《通信工程师》习题集(有线传输工程)

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1、一、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截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频谱宽度和光纤的（几何结构 ）所引起的。 7光纤的非线性可以分为两类，

2、即受激散射效应和（折射率扰动 ） 。 8当光纤中的非线性效应和色散（相互平衡 ）时，可以形成光弧子。 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、单项选择题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 ）Thz。 A. 2.5 B. 25 C. 5.0 D. 50 2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 ）而使能量集 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

3、. 恒定不变 C. 间断变化 D. 基本不变 4目前，光纤在（ B ）nm处的损耗可以做到0.2dB/km 左右，接近光纤损耗的 理论极限值。 A. 1050 B. 1550 C. 2050 D. 2550 5石英光纤材料的零色散系数波长在（B ）nm附近。 A. 127 B. 1270 C. 227 D. 2270 6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. 1310 B. 2310 C. 3310 D. 4310 7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.652 B. G.

4、653 C. G.654 D. 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（A B ） 。 A. 阶跃光纤 B. 渐变光纤 C. 单模光纤 D. 多模光纤2光纤的损耗因素主要有本征损耗、 （ 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.

5、 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，在纤芯和包层的界面上光发生反 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偏振模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

6、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响应会变成线性。（ ） 8四波混频是指 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，光纤的芯径较小，一般其芯径为4-10m 。 （ ） 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

7、面的折射率分布，包层的折射率是均衡的， 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简述光纤材料色散的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宽 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的定义、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，有一定的能量偏离预定的传播 方向，且光波的频率

8、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，及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

9、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 ） 和光弧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，从而影响系统的性能。 （2）交叉相位调制。交叉相位调制是任一波长信号的相位受其他波长信号强度 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 输的光波的强度有关， 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后产生

10、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）光弧子形成。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相互平衡时，可以形成光弧子。 光弧子脉冲 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 半导体激光器要产生稳定的激光

11、震荡必须满足一定的条件，及阈值条件和（相 位）条件。 4半导体激光器的激光震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，光发送机的任务是将（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。 10PIN 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 P

12、IN 光电二极管的波长响应范围。 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尽可能大，消光比一般应大于（A ）dB。 A. 10 B. 8 C. 6 D. 4 4一般 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.

13、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 1 B. 略大于 1 C. 等于 1 D. 小于 1 6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 射的调制。 A. 光电效应 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. 输入接口 B.

14、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，再用矩形脉冲的有、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. 结电容和负载电阻的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

15、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功率不会随温度而变化。（ ） 3半导体激光器所允许的光场模式分为TE和 TM两组。 （ ） 4由于发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，其输出的光功率与注入电流成反比。（ ） 7激光器的发射中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。 （