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1、2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷光纤通信试题注：1、开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组张延锋 2、考试时间：90分钟。 试卷满分：100分。 3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。总分一二三四五六七八九十1002018302012试题如下：一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，共20分）1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差2、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会A.逐渐减少
2、 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TM B.导波、TE波和TM波C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模D.TEM波、导波和TM波4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于A. B. C. D. 5、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6、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的灵敏度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7、
3、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器8、关于PIN和APD的偏置电压表述，正确的是 A.均为正向偏置 B.均为反向偏置C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 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.码率冗余度太大二、 填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，
4、共4小题6小空，共6分）11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和 ，而对于多模光纤来说， 占主要地位。12、渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为 现象。13、EDFA中的关键器件是 和 。14、SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、支路单元指针区域和 区域。（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是1.48和1.46，则其临界传播角为 。16、设PIN光电二极管的量子效率为75，渡越时间为10ps，则该检测器的3dB带宽为 。（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、光纤色散
5、： 。18、插入码： 。19、啁啾： 。三、 简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）20、简述半导体激光器由哪三个部分构成？试分别加以说明。21、简述光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么？二者有什么联系？22、解释光纤通信为何越来越多地采用WDM+EDFA方式。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。试画出SDH帧结构。（7分）24、阅读下图同学的，按要求完成各题。（8分）增益 增益G G R=0.3 1 R=0 2 O w0 频率w O
6、 w0 频率w图（a） 图（b）（1）SOA表示 ，它分为法布里-珀罗放大器FPA和行波放大器TWA两大类。（2）图（a）中 放大器的增益频谱是一条振荡的曲线，其R=0.3；同样 放大器的增益频谱就为 型曲线，其R=0。且R代表的内容是 。（3）图（b）中，1是 放大器的带宽，通常该值不超过 GHz，同样2是 放大器的带宽。（4）SOA的增益依赖于输入信号的偏振状态的原因是 所致。（5）一般减少SOA的偏振增益差可采用：是有源区的横截面成 ；通过 （选填“串联”或“并联”或“串联或并联”）两个SOA来补偿增益差。四、 综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共2小题
7、，每小题10分，共20分）25、（本小题10分）一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=1.5，相对折射率差，工作波长为1310nm，试计算： (1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大？ (2) 若取芯径，求其数值孔径及其模式数。26、（本小题10分）若一个565Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km，光纤接头损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为-2.5dbm，接收机灵敏度为-37dbm，线路码型5B6B，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLMLD，光源谱宽为2nm，光纤的色散系数为2.5ps/(km nm)，光通道功率参数取0.11
8、5。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db，光纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db。试求：系统的最大中继距离。五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共12分）27、（本小题12分）已知某光纤参数如下：a=4.0m,=0.003,纤芯折射率为n1=1.48。试问：（1） 此光纤能否传输波长=1.31m的TE01和TM01模？说明理由。（2） 如要使TE01和TM01模能够传输，光波长应做怎样的调整？评卷答案：一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，共20分）1、C 2、C 3、C 4、C 5、B6、 D 7、C 8、B 9
9、、C 10、A二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）11、波导色散，模式色散 12、光纤的自聚焦13、高功率泵浦源，掺铒光纤14、管理单元指针（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）15、9.4 16、（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、光信号通过光纤传播期间,波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散。18、插入比特码是将信码流中每m比特划为一组,然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出。19、 啁啾是指产生光脉冲时引入的附加线性调频，即光脉冲的载频随时间变化。三、简答画图题（本
10、题共两部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）20、 产生激光的工作物质，能够产生激光的工作物质,也就是处于粒子数反转分布状态的工作物质,它是产生激光的必要条件；能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源，使工作物质产生粒子数反转分布的外界激励源。物质在泵浦源的作用下,使粒子数从低能级跃迁到高能级,使得在这种情况下受激辐射大于受激吸收,从而有光的放大作用。这时的工作物质已被激活,成为激活物质或增益物质；有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。激活物质只能使光放大,只有把激活物置于光学谐振腔中,以提供必要的反馈及对光的频率和方向进行选择,才能获得
11、连续的光放大和激光振荡输出。21、响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换能力的物理量。响应度R0 定义为:R0=IPA/WP0式中： IP：光电检测器的平均输出电流；P0：光电检测器的平均输入功率。量子效率n定义为：n=（光生电子-空穴对数）/入射光字数。二者关系：R0=en/hf。这即是说，光电二极管的响应度和量子效率与入射光波频率有关。22、采用WDM技术的原因是和它的优点分不开的，它有如下优点：（1）充分利用了光纤的巨大带宽资源；（2）同时传输多种不同类型的信号；（3）实现单根光纤双向传输；（4）多种应用形式；（5）节约线路投资；（6）降低器件的超高速要求。采用EDFA技术的原因是和它
12、的优点分不开的，它有如下优点：（1）中继器的价格下降了；（2）对传送的数据速率和调制格式透明，这样系统只需改变链路的终端设备就很容易升级到高的速率；（3）可以同时放大多个波长信号， 使波分复用（WDM）的实现成为可能；（4）提供了系统扩容的新途径， 无需增加光纤和工作的速率， 只需通过增加波长就可提高系统的容量；（5）最关键的是系统的成本下降了。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、 24、（1）半导体放大器（2）法布里-珀罗，行波，高斯，反射面的反射系数（3）法布里-珀罗，10，行波（4）有源区的矩形性质和晶体结构（5）正方形，串联或并联四、综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共2小题，每小题10分，共20分）25、（本小题10分）解：由单模传输条件 （3分）得 （2分） 由数值孔径的定义式有 （2分） （1分）则模式数为，
