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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,