光纤通信概论__考题,复习题及答案

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光纤通信概论参考题库1、光电二极管的主要功能是什么：将信号光功率转化成信号电流2、P-I-N代表什么意思？P型半导体和N型半导体之间夹有一层厚的本征型半导体。3、与P-N光电二极管相比P-I-N的优点是什么？大大提高了光电转换效率，同时还提高了PIN管的响应速度。4、与P-I-N光电二极管相比APD的优点是什么？内置放大，不引入外部电路相关噪声，偏压电路简单、价格低，超高速和较高灵敏度的接收器。5、APD的缺点是什么？极大的温度倚赖性，存在倍增随机噪声，偏压电路复杂、价格高。6、光电二极管的响应度是0.85A/W，饱和输入光功率是1.5mW，当入射光功率是1mW和2mW时，光电流分别是多少？解：当输入光功率是1mW时，由I=RP，可得，I=RP=[0.85A/W]×[1mW]=0.85mA当输入光功率是2mW时，公式I=RP不适用，因此我们无法得到光电流的值。7、光波长解复用器的作用是什么?把在同一根光纤中传输的不同波长信道分别送到不同的光纤中传输。（即：分解同一根光纤中传输的不同波长信道）8、解释电吸收调制器的工作原理：电吸收调制器的工作原理为，由激光器发射的连续光穿过半导体波导管。当不加电压时，光直接穿过，因为它的截止波长λC小于入射光的波长；当加上了调制电压后，波导材料的禁带Eg变窄了。这称为弗朗兹-科尔迪希效应，它是理解EA调制器工作原理的关键。由于禁带Eg变窄，因而截止波长增大（λC=1024/Eg），波导材料开始吸收入射光。因此，通过对半导体波导管施加调制电压，可以改变其吸收特性。9.写出几种无源器件，它们的用途？1.光纤连接器：连接光纤2.光衰减器：减少传输光功率3.光纤定向耦合器：实现光的分路、合路4.波分复用器：5.光隔离器：阻挡背向光，保护激光器、光纤放大器6.光环行器7.光滤波器：对光波进行筛选，允许特定波长范围光通过8.光开关：用光控制电路的通路或断路9.光调制器

110.把你所知道的光纤通信元件分为两组：有源的和无源的。11、比较发光二极管和半导体激光器的3dB光谱宽度：LED的3dB光谱宽度>FP-LD的3dB光谱宽度>DFB-LD的3dB光谱宽度12、比较适用场合：适合做高速长距离光纤通信系统光源是？LED、FP-LD和DFB-LD13、比较发光机理：发光二极管：自发辐射发光器件；半导体激光器：受激辐射发光器件14、比较LED和LD的输出NA大小。LED>LD15、全光纤型F-P激光器怎么构成？16、全光纤型DFB激光器怎么构成？17、光纤通信指的是：（c）a以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；b以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；c以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；d以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。18、光纤通信所使用的波段为：(a)üa0.8um-2.0um；b0.01um-0.39um；c0.39um-0.79um；d100um-1000um。19、下面说法正确的是：(a)üa为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率;üb为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率；c为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率;d为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；20、下列哪种色散类型只有在多模光纤中才存在：（a）üa模间色散；b材料色散；c偏振模色散；d波导色散。21、下面说法正确的是：（C）a光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；b；光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率；c光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；d光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式；22、下面关于“光纤通信的优势”说法不正确的是：（b）a损耗低，传输容量大；b资源丰富，成本低廉；c通信质量高；

2d抗电磁，抗雷击，抗雨水，保密性好。23、光纤耦合器是实现：（d）A同一波长的光功率进行合路的器件；b不同波长的光功率进行分路的器件；c不同波长的光功率进行合路的器件；d光信号分路/合路的功能器件。24、下面哪一项不属于光纤的基本传输特性：（d）a色散；b非线性；c损耗；d放大。25、关于光环形器以下说法错误的是：a光环行器除了有多个端口外，其工作原理与隔离器类似；b光环形器一般用于光分插复用器中；c光环行器是一种三端口的非互易磁性器件，在光网络中用于信号的上、下载；d典型的环行器一般有三个或四个端口，信号可以从任意一端口输入和输出。26、下面说法正确的是：（a）a光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件；b光隔离器是一种只允许单向光通过的有源光器件；c光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件；d光隔离器是一种不同光信号通过的无源光器件。27、光隔离器的工作原理是：（b）a基于圆柱型透镜的聚焦原理；b基于法拉第旋转的非互易性；c基于光栅的衍射原理；d基于多层电介质干涉膜的滤波原理。28、以下哪个不属于构成激光器的基本要素是：（d）a泵浦源；b光学谐振腔；c处于粒子数反转分布状态的工作物质；d电源。29、光与物质的相互作用有自发辐射、受激吸收、受激辐射三种过程。下面说法正确的是：（d）a受激吸收是产生激光的最重要的过程；b自发辐射的光称为相干光；c自发辐射是产生激光的最重要的过程；d受激辐射是产生激光的最重要的过程。30、STM-16的一帧中段开销的比特数是（d）。a)（3+5）×9b)（3+5）×9×8c)（3+5）×16×9d)（3+5）×9×16×831、下面的四个选项中哪一个不属于光发送机的功能（c）。

3a电端机输出的电信号转换为光信号；b用耦合技术注入光纤线路；c从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据d用电信号对光源进行调制。32、作为光中继器使用的掺饵光纤放大器在传输系统中的主要作用是（d）。a)减小传输光脉冲的相位抖动b)提高光纤中的信噪比c)补偿光纤色散d)补偿光纤损耗33、在外来光子的激发下，高能级E2上的电子跃迁到低能级E1，并发射出一个与外来光子完全相同的光子的过程称为（c）。a)自发辐射b)受激吸收c)受激辐射d)非辐射复合。34、在保证系统的误码率指标要求下，测得接收机的最低输入光功率为1W，则该接收机的灵敏度为（a）。a)－30dBmb)－40dBmc)－20dBmd)－43dBm答：线性单位与对数单位换算接收机的灵敏度=1035、EDFA泵浦光源的典型工作波长是（d）。a)0.85μmb)1.3μmc)1.55μmd)0.98μm36、光纤通信系统中常用的光源主要有：（d）a)光检测器、光放大器、激光器；b)PIN光电二极管、APD雪崩二极管；c)半导体激光器、光电检测器、发光二极管；d)半导体激光器LD、半导体发光二极管LED。37-40题：（看图选择）数字光发射机的各组成部分的方框图如下，将字母对应的该组成部分名称填入37-40题填空内。数字信号入ABC光源光信号出D图1数字光发射机的各组成部分37C实现信号的电光转换38B把经过线路编码的数字信号转变为电流信号注入LD或LED,从而获得相应的光信号。；39A把数字信号转换成适合于光纤传输的码型、送入光纤线路；

440D控制激光器的直流偏置电流，使其自动跟踪阈值的变化，从而使LD总是偏置在最佳的工作状态；41-44题（看图选择）：A光电变换B前置放大C主放大器D均衡滤波E判决器F译码器光信号输出AGC电路时钟恢复APD控制图2数字光接收机的各组成部分41如果在发射端进行了线路编码(或扰乱),则在接收端需要有相应的F42_B__的任务是放大微弱的电信号，希望它低噪声、高增益、宽带。43_D__的作用是保证判决时不存在码间干扰44__C___的作用除提供足够的增益外,它的增益还受AGC电路控制,传输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响。45、在某些高速长距离光纤传输线路，使用色散补偿光纤，这是为什么？色散补偿光纤是具有大的负色散光纤，为了使现已敷设的1.3μm光纤系统采用WDM/EDFA技术，就必须将光纤的工作波长从1.3μm转为1.55μm，而标准光纤在1.55μm波长的色散不是零，而是正的（17－20）ps/（nm·km），并且具有正的色散斜率，所以必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证整条光纤线路的总色散近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。46、比较G652光纤和G655光纤的色散曲线，找出两种光纤色散曲线的不同有哪些？1）、G652在1310nm波长处的色散为0，在波长为1550nm波长附近衰减系数最小，色散系数最大，最佳工作波长在1310nm区域；G655在1550nm波长处色散低，同时其色散值又保持非零特性来抑制非线性效应。2）、G655色散比G.652光纤小很多；47、第一，二，三代光纤通信系统所使用的光波长分别为_850nm,1300nm,1310nm_。48、光纤通信系统的主要组成分别是光发信机，中继器和光收信机三种部件。49、在光纤通信系统中，光纤作为传输媒质其基本特性参数分别是损耗特性、色散特性、非线性。50、在光纤中单模传输的条件是V<2.40483，工作波长>截止波长，工作频率<截止频率。

551、光纤拉曼放大器和光纤布里渊放大器是基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直接放大。52、目前，通信用的光纤绝大多数是由石英材料构成的。53、NA(数值孔径)等于入射介质的折射率与光纤端面最大受光角正弦的乘积。54、列举制造光纤的四种汽相工艺：MCVD，PCVD，OVD，VAD。55、光纤数字通信系统中，光接收机的输出特性是衡量传输性能的一个主要指称。56、光隔离器只允许光单方向传输，其主要由、和三部分组成。57、规范一个统一的网络节点接口的先决条件，就是要有一个统一规范的信号速率和信号帧结构。58、在SDH体系传输速率中，模块STM1、STM4和STM16所对应的传输速率分别为155.52Mb/s、622.08Mb/s和2.488Gb/s。59、STM-1帧结构信息净负荷位置在1-9行中的第10-270列。60、由线路编码方案知，除了传送信息外还需要传送辅助信号。这种传送其它信息的能力称为冗余度。61、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率；光检测器的作用是将光信号功率转换为电信号电流。62、光接收机中前置放大器的设计有三种不同的方案，分别是高阻抗前置放器、低阻抗前置放器和互阻抗前置放器。63、光接收机的自动增益控制的作用是扩大光接收机的动态范围。64、目前已应用的光放大器可分为以下三类：半导体光放大器；掺铒光纤放大器；拉曼光纤放大器。65、掺饵光纤放大器的工作波长通常处在1310-1550nm波长范围，泵浦光波长可以有980nm和1480nm两种选择。66、LD较LED具有较窄的谱线宽度和小的光束发散角，其一般适用于数字光纤通信系统。67、下图分别是什么类型的光缆？

6a，层绞式b，骨架式c，带状d，束管式68对数字光接收机而言，灵敏度是指在保证一定误码率的条件下，光接收机所需接收的最小功率。69动态范围是光接收机的一个重要性能指标，其表达式为，其数值越大越好70.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。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散、偏振模色散和模间色散。71、现有码流信号为110110010001001011110110，采用8B1P编码方式，请给P码为偶校验码时的信号：（八位一组，数1，偶补0，奇补1）11011001100010010011110110072、如何定义数字光接收机灵敏度?影响灵敏度的主要因素是什么？对数字光接收机而言，灵敏度是指保证一定的误码率条件下，光接收机所需接收的最小功率；影响它的主要因素：光源的不完善调制——残余光存在；光接收机的噪声。73、对于一个NA=0.2,n1=1.4的阶跃折射率多模光纤，如果一个光脉冲在此光纤中传输6km之后，子午光线的最大时延差是多少_____纳秒解：

774、已知某光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为1mW，光纤的平均接头损耗0.1dB/km，若要求设计系统的光纤长度为100公里，系统富余度7dB，则接收机的灵敏度为至少为dBm。1mW=0dBm接收机的灵敏度≥0dBm－(0.1dB/km)×100km－7dB－(0.1dB/km)×100km=－27dBm;75．简述EDFA的工作原理，在光纤通信系统中的应用以及对光纤通信的重要性。原理：掺铒光纤之所以能放大光信号的基本原理在于吸收泵浦光的能量，由基态跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁至不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，从基态跃迁至泵浦态。由于泵浦态上载流子的寿命时间只有1μs，电子迅速以非辐射方式又泵浦态豫驰至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子数积累，从而实现了粒子数反转分布。应用：1、可作功率放大器；2、前置放大电路；3、用作中继或在线放大器；(具体:1、可作光距离放大器；2、可作不发送机的后置放大器及光接收机的前置放大器；)76、思考题：掺铒光纤放大器对位于其增益带宽内的不同速率光信号是透明的吗？（备注：透明指的是对不同传输速率都不需要重新设计放大器）77、一单模光纤传输系统由两段光纤构成，在1550nm处，第一段光纤的损耗系数为0.2dB/km，色散值为b2＝-10ps2/km；第二段光纤的损耗系数为0.5dB/km，色散值为D＝-100ps/km×nm。如果在光纤输入端的入纤功率为2mW，系统要求到达接收端的光功率不低于10mW，同时脉冲的波形在输出端不能有任何畸变或展宽。试计算：1）该系统所能达到的最大传输距离。2）在达到最大传输距离的情况下，两段光纤的长度分别是多少km。2mW10mW0.2dB/km0.5dB/kmb2＝-10ps2/kmD＝-100ps/km×nm1）先统一单位：2mW=3dBm,10mW=-20dBm;群速度色散：b2＝-10ps2/km,则色散系数：2）列光纤损耗等式：接收端的光功率=入纤功率−第一段光纤的损耗值−第二段光纤的损耗值；所以有：-20dBm=3dBm-0.2L1-0.5L23）列光纤色散等式：第一段光纤的色散值=第二段光纤的色散值；所以有：7.84L1=100L24）联立损耗和色散等式得：L1=96.15km;L2=7.54km答：1）该系统所能达到的最大传输距离为L=L1+L2==96.15km+7.54km=103.69km