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1、2009光通信技术基础标准答案及评分标准、填空题(每空1分，共20分)1 .目前，大多数通信用光纤的纤芯和包层的组成材料是石英。2 .弱导光纤中纤芯折射率ni和包层折射率电的关系是12_。3 .光与物质粒子体系的相互作用主要有三种过程，产生激光的最主要过程是受激辐射，而LED属于自发辐射发光。4 .光纤的色散分为模式色散、材料色散和波导色散，单位为ps/nmkm。5 .光在光纤中传输时的衰减量可用光纤的损耗系数来表示，其单位为dB/km。6 .目前实用的光纤通信系统一般采用的调制方式为光强直接调制。7 .数字光纤通信常用的线路码型有：扰码、mBnB码和插入码。8 .PIN光电二极管的噪声包括：
2、量子噪声、暗电流和热噪声。9 .由于双折射的存在,将导致光波的偏振状态沿光纤长度变化，导致偏振模色散。10 .光交换的主要方式有：空分光交换、时分光交换、波分光交换。11 .SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为2.488Gbit/s(或2488.32Mbit/s)。12 .目前EDFA采用的泵浦波长是0.98葭里和1.48小二、名词解释(每题3分，共15分)(1)副载波复用答：副载波复用是在电域上实现的频分复用(FDM。N路模拟基带信号分别对射频正弦载波f1，f2,f3,，fN进行调制，然后把这N个已调信号fS,f2S,f3S,，fNS组合成多路信号，再用这个复
3、合电信号对光载波(主载波)进行调制，产生已调光信号发送到光纤上。光信号经光纤彳输后，由光接收机实现光/电转换，得到FDM电信号，再经分离(一般采用带通滤波器)和解调，最后输出N路模拟基带信号。(2)自愈网答：所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络已经出了故障。(3)数值孔径答：数值孔径表示光纤接U和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。(4)电光延迟答：激光器的输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在的初始延迟时间为电光延迟，电光延迟限制调制速率。（5）光接收机灵敏度答：在保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下
4、，光接收机所需的最小平均接收光功率min,并以dBm为单位。Pr=10lg（min（W）/10-3）dBm三、简答题（每题5分，共20分）1 .描述光纤传输原理的方法有哪些？各有什么优缺点？答：描述光纤传输原理的方法有求解麦克斯韦方程组导出的波动方程或用几何光学的射线方程。几何光学的方法直观，容易理解，但不十分严格。波动方程求解太复杂。2 .比较半导体激光器（LD）和发光二极管（LED的异同答：LD和LED的不同之处：工作原理不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。LED不需要光学谐振腔，而LD需要。和LD相比，LED输出光功率较小，光谱较宽，调制频率较低。但发光二极管性能稳定
5、，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。所以，LED的主要应用场合是小容量（窄带）短距离通信系统；而LD主要应用于长距离大容量（宽带）通信系统。LD和LED的相同之处：使用的半导体材料相同，结构相似，LED和LD大多采用双异质结（DH结构，把有源层夹在P型和N型限制层中间。3 .光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？答：长波长，单模光纤比短波长，多模光纤具有更好的传输特性。（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的时间延迟不同的程度小于经过多模光纤时不同的程度。（2）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长增大，损耗呈下降趋势，且在1.55km处有最低损耗值；而且
6、1.31和1.55Rm处的色散很小。故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55km。4.在数字光接收机中，为什么要设置AGC电路？答：自动增益控制（AGC使光接收机具有较宽的动态范围，以保证在入射光强度变化时输出电流基本恒定。由于使用条件不同，输入光接收机的光信号大小会发生变化，为实现宽动态范围，采用AGB十分有必要的。AGC-般采用接收信号强度检测（一般设在放大器输出端）及直流运算放大器构成的反馈控制电路来实现。对于APD）t接收机,AG*制光检测器的偏压和放大器的增益；对于PIN光接收机，AGC只控制放大器的增益。四、计算题（25分）（注：必须写出计算过程，仅给出计算结果不得分）(普朗克常数
7、h=6.628X10-34j.s,电子电荷e=1.6X0-19J)1、（10分）一阶跃折射率光纤，n1=1.50,n2=1.45。求:（1）相对折射率差;（2）光纤的数值孔径；（3）当波长为1.55”时，要实现单模传输，纤芯直径应小于多少?解：(1)=(“)/=(1.50-1.45)/1.50=0.033(3分)(2)NA=n；-n|-1.52-1.452：0.384(3分)(3)由单模传输条件V=2aR-n2_2.405九3.1m(4分)2.4052.4051.55当/=1.55时2aM一，%上22dx0384,n1-n20.3842、（9分）设PIN光电二极管的量子效率为80%,计算在1.
8、3m和1.55m波长时的响应度，说明为什么在1.55Nm处光电二极管比较灵敏。解：对于PIN光电二极管，其相应度R定义为光生电流1P（A）与输入光功率Pn（W）、.一IIee,之比，即P=（a/w）=上=（A/W）,其中，“表示量子效率。PnP0hfhc1.24波长为1.3Nm时，P=&8/丘0.84（A：/）（4分）1.24W波长为1.55Nm时，P=0：；55/（为）（4分）由上式可知，在量子效率一定时，响应度P与波长九成正比。所以有PIN在1.55Nm处（1分）灵敏度高于在1.3Rm处。3、（6分）有一DWDM系统选用了型号为EFA201X的商业化EDFA,其工作波长1532nm1564
9、nm,分别计算EDFA的带宽可以容纳多少个100GHz、200GHz的信道z?解：由公式蜀=_缘（1分）九已知=1564-1532=32nm-1550nm（1分）983210310812所以f=2=410Hz=4000GHz（2分）155010-9EDFA的带宽可以容纳4000/100=40个100GHz的信道。（1分）EDFA的带宽可以容纳4000/200=20个200GHz的信道。（1分）五、综合题（20分）某四次群光纤通信系统，线路码型为5B6B码。已知平均发射光功率为-3dBm,接收机所需最小平均接收光功率为0.1pw（误码率Pe-4Bm由公式L（“+txs+txm）WPt-Pr-2oc-Me（1分）所以L”一一2。25-3-1002.900.250.1（km）（3分）在色散限制情况下:取最差情况;=0.115Fb6=140168Mb/s5（1分）由公式L=FbCo|代入参数得,0.115106L二二100（km）1682.852.4（3分）（2分）比较后系统中继距离取为90km
