光纖通信期末試題

1、光纖通信期中考試試題（簡(jiǎn)答）（開(kāi)卷90分鐘內(nèi)完成，15題每題6分，615題每題7分，共100分）1、光纖的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成。其中纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑d仁4m50卩m,單模光纖的纖芯為 4卩m10卩m，多模光纖的纖芯為50 i m。纖芯的成分是高純度SiO2，作用是提高纖芯對(duì)光的折射率（ nl）,以傳輸光信號(hào)。包層：包層位于纖芯的周?chē)?。直徑d2=125 i m,其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度Si。?。略低于纖芯的折射率，即nl n2，它使得光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸。涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二

2、次涂覆層。涂覆的作用是保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時(shí)又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長(zhǎng)光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。2、光纜的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纜由纜芯、護(hù)層和加強(qiáng)芯組成。其中纜芯就是套塑光纖，護(hù)層對(duì)已成纜的光纖芯線起保護(hù)作用，避免受外界機(jī)械力和環(huán)境損壞。護(hù)層可分 為內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用來(lái)防潮。外護(hù)層起抗側(cè)壓、耐磨、抗紫外線、防濕作用，隔離外界的不良影 響。加強(qiáng)芯主要承受敷設(shè)安裝時(shí)所加的外力。3、 光纖的三個(gè)傳輸窗口是什么？光纖中的導(dǎo)波屬于TM/TE/TEM/近似TEM波？0.85 im、1.31 im、1.55 im。光纖中得電磁

3、場(chǎng)近似為橫電磁波（TEM波）4、什么是歸一化頻率 V，V取值多少時(shí)光纖單模傳輸？什么叫光纖的截止波長(zhǎng)？光纖的歸一化頻率 V =2二（2習(xí)1/2n廠是一個(gè)綜合性參數(shù)， 與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù) （纖芯的折射率n1、半徑a、折射率相對(duì)差）和工作波長(zhǎng)0有關(guān)。其數(shù)值大小決定了弱波導(dǎo)光纖中電磁場(chǎng)的分布和傳輸情況。光纖單模傳輸?shù)臈l件是 0V 2.4。光纖的截止波長(zhǎng) c是一組數(shù)組波長(zhǎng)，表示不同導(dǎo)模剛好截止不傳（波長(zhǎng)大于該值時(shí)，相應(yīng)的電磁場(chǎng)模式不能沿光纖有效傳輸）。單模光纖進(jìn)行單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)稱(chēng)為單模光纖的截止波長(zhǎng)。5、什么是數(shù)值孔徑 NA它的大小與相對(duì)折射率及色散大小有無(wú)關(guān)聯(lián)？光纖的數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑表征了光纖的集

4、光能力（最大有效入射角的正弦值）。因?yàn)镹A = nr2），匚？max 。所以相對(duì)折射率和色散值成越大則NA也越大。c6、 光纖和光纜如何分類(lèi)？G.652、G.653、G.654、G.655特性有何不同？光纖的分類(lèi)方法：按光纖橫截面的折射率分布分類(lèi)：突變折射率、漸變折射率按光纖中的傳導(dǎo)模式數(shù)量分類(lèi)：多模、單模 按光纖構(gòu)成的原材料分類(lèi)：石英系、多組分玻璃、塑料包層、全塑 按光纖的套塑層分類(lèi)：緊套、松套光纜分類(lèi)方法按傳輸性能、距離和用途 分為市話光纜、長(zhǎng)途光纜、海底光纜和用戶光纜。按光纖的種類(lèi) 分多模光纜、單模光纜。按光纖套塑方法 分為緊套光纜、松套光纜、束管式光纜和帶狀多芯單元光纜。按光纖芯數(shù)多少

5、分 為單芯、雙芯、四芯、六芯、八芯、十二芯和二十四芯光纜等。按加強(qiáng)件配置方法 分為中心加強(qiáng)構(gòu)件光纜、 分散加強(qiáng)構(gòu)件光纜、 護(hù)層加強(qiáng)構(gòu)件光纜和 PE 外護(hù)層加一定數(shù)量 的細(xì)鋼絲的 PE 細(xì)鋼絲綜合外護(hù)層光纜。按敷設(shè)方式 分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜。按護(hù)層材料性質(zhì) 分為聚乙烯護(hù)層普通光纜、聚氯乙烯護(hù)層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜。 按傳輸導(dǎo)體、介質(zhì)狀況 分為無(wú)金屬光纜、普通光纜和綜合光纜。按結(jié)構(gòu)方式 分為扁平結(jié)構(gòu)光纜、層絞式結(jié)構(gòu)光纜、骨架式結(jié)構(gòu)光纜、鎧裝結(jié)構(gòu)光纜和高密度用戶光纜等。G.652 、G.653、G.654、G.655 特性不同處： G.652光纖稱(chēng)常規(guī)（標(biāo)準(zhǔn)）單模光纖（S

6、MF）,色散零點(diǎn)在1 310 nm附近的光纖。1 310 nm衰減系數(shù)大，1550nm 衰減系數(shù)較小。 G.653光纖稱(chēng)色散位移光纖（DSF），色散零點(diǎn)在1 550nm的光纖。適用于1 550nm窗口的高速單信道系 統(tǒng)，不適用于 DWDM 系統(tǒng)。 G.654光纖稱(chēng)截止波長(zhǎng)移位的單模光纖，在G.652光纖基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小 1 550nm的衰減系數(shù)，主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離海底光纖通信。 G.654光纖稱(chēng)非零色散位移光纖（NDSF），色散零點(diǎn)的位置從1 550nm附近移開(kāi)一定波長(zhǎng)數(shù)，適用于DWDM 系統(tǒng)。7、單模光纖與多模光纖在尺寸和使用場(chǎng)合上各有什么不同？單模光纖的纖芯直徑為 4卩m10卩m,適用于高速

7、長(zhǎng)途通信系統(tǒng)。多模光纖的纖芯直徑為 50卩m,適用于低速短距離通信系統(tǒng)。8、 光纖傳輸性能的主要指標(biāo)有哪些？其單位是什么？G.652 光纖 1 550窗口衰減的典型值是多少？試畫(huà)出單模光纖色散與波長(zhǎng)的典型關(guān)系曲線衰減系數(shù)a,單位db/km ;色散系數(shù)d,單位ps/nm.km ;0.25db/kmP33圖，正斜率的近似斜直線，色散零點(diǎn)在1310nm附近9、光與半導(dǎo)體物質(zhì)的三個(gè)基本的作用過(guò)程是什么？半導(dǎo)體激光器、光檢測(cè)器和光放大器分別基于哪個(gè)過(guò)程？受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。 分別基于受激輻射,受激吸收和受激輻射。10、光發(fā)送器、接收器和無(wú)源光器件的主要技術(shù)指標(biāo)各有哪些？ 光發(fā)送器：工作波長(zhǎng)和光

8、譜特性、輸出光功率、消光比、調(diào)制特性、溫度特性和工作壽命等 光接收器：工作波長(zhǎng)和響應(yīng)度，響應(yīng)速度，噪聲水平、線性關(guān)系和工作壽命等。 無(wú)源光器件：工作波長(zhǎng)、插入損耗、回波衰耗、隔離度等11、 LED與LD有何不同？ SLM-LD與MLM-LD有何不同？?jī)?nèi)調(diào)制激光器和外激光器有何不同？FP-LD、DBF-LD DBR-LD和VCSEL-LD中文名是什么？LED 沒(méi)有光學(xué)諧振腔，不能形成激光，所發(fā)出的是熒光。 LD 發(fā)出的是激光。SLM-LD是單縱模激光器，MLM-LD是多縱模激光器，SLM-LD比MLM-LD光譜窄。 內(nèi)調(diào)制器激光器簡(jiǎn)單、損耗小、成本低，適用于短途小容量通信系統(tǒng)。外調(diào)制器性能優(yōu)越，

9、適用于各種場(chǎng) 合。FP-LD： F-P腔激光器、DBF-LD分布反饋激光器、DBR-LD分布Bragg反射激光器和VCSEL-LD垂直腔面發(fā)射 激光器12、PIN與ADP中文名是什么？它們有何不同？試畫(huà)出 PIN響應(yīng)度與波長(zhǎng)的典型關(guān)系曲線。PIN : PN結(jié)光電二極管，ADP雪崩光電二極管ADP因?yàn)檠┍佬?yīng)而靈敏度較高。P93圖，是個(gè)上凸曲線，存在上截止波長(zhǎng)，波長(zhǎng)太小時(shí)轉(zhuǎn)換效率也大大下降。13、舉例說(shuō)明光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合有哪些？什么是損耗受限系統(tǒng)和色散受限系統(tǒng)？什么是最壞值設(shè)計(jì)法？什么是光通道代價(jià)Pp和光纜富裕度 Me?色散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致有何關(guān)系？光纖模擬通

10、信系統(tǒng)如模擬電視、光纖測(cè)量和傳感系統(tǒng)。光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，如國(guó)家和地區(qū)的骨干數(shù)字傳輸 網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)再生段的總損耗要求來(lái)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)稱(chēng)為損耗受限系統(tǒng)。根據(jù)再生段的總色散要求來(lái)進(jìn)行計(jì) 算和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)稱(chēng)為色散受限系統(tǒng)。實(shí)際系統(tǒng)根據(jù)兩個(gè)系統(tǒng)的最壞值來(lái)設(shè)計(jì)再生段的通信距離的設(shè)計(jì)方法。光通道代價(jià) Pp 指因環(huán)境等多種因素引發(fā)的光信號(hào)質(zhì)量變差而折算成光功率代價(jià)的量。光纜富裕度Me指因?yàn)楣饫|衰減各種因素退化變差而留有的富裕量 散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致成反比例的關(guān)系14、 試列出五種以上無(wú)源光器件的名稱(chēng)和用途？試列出三種以上光放大器的名稱(chēng)和特點(diǎn)？敘述EDFA原 理，比較光信號(hào)波長(zhǎng)與光

11、泵浦波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍。光纖連接器：完成 ODF 架到設(shè)備尾纖之間的連接等。光纖衰減器：用于光信號(hào)電平的調(diào)整。光耦合器：用 于信號(hào)的合路和監(jiān)控等。光隔離器：?jiǎn)蜗蚬鈧鬏斊骷?。光環(huán)形器：多端口的單向光傳輸器件。光柵：色散 補(bǔ)償（啁啾光柵）或光濾波（光纖光柵） 。濾波器：光調(diào)制器或光濾波（ M-Z 濾波器）。波分復(fù)用解復(fù)用器 件：光波合路和分路。 NOLM （非線性環(huán)路鏡） ：快速光開(kāi)關(guān)。偏振控制器：保持或控制光的偏振態(tài)。自 聚焦透鏡：用于準(zhǔn)直光束半導(dǎo)體光放大器（SOA ）、摻鉺光纖放大器（EDFA）和拉曼放大器（RFA）。SOA具有體積小、成本低和 易于其它器件集成的特點(diǎn)，EDFA具有增益高的特點(diǎn)、RFA具有帶寬適應(yīng)性好的特點(diǎn)。光放大器的共同特點(diǎn)是延長(zhǎng)通信距離但對(duì)色散沒(méi)有改善作用。EDFA的原理是：在泵浦光作用于摻鉺光纖的鉺離子和電子，產(chǎn)生受激吸收和粒子反轉(zhuǎn)，信息光此時(shí)再作 用于摻鉺光纖，產(chǎn)生受激輻射從而放大了信息光。光泵浦波長(zhǎng)比光信號(hào)波長(zhǎng)短（能量高），在光信號(hào)波長(zhǎng)的帶外15、試列出五種以上 DWD系統(tǒng)的關(guān)鍵部件（技術(shù)），說(shuō)明DWD系統(tǒng)在C波段的波段范圍、最小波長(zhǎng)間隔 和頻率間隔，試比較光信號(hào)波長(zhǎng)與光監(jiān)控波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍和信息速率。DWDM系統(tǒng)的核心部件（技術(shù)）有：波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（或 DWD