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1、光纤通信原理试题_1,参考答案.doc 光纤通信原理试题1 参考答案 一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是（ B ） A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某 Si-PIN 光电二极管的响应度 R 0 0.5 A/W，一个光子的能量为 2.2410 19 J，电子电荷量为 1
2、.610 19 C，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40 B.50 C.60 D.70 R 0 =e 错误!未找到引用源。 /hf 3.STM-4 一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.2614 D.2704 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角1 满足（ ） A.c131c12 B.1=0C.1c13c12 D.c12190 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器
3、使用时间的增长，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 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为 0 B.LP01 C.LP11 为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A. 0 C B.0C C.00 D.01.55m 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A. 使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根
4、据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为 TE 波；三为 TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_ 折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为 _ 错误! 未找到引用源。_。qLcn 2= l 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_ 自聚焦_现象。 5.利用_ 光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在 PIN 光电二极管中，P 型材料和 N 型材料之间加一层轻掺杂的 N 型材料，称为 本征层（I ）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功
5、转换为电信号电流 。 8.光发射机的消光比为_E XT =_。 9.光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的 金属导线传输外，还可利用 光纤来传输。 10.在薄膜波导中，导波的特征方程是_2k 1x d-2 F 12 -2 F 13 =2m _。 11.EDFA 在光纤通信系统中的主要应用形式有： 作前置放大器、作发射机的_ 功率放大器_和 作光中继器。 12.EDFA 的工作波长范围是_1.531 。56um。 13.光缆主要由 缆芯、 加强元件_和 外护层等几部分组成。 14.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_ 吸收损耗_和 散射损耗。 15.LD 适用于 长距离、 大容量
6、_的光纤传输系统。 16.在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为 0.1W，则该接收机的接收灵敏度为_-40 ？_dBm。 17.对光隔离器的主要要求是： 插入损耗低和_ 隔离性好_。 18. 目前光纤通信所用光波的光波波长范围为: 0.81.8m ,属于电磁波谱中的 近红外区 。 19. EDFA 作前置放大器使用时，要求其有_ 高增益_和 低噪声的特性。 三、名词解释题（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分） 31.弱导波光纤 纤芯折射率 N1 稍大于包层折射率 N2 的光纤。 32.受激吸收 物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而
7、跃迁到高能级上，这个过程叫做受激吸收。 33.APD 的雪崩倍增因子 G=I M /I P I M 有雪崩倍增时光电流的平均值。I P 无雪崩倍增时光电流的平均值。G 再 再 40100 之间。 34.误码率 BER= 35. 光纤的典型结构是 多层同轴圆柱体，它由纤芯、包层和涂覆层三 部分组成。 。 四、简答题（本大题共 5 小题，每小题 7 分，37 小题 8 分，共 35 分） 1.分别画出半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在 LD 的曲线上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。 2.阶跃型光纤中，导波特性参数 U、W 的名称和计算公式分别是什么？ 答
8、 答 导波的径向归一化相位常数 U, 数 导波的径向归一化衰减常数 W;U= 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。k 0 2 n 1 2 -错误!未找到引用源。 2 W= 错误 ! 未找到引用源。 2 -错误!未找到引用源。 3.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？ 答：1) 有合适的输出光功率 一般在 0.01 没 没 w5mw; 2) 有较好的消光比 E XT =10% ；3) 调制特性好 4.什么是半导体材料的光电效应？ 当光照射到半导体的 P-N 结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生
9、载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。 5.在光纤通信系统设计中，主要涉及哪些系统部件的选择？ 答：1 ）工作波长的选择 2 ）光源的选择 3 ）光电检测器的选择 4 ）光导纤维的选择。 五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 1.已知阶跃型光纤的 n11.51，n21.48，光纤长度为 L10 km。 求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角1 变化的范围； （2）光线在光纤端面上的最大入射角max； （3）该光纤的最大时延差 。 解：（1 ）（自己做的）sin c =n2/n1 所以临界角 c =arcsinn2/n1=78.56。 。 由题意知
10、当 c 190。 。 可以产生全反射。 （ （2 ）因为 sinmax=n 1 * 错误! 未找到引用源。 错误!未找到引用源。 (3) 1 *sin c =Ln 1 2 /cn 2 最小时延 错误!未找到引用源。=L/V 1 =Ln 1 /c 错误!未找到引用源。 Ln 1 2 /cn 2 - Ln 1 /c =(Ln 1 2 -Ln 1 n 2 )/cn 2 错误 ! 未找到引用源。 2.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为 0 .5 mW，光纤传输损耗为 0.35 dB/km，全程光纤平均接头损耗为 0.1 dB/km，系统富裕度为 6 dB。若要求系统的中继传输距离达 60 km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？ 解：P T =P min +La+Lai+M 且 且 P T =10lg0.5*10 -3 /10 -3 以 所以 P MIN = P T - La-Lai-M=
