光纖通信練習(xí)題(調(diào)整格式)

一、填空題1.單模光纖中不存在模間色散，僅存在模內(nèi)色散，具體來講，可分為波導(dǎo)色散和材料色散。2.光纖中的最低階非線性效應(yīng)起源于三階電極化率，它是引起三次諧波、四波混頻、自相位調(diào)制和非線性折射等現(xiàn)象的原因。3．光纖通信中常用的三個(gè)低損耗窗口的中心波長為850nm，1310nm，1550nm； 最低損耗窗口的中心波長是在1550nm。4.數(shù)值孔徑（NA）越大，光纖接收光線的能力就越強(qiáng)，光纖與光源之間的耦合效率就越高。5．光與物質(zhì)的粒子體系的相互作用主要有三個(gè)過程是自發(fā)輻射，受激輻射，受激吸收；產(chǎn)生激光的最主要過程是受激輻射。6．光纖單模傳輸條件，歸一化頻率V應(yīng)滿足V<2.40483。7、光源的作用是將電信號電流變換為光信號功率；光檢測器的作用是將光信號功率轉(zhuǎn)換為電信號電流。8.散射損耗與光纖自身缺陷及材料分布不均勻有關(guān)。9.單模光纖只能傳輸一個(gè)模式，即HE11模，稱為光纖的基模。10.光纜的種類很多，但是不論它的具體結(jié)構(gòu)如何，都是由纜芯、加強(qiáng)元件和護(hù)套組成。11.限制光纖傳輸容量（BL積）的兩個(gè)基本因素是光纖色散和光纖損耗。12.LD是一種閾值器件，它通過受激發(fā)射發(fā)光，具有輸出功率高、輸出光發(fā)散角窄、與單模光纖耦合效率高、輻射光譜線窄等優(yōu)點(diǎn)。13.PIN二極管的特點(diǎn)包括耗盡層很寬、偏置電壓小和附加噪聲小。14.LED的主要特性參數(shù)為輸出功率與效率、輸出光譜特性和響應(yīng)速率與帶寬。15.光纖和光纖連接的方法有兩大類活動(dòng)連接和固定連接。16.影響光纖耦合性能的主要因素有插入損耗、附加損耗、分光比和隔離度。17.在光波系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的兩種光檢測器是PIN光電二極管和APD光電二極管。18.光發(fā)送機(jī)主要由光源、驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路組成。19.接收機(jī)中存在的噪聲源可分為光電檢測器的噪聲和光接收機(jī)電路的噪聲組成。20.構(gòu)成SDH網(wǎng)絡(luò)的基本單元稱為網(wǎng)元。該設(shè)備有終端復(fù)用器、分插復(fù)用器、再生復(fù)用器和數(shù)字交叉連接設(shè)備四種。21.段開銷可以實(shí)現(xiàn)不間斷誤碼監(jiān)測、自動(dòng)倒換、公務(wù)通信和數(shù)據(jù)通信等功能。22.對于碼速率不同的信號，如果進(jìn)行復(fù)接，則會出現(xiàn)重疊和錯(cuò)位現(xiàn)象。23.數(shù)字復(fù)接中的碼速調(diào)整有正碼速調(diào)整、負(fù)碼速調(diào)整和正負(fù)零碼速調(diào)整三種方式。24.光傳輸設(shè)備包括光發(fā)射機(jī)、光中繼器和光接收機(jī)等。25.1.7Gb/s的單個(gè)比特間隔是0.588ns。26.光纖衰減為0.00435dB/m，則10km長光纖的總衰減為43.5dB。27.SDH線路碼型一律采用NRZ碼加擾碼。二、簡答1.光接收機(jī)前端的作用是什么？有哪三種不同的前端設(shè)計(jì)方案？各有何特點(diǎn)？論述光纖損耗和色散對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制。WDM系統(tǒng)是按什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類的？各自的特點(diǎn)是什么？答：WDM系統(tǒng)按照通道間隙分類，可分為波分復(fù)用、密集波分復(fù)用和粗波分復(fù)用。波分復(fù)用是原始的波分復(fù)用，由于容量有限(容量較單通道系統(tǒng)提高—倍)和光放大不能有效解決EDFA工作在1550nm窗口，無法實(shí)現(xiàn)1310nm光放大而應(yīng)用受限。粗波分復(fù)用（CWDM）的特點(diǎn)：由于CWDM系統(tǒng)采用的DFB激光器不需要冷卻，在成本、功耗要求和設(shè)備尺寸方面，CWDM系統(tǒng)比DWDM系統(tǒng)更有優(yōu)勢。密集波分復(fù)用（DWDM）的特點(diǎn)：主要應(yīng)用于長距離傳輸系統(tǒng)，DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸，傳輸容量大。光接收機(jī)中存在哪些噪聲？答：光接收機(jī)中存在的基本噪聲是散粒噪聲和熱噪聲，另外還有激光器引起的強(qiáng)度噪聲。光放大器的作用？它在哪些方面得到應(yīng)用？答：是對復(fù)用后的光信號進(jìn)行放大，以解決WDM系統(tǒng)的超長距離傳輸和系統(tǒng)中波分復(fù)用器件的插損問題，具體應(yīng)用在下述幾個(gè)方面：（1）在WDM系統(tǒng)中應(yīng)用；（2）在光纖通信網(wǎng)中；（3）在光孤子通信中的應(yīng)用。試比較PN結(jié)光電二極管、PIN光電二極管以及APD雪崩光電二極管的優(yōu)缺點(diǎn)。答：PN型 優(yōu)點(diǎn)是暗電流小，一般情況下，響應(yīng)速度較低。PIN型 缺點(diǎn)是暗電流大，因結(jié)容量低，故可獲得快速響應(yīng)。ADP型 響應(yīng)速度非?？?，因具有倍速作用，故可檢測微弱光，缺點(diǎn)是電流噪聲大。在設(shè)計(jì)一個(gè)光纖通信系統(tǒng)時(shí)，路由、系統(tǒng)傳輸速率及光纖的類型如何選擇？答：在選擇路由時(shí)，需要確定路由、計(jì)算中繼距離、選擇中繼站地址等。在選擇系統(tǒng)傳輸速率時(shí)，考慮通信容量和成本合理選擇傳輸速率和設(shè)備。在選擇光纖類型時(shí)，根據(jù)傳輸距離、色散系數(shù)、傳輸容量和傳輸頻率合理選擇光纖。簡要描述自愈環(huán)兩類結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)。答：根據(jù)自愈環(huán)業(yè)務(wù)保護(hù)的范圍的不同，自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可分為兩大類：通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)。通道倒換環(huán)屬于子網(wǎng)連接保護(hù)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)，是否倒換以離開環(huán)的每一個(gè)通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定，通常利用通道AIS信號來決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換。復(fù)用段倒換環(huán)屬于路徑保護(hù)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)以復(fù)用段為基礎(chǔ)，以每對結(jié)點(diǎn)的復(fù)用段信號質(zhì)量的優(yōu)劣來決定是否倒換。如果一個(gè)光纖的零色散波長在1312nm處，零色散斜率為0.090ps/(nm2.km),長度為100km, 工作于1310nm，計(jì)算由色度色散引起的脈沖擴(kuò)展。其中LD的光譜寬度為1nm. 對于某激光器的工作物質(zhì)譜線展寬的躍遷線寬為1.5GHZ，，激光器的F-P腔長為0.5m, 該激光器會出現(xiàn)幾種模式？如若實(shí)現(xiàn)單縱模輸出，應(yīng)該采取什么辦法？此時(shí)的腔長為多少？ 一半導(dǎo)體激光器，諧振腔長L=300um，工作物質(zhì)的損耗系數(shù)a=1mm，諧振腔兩鏡面的反射率R1R2=0.330.33，求激光器的閾值增益系數(shù)。若后腔鏡的反射率提高到R2=0.9，求閾值增益系數(shù)的變化，并解釋原因。若光發(fā)送電路輸出全“1”碼時(shí)的平均輸出光功率為10nW，輸出全“0”時(shí)的平均輸出光功率為1nW，求該光端機(jī)的消光比。一個(gè)GaAsPIN光電二極管平均每三個(gè)入射光子產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對。假設(shè)所有的電子都被收集，那么請回答下列問題：（1）試計(jì)算該器件的量子效率；（2）當(dāng)在0.8um波段、接收功率是10-7W時(shí)，計(jì)算平均輸出光電流。（3）若禁帶寬度Eg=1.424Ev,計(jì)算這個(gè)光電二極管的上截止波長c。設(shè)PIN光電二極管的量子效率為80%，計(jì)算在1.3um和1.55um波長時(shí)的響應(yīng)度， 說明為什么在1.55um處光電二極管比較靈敏。 已知某光接收機(jī)的靈敏度為—40dBm(BER=10-10)，動(dòng)態(tài)范圍為20dB，若接收到的光功率為2uW，問系統(tǒng)能否正常工作？為什么？12、某數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的誤碼率為10-9，理想PIN光接收機(jī)的量子效率=0.7，接收波長=0.85um，碼速fb=8.44Mb/s的光脈沖信號。求此時(shí)理想光接收機(jī)的靈敏度為多少dBm?13、已知PIN光接收機(jī)的工作參數(shù)如下：光波長=0.85um，速率fb=8.448Mb/s，光電二極管響應(yīng)度R0=0.4，互阻抗前置放大器(FET)的nA≈10-18。要求誤碼率Pe=10-9,即超擾比Q=6,求實(shí)際光接收機(jī)的靈敏度為多少dBm?14、假設(shè)光纖連接器兩端的光纖參數(shù)完全一樣，連接精度也非常好，但連接端面上有8%的光反射回來，試計(jì)算此光纖連接器的連接損耗及回波損耗。15、有一根1.5km長的國產(chǎn)多模光纖，測出輸入、輸出光脈沖的寬度分別為3ns和5ns，試求光纖總寬和每千米光纖的帶寬。16、現(xiàn)已測得光纖的色散系數(shù)為120ps/(nm.km)，當(dāng)光源的譜線寬度時(shí)2.5nm