通信工程《光纤通信》考试题

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1、1、1966年 7 月，英籍华人（ 高锟 ）博士从理论上分析证明了用光纤作 为 传输介质以实现光通信的可能性。2、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越 （ 强 ） ，光纤与光源之间的 耦 合效率就越 （ 高 ） 。4、 目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85m、1.31gm、1.55m ）。5、 光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN 光电二极管； 雪崩光电二 极 管 ）。6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的 （ 受激辐射 ） 强于（ 受激 吸 收 ） ，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常 态 的粒子数

2、分布，称为粒子数的反转分布。7、在多模光纤中，纤芯的半径越 （大 ） ，可传输的导波模数量就越多。8、光缆由缆芯、 （ 加强元件 （或加强芯 ） ） 和外护层 组成。9、（ 波导色散 ）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和 （ 单模光纤 ） 。11、 PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于（开销比特）的数量 很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网 对 监控和网管的要求。12、光接收机的主要指标有光接收机的 动态范围 和（ 灵敏度 ）。13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（ 阈值条件 ）。14、光

3、纤的（ 色散 ）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄 则 会限制光纤的传输容量。15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原 因是传输系统的脉冲抖动和（ 噪声 ）。二、选择题：（每小题 2分，共 20 分。1-7:单选题， 8-10：多选题）1、光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。A、光波 B、电信号 C、微波D、卫星2、要使光纤导光必须使（ B ）A、纤芯折射率小于包层折射率B、纤芯折射率大于包层折射率C、纤芯折射率是渐变的D、纤芯折射率是均匀的3、（ D ）是把光信号变为电信号的器件A、激光器B、发光二极管C、光源 D、光检测器4、CC

4、ITT于（C）年接受了 SONET概念，并重新命名为SDH。A、 1985B、 1970C、 1988D、 19905、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（A）kbits。A、 155520B、 622080C、 2488320D、 99532806、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。A、 1310 B、 1550C、 1510D、 8507、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ B ）。A、受激吸收B、自发辐射C、受激辐射D、自发吸收8、 光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。A、电端机B、光端机C、中继器 D、光纤光缆线路9、要精确控

5、制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）； 二是控制（ D ）。A、微型半导体制冷器B、调制脉冲电流的幅度C、热敏电阻D、激光器的偏置电流10、光纤传输特性主要有（ AB ）A、色散B、损耗C、模场直径D、截止波长三、简答题（ 1、2 题各 6分，3题 8分，共 20分。）1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影 响？由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成 分，在 传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形 失真、脉冲 展宽的物理现象称为色散。 （2 分 ） 光纤色散的存在使传输的信号脉 冲畸变， 从而限制了光纤的传输 容量和传输带宽

6、。 （2 分） 从机理 上说，光纤色散分为材料色散、 波导色散和模式色散。前两种色散由 于信号不是单一频率所引 起，后一种色散由于信号不是单一模式所引 起。 （2 分）2、什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？答：直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流， 使光 源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简 单、经济、 容易实现，但调制速率受载流子寿命及高速率下的性 能退化的限制。 光纤通信中光源多采用直接调制方式。 （3 分） 间接调制一般是基于 电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续 光载波通过光调制器，电 信号通过调制器实现对光载波的调制。 间接调制方式需要调制器， 结

7、构复杂，但可获得优良的调制性能， 特别适合高速率光通信系统。 （3 分 ）3、画图分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什么？掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器 及光隔 离器等构成 （2分） 。采用掺铒单模光纤作为增益物质，在 泵浦光激 发下产生粒子数反转， 在信号光诱导下实现受激辐射放 大 （2 分 ） 。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤（ 1分） ；光隔离器作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号， 提高 稳定性。 （1 分 ）4. 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？ 当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称

8、为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数a表示。（ dB/km ）（ 3 分）损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、 散射作用和光纤在使用过程中 由于连接、 弯曲而导致附加光功率损失。 （ 2 分）四、计算分析题（ 1、2 题各 15 分， 3、4题各 5 分，共 40 分）1、 某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100pm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长几=85Onm。（1 ）计算该光纤的 V 参数（2）估算在该光纤内传输的模式数量（3）计算该光纤的数值孔径（4）计算该光纤单模工作的波长2、有一GaAIAs半导体激光器，其谐振腔长为300 m,材料折射

9、率 n=3.0， 两端的解理面的反射率为 0.35。（1）求因非全反射导致的等效损耗系数。（2）求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。 若此激光器的中心 波长九=1310nm,与此相应的纵模序数。3、设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300 nm,其他参数如下： 发射光功率为-3dBm,接收机的灵敏度为-38 dBm （BER=10-9），系统余量 为4 dB，连接器损耗为0.5 dB /个，平均接头损耗为0.05 dB/km ,光纤损 耗为 0.4 dB/km ,试计算损耗限制传输距离。4、分光比为3： 1的定向耦合器，假设从输入口 0输入的功率为1mW，从 输入口 0 到输入口 1

10、 的插入损耗为 1.5dB ，求两个输出口的输出光功率。四、计算分析题（ 1、 2题各 15分， 3、 4题各 5分，共 40分）1 、解：（1） 由于归一化频率 V 2 a n12 n22J_ 50 1.4582 1.45208556.36（4 分 ）2） 传播的模式总数 M V2 /21588（3 分）（3）该光纤的数值孔径 : NA n12 n22 0.153（4 分）（4）该光纤单模工作的波长 :22.405 a n12n222 2.61 3a2.613 50 n12 n22 19.9(师）2、解 ：已知（1 分）1） 因非全反射导致的等效损耗系数mm-1） （4 分）(Hz)波长间隔

11、 9.5 10 10 （m）3）由1374 (4 分 )3、解： 根据题意得P 3 dBm ， SPR c0.5 dB/个,38 dBm ，4 dBf0.4 dB/km，0.05 dB/km，（2 分）PSPR2 cfM38 2 0.5 466.7 km（2分得 L S Rfs0.4 0.054、解:由题意得SR3即Sp1p2（1 分）PPP1 2 1P2-故有P1 3P2（1 分）分)已知 -10lg ppoi 1.5得 P1 10-0.15P0由于 P01 mw所以 P1 P010-0.15 10-0.15 =0.70 mw11P2231P1 10-0.15 0.23 mw3（1 分）1

12、分 ）2、画出 STM-N 的帧结构（标明具体数字）及功能（ 15 分）（ 1）段开销（ SOH ）区域段开销是指 SDH 帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必须附 加 的字节，主要用于网络的 OAM 功能，段开销分为再生段开销（ RSOH ）和复用段开 销 （ MSOH ）。 （ 3 分）（ 2 ）信息净负荷（ Payload ）区域 信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特， 也存放了少量可用于通道性能监 视、管理和控制的通道开销（ POH ）字节。（3 分）（ 3 ）管理单元指针区域管理单元指针（ AU-PTR ）是一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息 首字节

13、在 STM- N 帧内的准确位置， 以便在接收端能正确分离净负荷。（ 3 分）1、为增大光接收机的接收动态范A. ATCB AGC2、光纤数字通信系统中不能传输A光源应采用(BC APCHDB3码的原因是 不能产)电路。DA生负ADC)信号A.632.8nm B.1310nm4、在光纤通信系统中，敏度 ( A )A作前置放大器使用C. 作功率放大器使用C.2000nm D.106“ mEDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵B. 作后置放大器使用D.作光中继器使用3、C.太大5、STM-4每秒可传输的帧数是(D )A.1000 B.2000C.4000 6、 STM-N D.8000 一

14、帧的字节数是 ( C )B光纤的损耗和色散D光接收机的灵敏度B. 将出现长连“ 1”或长连 “ 0”编码器太复杂D码率冗余度 以工作波长属于通信光纤窗口的是 ( B )A.270 9B. 274 N 9 C.270 N 9 D.261 N 97、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。D光纤连接器A光衰减器B.光隔离器 C光耦合器8、决定光纤通信中继距离的主要因素 ( B )是A光纤的型号B大量运用软件进行系统配C. 光发射机的输出功率)9、下列哪一个不是 SDH 网的特点 ( D的管具有全世界统一的接标准置C复用映射结构灵活D指针调整技术降低了设备复杂性A0折将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理层折射边界上的全内反C.纤芯一包层界面上的全内反射6射光纤接续的主要方法有：熔接法、粘接法光纤掺铒光纤层大器应用方式有 : LA、PA、BA10、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构，双向泵浦结构。11 、SDH 的主要复用步骤是 : 映射、定位、复用12 、光中继器实现方式有 : 光-电-光形式中继器、光放大器1、根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量， 可将光电磁波传播形式分成三类： 一 为 TEM 波 ，二为 TE 波 ，三起 TM 波 。2、对于单模光纤来说