光纤通信期末考试试题(含答案)
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。
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。
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。
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）
4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。
A、1985
B、1970
C、1988
D、1990
6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。
A、1310
B、1550
C、1510
D、850
7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。
A、受激吸收
B、自发辐射
C、受激辐射
D、自发吸收
9、要精确控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。
(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？
答：
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100μm，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λ=850nm。
（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
，材料折射率n=3.0，2、有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300m
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。
(3)若此激光器的中心波长λ=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1300nm，其他参数如下：发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38dBm （BER=10-9），系统余量为4dB，连接器损耗为0.5dB/个，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤损耗为0.4dB/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的插入损耗为1.5dB，求两个输出口的输出光功率。
参考答案及评分标准
一、填空题（每空1分，共20分）
1、高锟
2、折射
3、强；高
4、0.85μm、1.31μm、1.55μm
5、PIN光电二极管；雪崩光电二极管
6、受激辐射；受激吸收
7、大
8、加强元件(或加强芯)
9、波导色散
10、单模光纤
11、开销比特
12、灵敏度
13、阈值条件
14、色散
15、噪声
二、选择题：（每小题2分，共20分）
1、A
2、B
3、D
4、C
5、A
6、B
7、B
8、ABCD
9、BD
10、AB
三、简答题（1、2题各6分，3题8分，共20分。
）
1.答：
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。
(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、
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、答：
(2分)
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)
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2212
2V n nπ
λ
=
-
2500.85
π
=
?56.36=(4分)
(2)传播的模式总数2/2M V=
1588=(3分)
(3)该光纤的数值孔径:NA=0.153=(4分)
(4)该光纤单模工作的波长:
22.405cπλλ>= 2.613= 2.61350=?19.9=(
μm)
(4
分)
2、解：
已知错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
(1分)
1)因非全反射导致的等效损耗系数错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
(mm-1)(4分)
2)由错误!未找到引用源。
q=1,2,3….错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
(Hz)
波长间隔错误!未找到引用源。
10
9.510-?(m)(6分)
3）由错误!未找到引用源。
1374(4分)
3、解：根据题意得
3S P dBm=-，38R P dBm=-，0.
4/f dB kmα=，0.0
5/s dB kmα=，(2分)
0.5c dBα=/个,4M dB=
由2S R c f s P P L M Lααα-=+++(2分)
得2S R c f s
P P M
Lααα---=
+()33820.54
0.40.05
----?-=
+66.7km=
(1分)4、解：
由题意得R3S=即1
21212
:R P P S P P P P=
++(1分)故有123P P=(1分)已知1 -10lg
1.5P P=(1分)得
-0.151
10P P=由于01mw P=
所以-0.15
-0.151010
10=0.70mw P P==(1分)-0.15
21
11100.23mw33
P P===(1分)。