《光纤通信原理》习题及参考答案第1讲光纤通信概述1-1光纤通信是为传输媒质。

以为载波的通信方式。

光纤的工作波长为、和。

1-2光纤通信有哪些优点？第2讲光纤光缆的结构和分类2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。

其中是光纤导光部分。

2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。

2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。

2-4光缆结构包括、和。

常用光缆有、、、等结构。

第3讲光纤的导光原理2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：1)光纤的包层折射率n2＝？2）该光纤数值孔径NA＝？2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？第4讲光纤的损耗特性2-9 光纤主要的传输特性是和。

2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？第5讲光纤的色散特性2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？2-15 某激光二极管（LD）的谱线宽度Δλ1＝1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2＝40nm，某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。

2-16 有一个15 km长的多模渐变型光纤线路工作波长λ=1.3μm，使用的LED光源谱宽Δλ＝16nm，已知该光纤材料色散系数是5ps/km.nm，模式色散是0.3ns/km，问此光纤线路总色散是多少？第6讲光纤的连接2-17 光纤接续的主要方法有和。

2-18 简述光纤自动熔接接续中光纤端面制作的基本要求。

第7讲光纤的测量2-19 OTDR的工作原理是什么？2-20 已知OTDR的动态范围为32dB,想用它测试78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dB／km，问OTDR能否看到末端的衰减曲线？2-21 某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量、测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为3μs，已知光纤纤芯折射率n1=1.46，问此光纤故障点距始端距离有多长？第8讲半导体激光器工作原理3-1常用光源LD是以为基础发光，LED以为基础发光。

3-2光与物质作用时有、和三个物理过程。

3-3构成激光器的三个基本条件是什么？3-4半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的Eg=1.43eV,InGaAsP材料的Eg=0.96eV,求各自的发射光子波长。

3-5 已知光学谐振腔长400μm，折射率n=1.5,受激辐射在腔中已建立振荡，设此时m=103,求：1)输出纵模波长和频率各为多少？2)光波的纵模间隔为多少？第9讲半导体激光器的工作特性3-6在半导体激光器P－I曲线中，哪一段范围对应于荧光，哪一段范围对应于激光？3-7半导体激光器主要特性有、、、和。

3-8光源的谱宽是怎样定义的？3-9LD的阈值电流达到初始值的倍是寿命告终。

3-10什么是半导体激光器的温度特性？温度升高阈值电流如何变化？若此时注入电流不变，输出光功率将如何变化？第10讲发光二极管3-11导体发光管和半导体激光器的有哪些区别？第11讲半导体光检测器3-12导体光检测器主要有和两种，基本原理是通过过程实现。

3-13为什么APD管具有光生电流的内部放大作用。

？3-14什么是量子效率和响应度？耗尽区宽度对量子效率有何影响？3-15已知PIN光电二极管的量子效率η＝70％，接收光波长λ为1.55μm,求PIN的响应度R＝？如果入射光功率为100μw，求输出电流是多少？3-16某APD管用于波长1.55μm，其平均雪崩增益为20，响应度为0.6A／W，当每秒钟有1000个光子入射时，计算其量子效率和输出光电流。

3-17光源与光检测器使用时各加什么样的偏压？第12讲光无源器件3-18无源器件主要有、、、、和光调制器、光开关等。

3-19衰减器的作用是什么？光连接器的作用是什么？3-20分复用器与定向耦合器有何区别？3-21 光隔离器在光纤线路上作用是什么？第13、14讲光发送机4-1 PDH光端机主信号系统由、、和组成。

4-2在光纤通信系统中，对光源的调制可分和两类。

4-3在LD调制中，I b的选择原则是。

4-4光发送机指标主要有和。

4-5为什么设置了自动功率控制电路（APC）后还要设置自动温度控制电路（ATC）进一步确保LD稳定工作？4-6某光源发出全“1”码时的功率是800μW，全“0”码时的功率是50μW，若信号为伪随机码序列（NRZ码），问光源输出平均功率和消光比各为多少？第15、16讲光接收机4-7 为增大光接收机的接收动态范围，应采用（）电路。

A．ATC B．AGC C．APC D．ADC4-8 光接收机中的噪声主要来源于和，为抑制噪声，一般要求前置放大器应满足、和的要求，目前常用的前置放大电路为型。

4-9光接收机自动增益控制可从哪些方面实现？4-10 怎样从光接收机眼图估计光接收机性能？4-11（1）在满足一定误码率条件下，光接收机最大接收光功率为0.1mW，最小接收光功率为1000nW，求接收机灵敏度和接收机动态范围。

（2）已知某个接收机的灵敏度为-40dBm(BER=10-10),动态范围为20dB，若接收到的光功率为2μW，问系统能否正常工作？第17讲光纤线路编码4-12 光纤通信系统中选择码型应考虑哪些因素？4-13 “扰码”有什么作用？4-14 光缆常用码型有、。

电缆常用码型有和。

A、AMIB、CMIC、mBnBD、mB1HE、HDB34-15 四次群系统采用4B1H码码型，（1）试求其光接口速率为多少？（2）其传输容量为多少个话路？（3）其监控信息的传输速率为多少？第18讲光端机辅助系统4-16 PDH光端机的主要辅助电路有、、和。

4-17 误码检测有、、等方法。

4-18 辅助信号在光路中传输的方法主要是、和。

第19讲PDH与SDH5-1SDH的主要复用步骤是、和。

5-2SDH的常用设备有、、和。

5-3SDH光接口有、和三种。

L--4、1表示光接口，接口速率为，使用光纤，工作波长为。

5-4我国STM－1复用结构允许哪些支路接口？如果所有的支路信息都来源于2Mbit/s,问STM－1信息流中可传输多少2Mbit/s信号？相当于可传输多少个话路？5-5计算题：a)已知SDH系统STM－1模块的帧结构为9行270列字节，每字节8bit，帧周期125μs，计算STM－1模块的比特传输速率。

b)VC－4是STM－1帧结构中的信息负荷区域，计算比特传输速率。

5-6 系统的传输通道采用D1～D12个字节，求其在STM－1帧结构中传输速率为多少？其中再生段和复用段分别是多少？第20讲系统性能指标5-7我国一级干线数字段长度为，二级干线数字段长度为，本地数字段长度为。

5-8在125μs内传输256个二进制码元，计算信息传输的速率是多少？若该信息在4s内有5个码元产生误码，试问误码率是多少？5-9什么叫抖动？时钟信号抖动对系统有什么影响？对于码速为2048kbit/s数字信号，IUI 抖动对应时间是多少？5-10什麽是输入抖动容限？5-11什麽是输出抖动容限？第21讲系统设计5-12 长途光纤系统各部分参数如下：系数速率为564.992Mbit/s,码型为8BIH，光的发射功率2.7dBm,接收灵敏度-34 dBm，接收机动态范围24 dB，BER＝10-10，设备的富余度3 dB，光缆线路富余度主0.08dB/km,光缆配线架连接器的损耗为0.5dB/个，光纤损耗为0.33dB/km，光纤接头损耗为0.04dB/km，光源采用MLM－LD，光源谱宽主1.6nm,光纤色散系数为2.5ps/nm.km,ε光通道功率参数取0.115。

试：（1）对系统进行预算，确定出合适的中继距离范围。

（3）指出该系统是何种因素的限制系统。

第22讲掺铒光纤放大器6-1光中继器实现方式有和两种。

6-2简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。

6-3掺铒光纤放大器应用方式有、和。

第23讲光波分复用技术6-4WDM的基本原理是什麽？6-5 WDM 的系统构成有 和 方式6-6 WDM 系统由 、 、 、 、和 组成。

第24讲 光孤子通信6-7 光孤子是怎样形成的？6-8 光孤子通信的优势是什麽？6-9 光孤子通信系统怎样构成？第25讲 相干光通信6-10 相干光通信有何特点？6-11 相干检测方式主要有 和 。

6-12 零差检测和外差检测有何区别？6-13 相干光通信的关键技术是 和 。

参考答案第1讲 光纤通信概述1-1 光纤、光波；0.85μm ,1.31μm,1.55μm 。

1-2 答： ①传输衰减小，传输距离长。

②频带宽，通信容量大。

③抗电磁干扰，传输质量好。

④体积小、重量轻、便于施工。

⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保⑥易碎不易接续。

第2讲 光纤光缆的结构和分类2-1 SiO 2、纤芯、包层、一次涂敷层、套层；纤芯。

2-2 大于、0.3%～0.6%、1%～2%。

2-3 8～10μm ，50～80μm ，125μm 。

2-4 缆芯、加强元件、护层；层绞式、骨架式、带式、束管式第3讲 光纤的导光原理2-5 数值孔径反映光纤对光信号的接收能力，NA 值越大，对光信号接收能力越强。

2-6 n 2≈1.48, NA ≈0.21。

2-7 a ≤2.17μm （λ=0.85μm ）；a ≤3.34μm （λ=1.31μm ）。

2-8 V ≈94，N ≈2209。

第4讲 光纤的损耗特性2-9 损耗、色散。

2-10 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，这种现象即称为光纤的损耗。

损耗一般用损耗系数α表示。

oi P P L lg 10=α（dB/km ）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。

2-11 －5dB 。

2-12 因为从损耗波谱曲线上可以看出这三个波长处损耗最低。

第5讲 光纤的色散特性2-13 光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传3输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。