光纖通信期末考試試卷(含問題詳解)

文檔大全文檔大全2、光在光纖中傳輸是利用光的（折射）原理。5、光纖通信系統(tǒng)中最常用的光檢測器有：（PIN光電二極管）、（雪崩光電二極管）。6、要使物質(zhì)能對光進(jìn)行放大，必須使物質(zhì)中的（受激輻射）強(qiáng)于（受激吸收），即高能級上的粒子數(shù)多于低能級上的粒子數(shù)。物質(zhì)的這一種反常態(tài)的粒子數(shù)分布，稱為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。7、在多模光纖中，纖芯的半徑越（大），可傳輸?shù)膶?dǎo)波模數(shù)量就越多。9、（波導(dǎo)色散）是指由光纖的光譜寬度和光纖的幾何結(jié)構(gòu)所引起的色散。11、PDH勺缺陷之一：在復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)中，由于（開銷比特）的數(shù)量很少，不能提供足夠的運(yùn)行、管理和維護(hù)功能，因而不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)對監(jiān)控和網(wǎng)管的要求。12、光接收機(jī)的主要指標(biāo)有光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和（靈敏度）。13、激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的（閾值條件）。14、光纖的（色散）是引起光纖帶寬變窄的主要原因，而光纖帶寬變窄則會(huì)限制光纖的傳輸容量。15、誤碼性能是光纖數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生誤碼的主要原因是傳輸系統(tǒng)的脈沖抖動(dòng)和（噪聲）。二、選擇題：（每小題2分，共20分。1-7:單選題，8-10:多選題）4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名為SDH。A、1985B、1970C、1988D、19906、摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作波長為（）nm波段。A、1310B、1550C、1510D、8507、發(fā)光二極管發(fā)出的光是非相干光，它的基本原理是（）。A、受激吸收B、自發(fā)輻射C、受激輻射D、自發(fā)吸收9、要精確控制激光器的輸出功率，應(yīng)從兩方面著手：一是控制（B）;二是控制（D）。A、微型半導(dǎo)體制冷器B、調(diào)制脈沖電流的幅度C、熱敏電阻D、激光器的偏置電流10、光纖傳輸特性主要有（AB）A、色散B、損耗C、模場直徑D、截止波長三、簡答題（1、2題各6分，3題8分，共20分。）1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？由于光纖中傳輸?shù)男盘柊煌念l率成分或各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。（2分）光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。（2分）從機(jī)理上說，光纖色散分為材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。（2分）2、什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)？答：直接調(diào)制是用電信號直接調(diào)制光源器件的偏置電流，使光源發(fā)出的光功率隨信號而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制速率受載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調(diào)制方式。（3分）間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù)光載波通過光調(diào)制器，電信號通過調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對光載波的調(diào)制。間接調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)。（3分）3、畫圖分析說明摻鉺光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答:四、計(jì)算分析題(1、2題各15分，3、4題各5分，共40分)1、某SI型光纖，光纖的芯徑d=2a為100卩m折射率n1=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL入=850nm計(jì)算該光纖的V參數(shù)估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量計(jì)算該光纖的數(shù)值孔徑計(jì)算該光纖單模工作的波長2、有一GaAIAs半導(dǎo)體激光器，其諧振腔長為300」m，材料折射率n=3.0，兩端的解理面的反射率為0.35。求因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)。求相鄰縱模間的頻率間隔和波長間隔。若此激光器的中心波長入=1310nm與此相應(yīng)的縱模序數(shù)。3、設(shè)140Mb/s的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，工作波長1300nm,其他參數(shù)如下：發(fā)射光功率為-3dBm接收機(jī)的靈敏度為-38dBm（BER=l0），系統(tǒng)余量為4dB，連接器損耗為0.5dB/個(gè)，平均接頭損耗為0.05dB/km，光纖損耗為0.4dB/km，試計(jì)算損耗限制傳輸距離。4、分光比為3：1的定向耦合器，假設(shè)從輸入口0輸入的功率為1mW，從輸入口0到輸入口1的插入損耗為1.5dB，求兩個(gè)輸出口的輸出光功率。參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題（每空1分，共20分）1、高錕2、折射3、強(qiáng)；高4、0.85卩m、1.31卩m、1.55卩m5、PIN光電二極管；雪崩光電二極管6、受激輻射；受激吸收7、大&加強(qiáng)元件（或加強(qiáng)芯）9、波導(dǎo)色散10、單模光纖11、開銷比特12、靈敏度13、閾值條件14、色散15、噪聲二、選擇題：（每小題2分，共20分）TOC\o"1-5"\h\z1、A2、B3、D4、C5、A6、B7、B8、ABCD9、BD10、AB三、簡答題（1、2題各6分，3題8分，共20分。答：由于光纖中傳輸?shù)男盘柊煌念l率成分或各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。（2分）光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。（2分）從機(jī)理上說，光纖色散分為材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。（2分）2、答：直接調(diào)制是用電信號直接調(diào)制光源器件的偏置電流，使光源發(fā)出的光功率隨信號而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制速率受載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調(diào)制方式。（3分）間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù)光載波通

過光調(diào)制器，電信號通過調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對光載波的調(diào)制。間接調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)。（3分）3、答:■Hii■Hii（2分）摻鉺光纖放大器主要由一段摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器及光隔離器等構(gòu)成（2分）。采用摻鉺單模光纖作為增益物質(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大（2分）。泵浦光和信號光一起通過光耦合器注入摻鉺光纖（1分）；光隔離器作用是只允許光單向傳輸，用于隔離反饋光信號，提高穩(wěn)定性。（1分）四、計(jì)算分析題（1、2題各15分，3、4題各5分，共40分）1、解：（1）由于歸一化頻率V二藝a.n2-n；0.85=—50d.4582-1.452

0.85=56.36（4分）⑵傳播的模式總數(shù)M二=56.36（4分）⑵傳播的模式總數(shù)M二V2/2=1588（3分）⑶該光纖的數(shù)值孔徑：NA「n2-n2=0.153（4）該光纖單模工作的波長：（4分）=2.61350n2-n；=19.9（（4分）2、解：已知錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。（1分）1）因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。（mm-1）（4分）2）由錯(cuò)誤！未找到引用源。q=1,2,3….錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。（Hz）波長間隔錯(cuò)誤！未找到引用源。9.510J°（m）（6分）3）由錯(cuò)誤！未找到引用源。1374（4分）3、解：根據(jù)題意得艮=-3dBm,FR二-38dBm，:f=0.4dB/km,$二0.05dB/km,（2分）:c=0.5dB/個(gè),M=4dB（2分）由FS—Pr=2：cL：（2分）得l=PS?2：「M-3