《光纤通信》试题及详解

《《光纤通信》试题及详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《光纤通信》试题及详解（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2 0 0 7 - 2 0 0 8 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。总分一一三四五六七八九十1002018302012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

2、长，其阈值电流会A.逐渐减少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TMB.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, n - n A. -in1B. np；;2AD.V25、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着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

3、使用C.作功率放大器使用D.作光中继器使用7、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（Solito n）通信B. DWDM C. OTDMD. 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

4、）、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、 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

5、3小题，共6分）17、光纤色散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。增益GR=0.3R=0频率w图（a8 分）增益（1）S0A表示2

6、）频率w!（b），它分为法布里-珀罗放大器FPA和行波放大器TWA两大类。 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代表的内容是图（b）中，是 放大器的带宽。SOA的增益依赖于输入信号的偏振状态的原因是所致。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。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）一阶跃折射率光纤，纤芯折射率片=1.5，相对折射率差A = 1%，工作波长

7、为1310nm， 试计算：（1） 为了保证单模传输，其芯径应取多大3)4)5)四、放大器的带宽，通常该值不超过GHz，同样是 若取芯径a = 5pm，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MLM LD，光源谱宽为2nm,光纤的色 散系数为2.5ps/（km nm）， 8光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1db,光连接器

8、 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：,纤芯折射率为。试问：（1） 此光纤能否传输波长的 和 模说明理由。（2） 如要使和 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）I、 C2、C3、C4、C5、B6、 D7、C8、B9、C10、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

9、，共6分）II、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、0 42 0 4216、 f 二. 二 .二 4.2x 104MHz 二 42GHzc T10 X10 -12d（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（本题共两部分，每部分

10、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,才能获得连续

11、 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RO定义为:RO=IP A/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

12、的原因是和它的优点分不开的，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

13、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V =型拖n2 = 2an2A 2.4 0 5(3 分)九 12 九得 a = = 2.36pm(2 分)2兀n J2A1由数值孔径的定义式有NA = Jn2 n2 = n V2A = 0.21（2 分）、1 2 11 分）、丁 2兀a j 2 兀 an ， 匸 “v 二U5.03V2则模式数为m = 丁 = 12.65，(1分)1 分）所以光纤中存在13个模式。26、(本小题10分)解：衰减的影响L =(P -P -2A -P -Me)/(A +As+Mc)=(-2.5+37-2-1-5.5)/(0.4+0.1+0.1)=43.3(km)a T R c p f 色散的影响Ld=(x106)/(Bx入xD)=(0.115x106)/(677.99x2x2.5)=33.9km由上述计算可以看出，中继段距离只能小于33.9km,对于大于33.9km的线段，可采取加接转站 的方法解决。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)解：(1)由方程可得：而和模的归一化截止频率，显然和模。( 2)对于和 模，其截止波长为，故不能传输波长为 的即入射光波长应小于 时，才能传播。