(C)有关。A.纤芯的直径B.包层的直径C.相对折射指数差D.光的工作波长第3页共5页8、光缆的规格代号中用两位数字来表示光纤的损耗常数，比如02表示光纤的损耗系数不大于(B)A.2dB/KmB.0.2dB/KmC.20dB/KmD.无具体含义9、光缆的规格代号中用一位数字来表示光纤的适用波长，比如3表示的波长是(C)A.0.85μmB.1.31μmC.1.55μmD.1.51μm10、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为(C)。A.G＞1B.G＜1C.G＝1D.G＝011、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为(B)。A.均衡器B.判决器和时钟恢复电路C.放大器D.光电检测器12、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是(B)A.光滤波器B.光耦合器C.光环形器D.光隔离器13、STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（D）A．第4列，1～3行B．第4列，1～9行C．1～3列，第4行D．1～9列，第4行14、掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（D）A．0.85μm～0.87μmB．1.31μm～1.35μmC．1.45μm～1.55μmD．1.53μm～1.56μm15、光缆的规格代号中用字母来表示附加导线的材料，如铜导线则附加字母是(D)A．CuB．LC．TD．没有字母16、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密仪表，它不可以用作（D）的测量。A.光纤的长度B.光纤的传输衰减C.故障定位D.光纤的色散系数17、下列哪一个不是SDH网的特点(D)A.具有全世界统一的接口标准B.大量运用软件进行系统配置的管理C.复用映射结构灵活D.指针调整技术降低了设备复杂性18、光隔离器的作用是(B)A.调节光信号的功率大小B.保证光信号只能正向传输C.分离同向传输的各路光信号D.将光纤中传输的监控信号隔离开19、注入光纤的光功率为10mW，经过10Km的传输过后输出的光功率为1mW，则这段光纤的损耗系数为（B）A．0.1dB/KmB．1dB/KmC．10dB/KmD．100dB/Km20、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是(A)A.光源不能产生负信号光B.将出现长连“1”或长连“0”C.编码器太复杂D.码率冗余度太大第4页共5页三、简答题（共20分，每题5分）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。3、WDM系统的应用代码一般采用方式为：nWx-y.z，请解释代码8L8-16.3中每一项的具体含义。这是有线路放大器的WDM系统应用代码，其中8表示的是8路波长信号复用；L表示是长距离通信目标距离达80Km；第二个8表示整个系统允许的最大区段数是8；16表示的是一路信道速率为STM－16的速率等级；3表示系统采用的光纤是色散位移光纤G.653。4、.光接收机中主放大器的主要作用是什么？主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的电平，并通过它实现自动增益控制（ＡＧＣ），以使输入光信号在一定的范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。主放大器和ＡＧＣ决定着光接收机的动态范围。四、计算题（共10分，每题10分）已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。（开方、反三角函数计算困难时，必需列出最后的表达式。）1、光纤浸没在水中(n0=1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角；2、光纤放置在空气中，求数值孔径。密线封答案：一、（1）/vcn（2）21/nn（3）1.31μm1.55μm;（4）损耗色散;（5）ps/(km.nm)标准单模光纤;（6）hf频率；（7）缆芯加强芯;（8）固定可变（9）光电型光中继器全光型光中继器（10）暗电流噪声量子噪声（11）受激辐射自发辐射（12）1.51μm（13）调整机会比特（14）升高降低;（15）开放式系统标准的光波长（16）C－12C－4;（17）PDHSDH二、1~20：AADCABCBCCBBDDDDDBBA三、1、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、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。3、这是有线路放大器的WDM系统应用代码，其中8表示的是8路波长信号复用；L表示是长距离通信目标距离达80Km；第二个8表示整个系统允许的最大区段数是8；16表示的是一路信道速率为STM－16的速率等级；3表示系统采用的光纤是色散位移光纤G.653。4、主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的电平，并通过它实现自动增益控制（ＡＧＣ），以使输入光信号在一定的范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。主放大器和ＡＧＣ决定着光接收机的动态范围。四、1、根据全反射条件，可最大入射角满足以下关系：sinα=nnn12220其中n0为光纤外围介质的折射率sinα=152149133022622....∴α≈13.06°即光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角为13.06°。2、光纤放置在空气中，则n0=1这时数值孔径NA=22221201.521.490.301nnn