光纤通信试题
光纤通信原理试题
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其字母标号填在题干的括号内。每小题1分，共10分） l.薄膜玻导中导波的截止条件为（ )。
A.λ0≥λc B.λ0<λc C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 2.薄膜波导中导波的基模是（ )。
A.TEO B.TM0 C.TE1 D.TM1
3.目前，通信用光纤的纤芯和包层绝人多数是由（）材料构成的。 A.多成分玻璃 B.石英 C.石英和塑料 D.塑料
4.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（）。
A.LP00 B.LPll C.LP01 D.LP12 5.STM－4一帧的字节数是（）。
A.9×270 B.9×270×4 C.9×261 D.9×261×4 6.EDFA泵油光源的典别工作波长是（）。
A.0.85μm B.0.98μm C.1.31μm D.1.55μm 7.掺饵光纤放火器的j作波K所处的范围是（）。 A.0.85μm～0.87μm B.1.31μm～1.35μm C.1.53μm～1.56μm D.1.45μm～1.55μm
8.对于2048kb/s码速率的数字信号，IUI的科前值对应的时间为（）。 A.488ns B.488μs C.2048ns D.2048μs 9.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ )。 A.逐渐减少 B.保持不变
C.逐渐增人 D.先逐渐增大，后逐渐减少
10.为了得到较人的信噪比，对光接收机中前置放火器的要求是（）。 A.低噪声 B.低噪声、低增益 C.高增布 D.低噪声、高增益 二、填空题（每小题1分，共20分）
l.根据传输方向上有无电场分车以批场分量，可将光（电磁波）传播形式分成三类二一为TEM波，二为TE波，三起、波。
2.光纤通信的主要优点有：a.传输频带宽，通信容量人;b.；c.抗电磁干扰能力强；d.钱往细，重量轻；E.资源丰富。
3.利用光波作为载波和光纤计为传输仅质的通信方式称为。
4.薄膜玻导中，导波的形成条件是：平面坡的人射角θ1必须满足的关系式为___________________。
5.在薄膜波导中，导波的单模传输条件为___________________。
6.所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种___________________分布形式。 7.光纤衰减系数a的定义式是___________________。
8.SDH传输网中信号传输的特点：一是___________________；一是以模块化形式传输。 9.STM－l帧结构中，段开销位置在l～9列的第___________________行。
10.SDH中STM－16的速率是___________________。 11.LD适用于___________________的光纤传输系统。
12.半导体激光器的功率转换效率定义为___________________。
13.EDFA的3dB输出饱和功率定义为___________________时所对应的输出光功率值。 14.EDFA作前置放大器使用时一般要求其具有___________________特性。 15.光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和___________________的影响，使得信号的幅度受到衰减；波形出现失真。
16.利用光纤来传输光纤通信系统的监控信号时，通常可采用频分复用利___________________两种传输方式。
17.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0.1μW，最大允许输入光功率为10μW，则该接收机的动态范围为___________________。
18.半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与___________________方向一致,这有利于耗尽层的加宽。
19.薄膜波导中,可能存在的导波模式有TE和___________________两种。
20.目前用于光纤通信中的光源器件主要是半导体激光器和___________________。 三、名词解释（每小题3分，共15分） 1.弱导波光纤
2.网络节点接口(NNI) 3.受激吸收 4.mBnB码
5.光电检测器的响应时间
四、画图题（第1题8分，第2题7分，共15分） 1.画出发射机关送盘的原理方框图。
2.画出APD雪崩光电二极管的各个区的电场分布示意图，并指出高场区的范围。 五、简答题（每小题5分，共20分）
1.阶跃型光纤中，导波特性参数U和W的名称和计算公式分别是什么？ 2.激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？ 3.简述光隔离器的主要作用和要求。
4.在数字光接收机电路中，为什么要采用均衡器？ 六、计算题（每题10分，共20分）
1.在阶跃型光纤中,n1=1.5,△=0.0018纤芯半径α=5μm,工作波长λ=1.31μm。 求：（1）光纤的归一化频率V？
（2）光纤中能传输哪几种模式？为什么？
2.已知某光纤通信系统的光纤损耗为0.5dB/km，光源入纤功率为100μW，光接收机灵敏度为-38dBm，设计要求系统富余度6dB，无中继传输距离36km，试问全程光纤平均接头损耗最大允许值为多少？
2000年4月份全国高等教育自学考试 光纤通信原理试题 第一部分 选择题
一、单项选择题：（本大题10小题，每小题1分，共10分）在每小题的四个备选答案中选
出一个符合题目要求的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1、在薄膜波导中，导波的轴向相位常数β=（）
A、k0sinθ1 B、n1sinθ1 C、k0n1sinθ1 D、k1n1sinθ1 2、薄膜波导中，导波的传输条件为（）
A、λ0>λc B、λ0>0 C、λ0>1.55μm D、λ0<λc
3、从射线理论的观点看，在阶跃型光纤中，入射子午线形成导波的条件是：光线在光纤端面上的入射角φ必须满足（）
n2 ________ A、φ≥sin-1n1 B、0≤φ≤sin-1\\/n12-n22 ________ n2 C、φ>sin-1\\/n12-n22 D、0≤φ≤sin-1 n1 4、阶跃型（弱导波）光纤中，导波的第一高次模为（） A、LP01 B、LP02 C、LP11 D、LP12 5、STM-4-帧中段开销的比特数是（）
A、（3+5）×9×8 B、（3+5）×9×8×4 C、（3+5）×9 D、（3+5）×9×4
6、对某一码流行进行了间隔为10秒钟的观测，结果检测到2个比特误码，对应的平均误码率为8×10-8,则该码流的速率最大可能为（）
A、1.25Mb/s B、2.5Mb/s C、5Mb/s D、10Mb/s
7、作为光中继器使用的掺饵光纤放大器在光纤传输系统中的主要作用是（） A、提高光纤中的信噪比 B、消除传输光脉冲队相位村幼 C、补偿光纤损耗 D、调节光纤色散
8、在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能中hf（＝E2一E1）而跃迁到高能级E2的过程称为（）。 A、自发辐射 B、受激吸收 C、受激辐射 D、非辐射复合。
9、在保证系统的误码率指标要求下，测指接收机的最低输入光功率为外0.1uW．则该接收机的宽松博大（）
A、-30dBm B、-40dBm C、-20dBm D、-10dBm
10、EDFA泵涌光源的典型工作波长是（）。
A、0.85um B、0.98um C、1.31um D、1.55um 第二部分非选择题
二、填空题：（本大题共20小题，每小题1分，共20分）。 11、光纤通信就是利中光波作为载频和 的一种通信方式。
12、在光纤通信系统中起主导作用的是 、光电检测器和光纤三种部件。 13、在光纤数字通信系统中，接收光端机的主要作用是 。 14、薄膜波导中异的基模是 。
15、在薄膜波导中，所谓导波截止是指入射波在薄膜与衬底（或敷层）分界面上的 被破坏了。
16、目前，通信用的光纤绝大多数是由 材料构成的。 17、所谓弱导波光纤是指包层和纤芯的折射率 的光纤。
18、渐变型光纤中，子午光线的自聚焦是光纤中不同的光射线具有 的现象。
19、光纤数字通信系统中，误码性能和 是传输性能中的两个主要指标。 20、光定向耦合器按其结构不同可分分为棱境式和 两类。
21、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 和信号帧结构。
22、PDH信号“组装”为标准的同步会传输模块STM-N，主要步骤是：映射、 、复用。
23、STM-1帧结构中信息净负荷位置在1～9行中的第 列。 24、一般要求光发射机的消光比小于 。 25、光发射机主要包括 两大部分。
26、光接收机中的雪崩光电二极管引入的噪声是： 光检测器的暗电流噪声和雪崩管倍增躁声。
27、光接收机的自动增益控制的作用是 光接收机的动态范围。
28、目前已应用的光放大器可以分为以下两类：a半导体光放大器；b. 。 29、掺饵光纤放大器的工作波长处在 波长范围。 30、LD一般适用于 的光纤通信系统。
三、名词解释题：（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 31、时延
32、单位间隔（UI） 33、激光器的中心波长 34、光放大器的噪声指数 35、雪崩倍增因子
四、画图题：（本大题共2小题，第1小题5分，第2小题10分，共15分） 36、画出LED模拟信号的直接调制原理图。
37、请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简要说明各所填方框的主要功能。
五、简答题：（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
38、光纤色散主要可分为那几种？色散对光纤通信会产生什么影响？ 39、光纤通信对半导体发光器件有哪些基本要求？
40、为什么数字光接收机的接收光功率需要一定的动态范围？ 41、设计光纤通信系统时应对哪些部件进行选择？ 六、计算题（本大题共有2小题，每小题10分，共20分） 42、已知渐变型光纤纤芯的折射率分布为 ____________ n(r)=n(0)\\/1-2△(r/a)2
求：光纤的本地数值孔径NA（r）。
43、已知某光纤通信系统的光纤损耗为0.5dB/km,光源的入纤功率为0.5mW～0.8mW，光纤的平均接头损耗为0.1dB/km,接收机灵敏度为-36dBm～-38dBm,设计要求系统富余度dB，求系统可以达到最大无中继传输距离。 全国2001年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338
一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求 的，请将正确选项前的字母填在题干的括号内。每小题1分，共10分。) 1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入射角θ1必须满足 ( )
A.θ1>θC13 B.θ1<θC12 C.90°>θ1>θC12 D.90°>θ1>θC13 2.薄膜波导中的单模传输条件为( )
A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0) B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0) C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1) D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1) 3.光纤相对折射指数差的定义为( ) A.Δ=n1－n2 B.Δ=n2－n1
C.Δ=(n21－n22)/2n21 D.Δ=(n21－n22)/n21 4.阶跃型光纤中，导模的传输条件为( ) A.V
6.随着激光器温度的上升，其输出光功率会( ) A.减少 B.增大
C.保持不变 D.先逐渐增大，后逐渐减少
7.在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏 度( )
A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用
8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为( ) A.光中继器的接收光功率 B.电源的电压
C.光缆线路的色散特性 D.光纤通信系统的误码性能 9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( )
A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声 D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 10.表示光放大器放大能力的特性指标是( ) A.功率增益 B.带宽 C.输出饱和功率 D.噪声系数 二、填空题(每小题1分，共20分)
1.利用光波作为载波的通信方式称为___________。
2.光纤通信的主要优点有：a.__________；b.传输损耗小；c.抗电磁干扰 能力强；d.资源丰富。
3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是___________。 4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三层介质构成。
5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1xd－2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义是 表示薄膜波导中的导波具有___________特性。
6.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和___________两 类。
7.在阶跃型光纤中，当导波远离截止时，导波的光能量将完全集中在 ___________中。
8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM－N，主要步骤是： _________、定位、复用。
9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用___________方式来传输监控信 号。
10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz·km，距离带宽系数q=0.5，用这种光
纤构成16km的光中继段，则该中继段的总带宽为___________。 11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了 ___________。
12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，___________列。 13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________。 14.光发射机的输出光功率通常是指___________。
15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在环境温度变化或器件老化的过程 中，稳定度要求在___________范围内。
16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦结构；b.___________结构；c. 双向泵浦结构。
17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主要作用是___________。 18.___________和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。 19.EDFA泵浦光源的工作波长约为___________或1.48μm。
20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率η=70%，一个光子的能量为2.24× 10－19焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。问该光电二极管的响应度 为___________。
三、名词解释题(每小题3分。共15分) 1.光纤的子午面 2.EDFA的输出饱和功率 3.受激辐射 4.输入抖动容限 5.光接收机的动态范围
四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分) 1.画出LD数字信号的直接调制原理图。
2.请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简述填入的各部分的 功能。
五、简答题(每小题5分，共20分)
1.在渐变型光纤中，子午光线轨迹的形状与哪些因素有关? 2.半导体发光二极管的主要特点是什么? 3.简述光衰减器在光通信中的应用。 4.什么是光电检测器的量子噪声? 六、计算题(每小题10分，共20分)
1.已知阶跃型光纤的n1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm， 求：(1)当纤芯半径a=25μm时，此光纤中传输的导模数M? (2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大?
2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW，光纤损耗为 0.5dB/km，光纤平均接头损耗为0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率 为32μW,光接收机的动态范围可达19dB，系统富余度7dB。试核算在无中 继传输距离分别为15km、40km、60km情况下，该系统能否正常工作? 全国2001年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题参考答案 课程代码：02338
一、单项选择题(每小题1分，共10分)
1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.A 8.C 9.D 10.A 二、填空题(每小题1分，共20分)
1.光通信 2.传输频带宽，通信容量大 3.将电信号变换成光信号 4.薄膜 5.横向谐振 6.斜光线 7.光纤的纤芯 8.映射 9.时分复用 10.250MHz 11.开销比特(或管理比特) 12.270×N
13.激活物质(或增益物质) 14.耦合进光纤的功率(或入纤功率) 15.5%～10% 16.反向泵辅 17.延长中继距离 18.灵敏度 19.0.98μm 20. 0.5A/W 三、名词解释(每小题3分，共15分) 1.通过光纤轴线的平面。
2.当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值，它表示EDFA的最大输 出功率。
3.处于高能级E2的电子，在受到外来能量为hf=(E2－E1)的光子激发 的情况下，跃迁到低能级E1，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过 程称为受激幅射。
4.是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。 5.在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率 (用dBm表示)和最大允许输入光功率(用dBm表示)之差(dB) 四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分) 1.LD数字信号的直接调制原理图为： P
O I
2.补全的强度调制数字光接收机的方框图如下：
各部分的功能：
光电检测器：将接收到的光信号转变为电信号。 均衡器：将放大后的信号均衡为无码间干扰的升余弦波形。 判决器：将均衡器输出的信号判为“1”或“0”码。 自动增益控制电路：利用电反馈环路来控制主放大器的增益。 五、简答题(每小题5分，共20分)
1.从子午光线的轨迹方程可知，子午光线轨迹的形状与光纤的折射率 分布n(r)、光线的初始条件n(0)和N0(N0－cosθz0)有关。 2.a.光谱较宽；
b.P－I曲线的线性较好； c.与光纤的耦合效率低； d.寿命长； e.温度特性较好。
3.当输入光功率超过某一范围时，应用光衰减器对输入信号进行一定 程度的衰减，可以使光接收机不产生失真，或满足在光线路中进行某种测 试的需要。
4.由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。大量的光量 子是随机的。因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统 计平均值的附近浮动而产生的噪声。 六、计算题(每小题10分，共20分) 1.(1)v=n1a M= =n21a2
=(1.51)2×(25)2× =778
(2)阶跃光纤单模传输条件为0 0 pmax=101g(32×10－3)=－15 dBm PT=101g2=3 dBm 已知 D=19 dB α=0.5 dB/KM α1=0.1 dB/KM M=7 dB 根据动态范围的定义： D=Pmax－Pmin 得 Pmin=Pmax－D=－15－19=－34 dBm 由 PT=Pmin+Lmax(α+α1)+M 得 Lmax=(PT－Pmin－M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50 Km Lmin=(PT－Pmax－M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3 Km ∴18.3 显然在无中继传输距离为40Km的情况下，系统能正常工作；在 15Km、60Km的情况下系统不能正常工作。 浙江省2002年1月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分) 1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带宽 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1< A.大部分集中在纤芯，小部分在包层 B.大部分集中在包层，小部分在纤芯 C.都集中在包层中，纤芯中没有 D.都集中在纤芯中，包层中没有 4.下列哪一种吸收属于光纤的本征吸收?( ) A.SiO2的吸收 B.OH-的吸收 C.Cu2+的吸收 D.V3+的吸收 5.下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( ) A.光纤的损耗可能发生变化 B.光源的输出功率可能发生变化 C.系统可能传输多种业务 D.光接收机可能工作在不同系统中 6.光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 7.光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 8.下列哪一个不是SDH网的特点( ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 9.映射是指( ) A.支路信号装入C的过程 B.支路信号适配装入VC的过程 C.VC和TU指针构成TU的过程 D.N个STM-1同步复用进STM-N的过程 10.目前EDFA采用的泵浦波长是( ) A. 0.85μm和1.3μm B. 0.85μm和1.48μm C. 0.98μm和1.48μm D. 0.98μm和1.55μm 二、填空题(每小题1分，共20分) 1.今后光纤通信的发展主方向是________。 2.由公式求得介质薄膜波导的导波模数量m=1.31，该波导中可传输的模式有_______。 3.在多模光纤中，纤芯的半径越_______，可传输的导波模数量就越多。 4.光缆由缆芯、_______和外护层组成。 5.激光振荡器必须包括增益介质、激励源和_______。 6.对LD的直接调制将导致_______，限制光纤通信系统的传输速率和容量。 7.LD属于受激发射发光，而LED属于_______发光。 8.APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为_______。 9.限制光接收机灵敏度的主要因素是_______。 10.光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是_______。 11.在mBnB编码过程中不使用的码组称为_______。 12.数字光纤通信系统的抖动常用_______作单位来描述。 13.造成光纤中传输的光波信号出现畸变的重要原因是_______。 14.激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的_______ 15.由于_______的存在，将导致光波的偏振状态沿光纤长度变化。 16.数字光纤通信系统的抖动是指数字信号的_______与其理想时间位置的短时间偏离。 17.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为_______。 18.在SDH网中，为了网络的OAM，在SDH的帧结构中设置了段开销和_______。 19.EDFA_______(能/不能)对1.3μm的光信号进行放大。 20.EDFA在光纤通信系统中的作用包括作前置放大器、作功率放大器和_______。 三、名词解释题(每小题3分，共15分) 1.光纤的数值孔径2.偏振3.网络自愈4.光波模式5.暗电流 四、画图题(第1题10分，第2题5分，共15分) 1.画出典型的数字光纤通信系统接收端机的原理框图。 2.画出双向泵浦式EDFA的结构框图。 五、简答题(每小题5分，共20分) 1.简述扰码的作用。 2.简述光接收机中均衡器的作用。 3.简述光纤模拟通信系统中的预失真补偿原理。 4.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件。 六、计算题(每小题10分，共20分) 1.已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。 a.光纤浸没在水中(n0=1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角； b.光纤放置在空气中，求数值孔径。 2.一个二进制光纤传输系统采用LD发射机，工作波长为1.55μm，耦合入光纤的光功率为0dBm。单模光纤在该波长处的衰减系数α=0.2dB/km。假设光接收机灵敏度NR=1000个光子/比特。若忽略色散的影响，当系统传输速率为2.5Gbit/s时，确定系统能提供的最长传输距离。(h=6.626×10-34J·S) 浙江省2002年1月高等教育自学考试 光纤通信原理试题参考答案 课程代码：02338 一、单项选择题(每小题1分，共10分) 1.B 2.A 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.D 9.B 10.C 二、填空题(每空1分，共20分) 1.扩大通信容量 延长中继距离 2.TE0，TE1，TM0，TM1 3.大 4.加强元件(或加强芯) 5.光学谐振腔(或激光腔) 6.激光器动态谱线增宽(或激光器光谱加宽) 7.自发辐射 8.倍增噪声 9.噪声 10.通过光缆中附加的金属导线传输 11.禁字 12.UI(或码元时隙) 13.光纤色散 14.阈值条件 15.双折射 16.有效瞬间 17.2.488Gbit/s(或2488.32Mbit/s) 18.通道开销(或路开销) 19.不能 20.作中继器 三、名词解释(每小题3分，共15分) 1.光纤的数值孔径是表示光纤捕获光射线能力的物理量。 2.偏振是指场矢量的空间方位。 3.网络自愈是指在无需人为干预，网络在极短时间内从失效故障状态自动恢复传输所携的业务。 4.光波模式是指能够独立存在的电磁场的结构形式。 5.由于热激励、宇宙射线或放射性物质的激励，光电检测器在无光情况下仍有电流输出，这种电流称为暗电流。 四、画图题(第1题10分，第2题5分，共15分) 1. 典型的数字光纤通信系统接收端机的原理框图如下 2. 双向泵浦式EDFA的结构框图如下 五、简答题(每小题5分，共20分) 1.答：扰码的作用是有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，达到“0”、“1”等概率出现。 2.答：均衡器的作用是使经过其处理后的信号波形成为有利于判决的波形。 3.答：在光纤模拟通信系统中，由于光源P-I曲线非线性导致输出光信号出现失真。 为了对这种失真进行补偿，在系统中加入预失真电路，它使调制信号预先产生一个与该失真特性相反的失真，从而补偿P-I曲线非线性的影响。 4.答：码型选择应满足的主要条件为应避免出现长连“0”或长连“1”，能进行不中断业务的误码监测，尽量减少码流中直流分量的起伏。 六、计算题(每小题10分，共20分) 1.解： a.见右图，由折射定律可得 n0sinα=n1sinβ （1） n1sin(90°-β)=n2sinγ （2） 要使光波能在光纤中传输，右图中的A点必须满足全反射条件。因此，当 γ=90°时，式(2)变为 cosβ= (3) 由式(1)和式(3)联立可得 sinα= (4) 将题中已知参量代入式(4)，得到 sinα= ∴α≈13.06° 即光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大 接收角为13.06°。 b.光纤放置在空气中，则n0=1 NA= 2.解： 根据光纤衰减系数的定义 α= (1) 式(1)中L为光纤长度，PT和PR分别为系统发射和接收到的平均功率。 ∵ PR=NRRbhυ (2) 式中Rb表示系统传输速率，υ表示光波频率。 将式(2)代入式(1)，经变换后得 L= （3） 将题中已知参量代入式(3)，得到 L= 即系统能提供的最长传输距离约为175公里。 全国2002年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 第一部分 选择题 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1．薄膜波导中，导波的特征方程为（ ） A. B. C. D. 2．在薄膜波导中，导波的横向相位常数kx=（ ） A. B. C. D. 3．阶跃光纤中，子午线在包层和纤芯分界面上形成全反射的条件为（ ） A. ≥ B. < C. ≥ D. < 4．光中继器中均衡器的作用是（ ） A.放大 B.消除噪声干扰 C.均衡成矩形脉冲 D.均衡成有利于判决的波形 5．表示光纤色散程度的物理量是（ ） A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 6．STM-1每秒可传的帧数是（ ） A.8000 B.4000 C.2000 D.1000 7．处于高能级E2的电子，在未受外界激发的情况下，自发地跃迁到低能级E1，从而发射出一个能量为hf（=E2-E1）的光子的过程称为（ ） A.自发辐射 B.受激吸收 C.受激辐射 D.非辐射复合 8．目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是（ ） A.半导体光放大器 B.掺铒光纤放大器 C.拉曼光纤放大器 D.布里渊光纤放大器 9．通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是（ ） A.光纤色散 B.光接收机噪声 C.光纤衰减 D.暗电流 10．EDFA中用于降低放大器噪声的器件是（ ） A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器 第二部分 非选择题 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共计20分） 11．光纤通信就是利用光波作为 和光纤作为传输媒质的一种通信方式。 12．在光纤通信系统中起主导作用的是光源、光电检测器和 三种部件。 13．强度调制—直接检测通信系统通常是指数字编码、并在光波上进行 的系统。 14．在薄膜波导中，可能产生的三种类型的波是导波、 和敷层辐射模。 15．薄膜波导中，模式的含义是薄膜波导中能够独立存在的 。 16．在光纤中，子午线光线是指 的光线。 17．单模光纤是指在给定的工作波长上，只传输 的光纤。 18．STM-1帧结构中管理单元指针位置在1~9列中的第 行。 19．SDH传输网中信号传输特点一是同步传输；二是 。 20．SDH中STM-N的速率是 。 21．LD和LED都属于半导体器件，它们的共同特点是： 。 22．目前数字光纤通信最常用的调制方式是 。 23．EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦结构；b.反向泵浦结构c. 结构。 24．EDFA的噪声系数F定义为 。 25．光发射机中， 的作用是使光源不至因通过过大电流而损坏。 26．光纤放大器包括以下两种：a.非线性光纤放大器；b. 。 27．已知某Ge光电二极管响应度为0.5A/W，一个光子的能量为1.28 J，电子电荷量为1.6 C。问该光电二极管的量子效率为 。 28．光接收机的灵敏度和 是光接收机的两个重要特性指标。 29．光纤通信系统的监控信号除借助光缆中的金属导线传输外，还可利用 来传输。 30．光定向耦合器按其结构不同可分为棱镜式和 两类。 三、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共计15分） 31．光纤中的导波基模 32．同步复接 33．半导体激光器的阈值电流 34．mB1H码 35．光接收机的灵敏度 四、画图题（本大题共2小题，第1小题5分，第2小题10分，共计15分） 36．图示光与物质相互作用的三个基本物理过程，即自发辐射、受激吸收和受激辐射。 37．请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简述各补填部分的功能。 五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共计20分） 38．何谓单模光纤的截止波 ？在阶跃型光纤中 的计算公式是什么？ 39．半导体激光器产生激光的机理是什么？ 40．在数字光纤通信系统中线路码型应满足哪些条件？ 41．什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应？ 六、计算题（每小题10分，共计20分） 42．在阶跃型光纤中，已知纤芯半径a=4 ，纤芯折射率n1=1.49，相对折射率差 ，工作波长 ，并且已求出导波归一化径向相位常数U=1.529。 求：（1）归一化径向衰减常数W； （2）轴向相位常数 43．设某工程采用单模光纤通信系统，其光发射机光源的入纤光功率为1mW，接收机灵敏度为-38dBm，全程光纤接头损耗为5dB，系统富余度为6dB，若系统中继传输距离为60Km，则该系统的光纤每公里损耗为多少？ 浙江省2003年1月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 一、填空题(每空1分，共20分) 1. 光纤通信系统的工作波长为1.31μm，则其对应的频率为___________。 2. 对于带宽为100MHz·km的光纤，说明50km容许传送___________带宽的信号。 3. 在薄膜波导结构中，___________的折射指数最大。 4. 磁场矢量与分界面平行的平面波为___________。 5. 瑞利散射损耗随___________的增加而急剧下降。 6. 在弱导波光纤中，有___________个简并模式存在。 7. 当V→Vc时，光纤中能量大部分处于___________中。 8. 渐变型光纤中不同射线，具有相同轴向速度的现象，称为___________现象。 9. 半导体激光器的阈值条件为___________。 10. 发光二极管与激光器的主要区别是在其内部没有___________。 11. 异质结激光器是通过加异质材料，从而对载流子和___________两个方面进行限制，降低了阈值电流。 12. 光发射机的消光比Ext为___________。 13. 在半导体激光器中P—I曲线中，当驱动电流I小于阈值电流It时，激光器发出的是___________。 14. PIN光电二极管在一定的反向偏压下，耗尽层遍及整个I层区。该层的加宽，使得___________提高。 15. 入射到光检测器的光功率为1nW，光波长为1.3μm，每秒到达光检测器的光子数为___________。 16. 在数字光纤通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使___________降低。 17. 线路码型、工作波长范围、发送平均光功率范围、光源谱线宽度、最小消光比和最小接收灵敏度等，统称___________。 18. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为___________。 19. 在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1—9N列第___________行的区域中。 20. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作___________使用。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分) 1. 导波在薄膜波导的( )中传输。 A. 薄膜和衬底 B. 薄膜和敷层 C. 衬底和敷层 D. 薄膜 2. 阶跃光纤中导模数量约为( ) A. B. C. D. 3. 工作波长位于( )附近的单模光纤，可以获得最低损耗。 A. 0.85μm B. 1.31μm C. 1.55μm D. 1.27μm 4. 只有当激光器的注入电流大于阈值后，谐振腔里的增益才大于损耗，此时产生( ) A. 自发辐射 B. 瑞利散射 C. 受激吸收 D. 受激辐射 5. 关于半导体光源和半导体光电检测器的偏置电压表述，正确的是( ) A. 均为正向偏置 B. 均为反向偏置 C. 前者正偏，后者反偏 D. 前者反偏，后者正偏 6. 量子噪声是光电检测器( )的一种噪声。 A. 可以避免 B. 不可避免 C. 可控制 D. 不可控制 7. 下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( ) A. 光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B. 光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C. 光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D. 光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 8. 在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用时，需要( )来完成。 A. 光衰减器 B. 光隔离器 C. 光耦合器 D. 光纤连接器 9. 在SDH网中任何等级的STM传输一帧所有的时间均为( ) A. 125ns B. 125μs C. 125ms D. 125s 10. EDFA和激光器的基本构成中都有( ) A. 光学谐振腔 B. 泵浦源 C. 掺铒光纤 D. 光隔离器 三、名词解释(每小题3分，共15分) 1. 散射损耗 2. 材料色散 3. 粒子数反转分布 4. 倍增噪声 5. 劣化分 四、简答题(第1、2小题各5分，第3小题4分，第4小题6分，共20分) 1. 为什么弱导波光纤可以用标量近似法? 2. 光发射机中发送盘的作用是什么?其组成部件有哪些? 3. 光纤通信系统的总脉冲上升时间由哪些上升时间构成? 4. 简述SDH网的基本特点。 五、画图题(第1小题7分，第2小题8分，共15分) 1. 画出掺铒光纤放大器的结构示意图。 2. 画出数字光接收机的组成方框图。 六、计算题(每小题10分，共20分) 1. 由全反射条件推导光纤导波传输常数的变化范围。 2. 已知工作于1.3μm的单模光纤通信系统的参数为： 来自激光发送模块的平均功率 -3dBm 光纤损耗 0.4dBkm-1 接头损耗 0.1dBkm-1 发送和接收模块处的连接器损耗 1dB/只 APD接收器所需的平均功率 35Mbits-1(BER10-9)时 -55dBm 400Mbits-1(BER10-9)时 -44dBm 富余量 7dB 计算： (1)35Mbits-1(BER10-9)工作时的最大中继距离。 (2)400Mbits-1(BER10-9)工作时的最大中继距离。 1999101.弱导波光纤 .纤芯折射率n1和包层折射率n2近似相等,且n1>n2的光纤。 2.网络节点接口(NNI) .指传输设备和网络节点间的接口。 3受激吸收 .在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf=（E2-E1），而跃迁到高能级E2的过程称为受激吸收。 4.mBnB码.又称分组码，它是把输入信号码流中每m比特码分为一组，然后在相同时隙内变换为n比特，且n>m。 5.光电检测器的响应时间指半导体光电检测器产生的光电流跟随入射光信号变化快慢的程度。 1.阶跃型光纤中，导波特性参数U和W的名称和计算公式分别是什么？. 答：U=a\\/k20n21-β2,U称为导波的径向归一化相位常数 __________ W=a\\/β2θk20n21,W称为导波的径向归一化衰减常数 2.激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？答：当激光器光学谐振腔中的工作物质在泵浦源的作用下变成增益物质后有了放大作用。被放大的光在谐振腔的两个互相平行的反射镜面间来回反射，进一步得到放大。但在这一过程中也要消耗一部分光能（腔内损耗和反射镜损耗）。当放大足以抵消损耗时，激光器就形成激光振荡。 3.简述光隔离器的主要作用和要求。 .答：光隔离器的主要作用是只允许正向光信号通过，阻止反向光返回；对光隔离器的主要要求是插入损耗低，隔离性能好。 4.在数字光接收机电路中，为什么要采用均衡器？.答:在数字光纤通信系统中,送到发送光端机进行调制的数字信号是一系列矩形脉冲,具有无穷的带宽.这种脉冲从发送光端机输出 后要经过光纤、沅电检测器、放大器等部件，这些部件的带宽却是有限的。这样，矩形脉冲频谱中只有有限的频率分量可以通过，从接收机主放大器输出的脉冲形状不再会是矩形的了。将可能出现很长的拖尾，这种拖尾现象将会使前、后码元的波形重叠产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码。因此，在数字光接收机电路中，要采用均衡器。 2000-4 31、时延 ：单一载频f0当光频很高，相对调制带宽很窄时，其速度伟群速vg，则它传输每一单位长度时，所需要得时间t就乘坐每单位长度的时延。 32、单位间隔（UI） 一个码元时隙为一个单位间隔，一个ui是一个比特传输信息所占的时间。 33、激光器的中心波长：光谱曲线最高点所占的波长。 34、光放大器的噪声指数f＝放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比 35、雪崩倍增因子g＝Im/Ip有雪崩倍增时光电流的平均值 无雪崩倍增时光电流的平均值 38、光纤色散主要可分为那几种？色散对光纤通信会产生什么影响？材料色散、波导色散、模式色散。会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样限制了通信容量。因此使用制造优质的色散小的光纤对增加通信系统的通信容量和加大传输距离是非常重要的。 39、光纤通信对半导体发光器件有哪些基本要求？p102a ld发光波长符合三个的损耗窗口0。85 1。31 1。55 b能长时间连续工作足够的输出光功率 c与光纤的偶合效率高d光源普线宽度窄e寿命长工作稳定。 40、为什么数字光接收机的接收光功率需要一定的动态范围？因为当环境变化时，光纤的损耗将产生变化；随着时间的增长，光源输出功率亦将变化也可能因一个按标准化设计的光接收机工作在不同的系统中，从而引起接收关功率不同。因此要求一个动态范围。 41、设计光纤通信系统时应对哪些部件进行选择？p157工作波长、光源、光电检测器、光导纤维 2001101.光纤的子午面 .通过光纤轴线的平面。 2.EDFA的输出饱和功率2.当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值，它表示EDFA的最大输出功率。 3.受激辐射.处于高能级E2的电子，在受到外来能量为hf=(E2－E1)的光子激发的情况下，跃迁到低 4.输入抖动容限 是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。 5.光接收机的动态范围在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率 (用dBm表示)和最大允许输入光功率(用dBm表示)之差(dB) 1.在渐变型光纤中，子午光线轨迹的形状与哪些因素有关? .从子午光线的轨迹方程可知，子午光线轨迹的形状与光纤的折射率分布n(r)、光线的初始条件n(0)和N0(N0－cosθz0)有关。 2.半导体发光二极管的主要特点是什么? 2.a.光谱较宽； b.P－I曲线的线性较好； c.与光纤的耦合效率低； d.寿命长； e.温度特性较好 3.简述光衰减器在光通信中的应用。 .当输入光功率超过某一范围时，应用光衰减器对输入信号进行一定程度的衰减，可以使光接收机不产生失真，或满足在光线路中进行某种测试的需要。 4.什么是光电检测器的量子噪声? 由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。大量的光量子是随机的。因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统计平均值的附近浮动而产生的噪声 2002011.光纤的数值孔径2.偏振3.网络自愈4.光波模式5.暗电流 1.光纤的数值孔径是表示光纤捕获光射线能力的物理量。 2.偏振是指场矢量的空间方位。 3.网络自愈是指在无需人为干预，网络在极短时间内从失效故障状态自动恢复传输所携的业务。 4.光波模式是指能够独立存在的电磁场的结构形式。 5.由于热激励、宇宙射线或放射性物质的激励，光电检测器在无光情况下仍有电流输出，这种电流称为暗电流。 1.简述扰码的作用答：扰码的作用是有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，达到“0”、“1”等概率出现。 2.简述光接收机中均衡器的作用。 答：均衡器的作用是使经过其处理后的信号波形成为有利于判决的波形。 3.简述光纤模拟通信系统中的预失真补偿原理。 答：在光纤模拟通信系统中，由于光源P-I曲线非线性导致输出光信号出现失真。 为了对这种失真进行补偿，在系统中加入预失真电路，它使调制信号预先产生一个与该失真特性相反的失真，从而补偿P-I曲线非线性的影响。 4.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件。 .答：码型选择应满足的主要条件为应避免出现长连“0”或长连“1”，能进行不中断业务的误码监测，尽量减少码流中直流分量的起伏。 200210 31．光纤中的导波基模：在薄膜波导中TE0模的截止波长最长TE0是薄膜波导的基模。 32．同步复接 33．半导体激光器的阈值电流：对半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时输出光功率将急剧增加这时将产生激光振荡。该电流称为阈值电流。 34．mB1H码 35．光接收机的灵敏度是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给订的误码率指标条件下，接收机接收微弱心好的能力。 38．何谓单模光纤的截止波 ？在阶跃型光纤中 的计算公式是什么？p65 归一化截止频率Vc=GEN2delta n1 a 2pai/lanmuta对应着归一化截止频率的波长为截止波长。 39．半导体激光器产生激光的机理是什么？工作物资在泵浦源的作用下发生粒子数反转分布，成为激活物资，从而有光的放大作用，激活物资和光学谐振腔时产生激光振荡的必要条件。 40．在数字光纤通信系统中线路码型应满足哪些条件？1避免在信码流中出现全0和全1；2能进行不中断业务的误码检测；3尽量减少信码流中直流分量的起伏。 41．什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应？p120 200301 1. 散射损耗：由于光纤地材料、折射指数分布等的 缺陷或不均匀，使光纤中传导地光散射而产生的损耗 2. 材料色散是由于材料本身地 折射率随频率而变化，使得信号各频率成分的群速不同引起地色散 3. 粒子数反转分布 粒子数反常态地分布即高能级上地粒子密度n2大于低能级上的粒子密度n1 4. 倍增噪声：随机性的电流起伏带来的附加噪声 5. 劣化分：每分钟的误码率劣于门限值 1. 为什么弱导波光纤可以用标量近似法?p40 2. 光发射机中发送盘的作用是什么?其组成部件有哪些?p114 完成将电信号转换成光信号，并将光信号送入光纤的任务。驱动、自动光功率控制和自动温度控制电路；其他保护电路检测电路（光源国流保护电路 无光告警电路LD偏流告警） 3. 光纤通信系统的总脉冲上升时间由哪些上升时间构成?p160光发射机的 中继段光线的 光接收机的。 4. 简述SDH网的基本特点。P170 A有一系列sdhNE组成（线路系统 同步复用器 分插复用器 同步数字交叉连接器）b全世界同一的接口标准c一套标准化的信息结构等级STM-Nd安排丰富的管理比特 e兼容pdh两种速率 f采用同步复用方式和复用块结构有利于提取低速支路信号。 全国2001年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题 课程代码：02338 一、单项选择题(在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干的括号内。每小题1分，共10分。) 1.在薄膜波导的薄膜中形成导波的条件是平面波的入射角θ1必须满足 ( ) A.θ1>θC13 B.θ1<θC12 C.90°>θ1>θC12 D.90°>θ1>θC13 2.薄膜波导中的单模传输条件为( ) A.λc(TE0)<λ0<λc(TM0) B.λc(TM0)<λ0<λc(TE0) C.λc(TE1)<λ0<λc(TM1) D.λc(TM0)<λ0<λc(TE1) 3.光纤相对折射指数差的定义为( ) A.Δ=n1－n2 B.Δ=n2－n1 C.Δ=(n21－n22)/2n21 D.Δ=(n21－n22)/n21 4.阶跃型光纤中，导模的传输条件为( ) A.V C.V>Vc D.V>0 5.STM－4每秒可传输的帧数是( ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 6.随着激光器温度的上升，其输出光功率会( ) A.减少 B.增大 C.保持不变 D.先逐渐增大，后逐渐减少 7.在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( ) A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 8.在下列选项中，光纤通信的监控系统不能监控的项目为( ) A.光中继器的接收光功率 B.电源的电压 C.光缆线路的色散特性 D.光纤通信系统的误码性能 9.光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为( ) A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声 D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 10.表示光放大器放大能力的特性指标是( ) A.功率增益 B.带宽 C.输出饱和功率 D.噪声系数 二、填空题(每小题1分，共20分) 1.利用光波作为载波的通信方式称为___________。 2.光纤通信的主要优点有：a.__________；b.传输损耗小；c.抗电磁干扰能力强；d.资源丰富。 3.在光纤数字通信系统中，发送光端机的主要作用是___________。 4.薄膜波导由___________、衬底和敷层三层介质构成。 5.薄膜波导中，导波的特征方程2k1xd－2Φ12－2Φ13=2mπ的物理意义是表示薄膜波导中的导波具有___________特性。 6.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和___________两类。 7.在阶跃型光纤中，当导波远离截止时，导波的光能量将完全集中在___________中。 8.PDH信号“组装”为标准的同步传输模块STM－N，主要步骤是：_________、定位、复用。 9.使用8B1H线路码型的光端机设备可用___________方式来传输监控信号。 10.已知光纤单位长度的带宽为1GHz·km，距离带宽系数q=0.5，用这种光纤构成16km的光中继段，则该中继段的总带宽为___________。 11.SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了___________。 12.SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，___________列。 13.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________。 14.光发射机的输出光功率通常是指___________。 15.对光源输出光功率稳定度的要求是：在环境温度变化或器件老化的过程中，稳定度要求在___________范围内。 16.EDFA的泵浦结构方式有：a.同向泵浦结构；b.___________结构；c.双向泵浦结构。 17.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主要作用是___________。 18.___________和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。 19.EDFA泵浦光源的工作波长约为___________或1.48μm。 20.已知某Si－PIN光电二极管量子效率η=70%，一个光子的能量为2.24×10－19焦耳，电子电荷量为1.6×10－19库仑。问该光电二极管的响应度为___________。 三、名词解释题(每小题3分。共15分) 1.光纤的子午面 2.EDFA的输出饱和功率 3.受激辐射 4.输入抖动容限 5.光接收机的动态范围 四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分) 1.画出LD数字信号的直接调制原理图。 2.请补全下面的强度调制数字光接收机的方框图，并简述填入的各部分的功能。 五、简答题(每小题5分，共20分) 1.在渐变型光纤中，子午光线轨迹的形状与哪些因素有关? 2.半导体发光二极管的主要特点是什么? 3.简述光衰减器在光通信中的应用。 4.什么是光电检测器的量子噪声? 六、计算题(每小题10分，共20分) 1.已知阶跃型光纤的n1=1.51,Δ=0.01，工作波长λ=0.85μm， 求：(1)当纤芯半径a=25μm时，此光纤中传输的导模数M? (2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多大? 2.已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为2mW，光纤损耗为0.5dB/km，光纤平均 接头损耗为0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率为32μW,光接收机的动态范围可达19dB，系统富余度7dB。试核算在无中继传输距离分别为15km、40km、60km情况下，该系统能否正常工作? 全国2001年10月高等教育自学考试 光纤通信原理试题参考答案 课程代码：02338 一、单项选择题(每小题1分，共10分) 1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.A 8.C 9.D 10.A 二、填空题(每小题1分，共20分) 1.光通信 2.传输频带宽，通信容量大 3.将电信号变换成光信号 4.薄膜 5.横向谐振 6.斜光线 7.光纤的纤芯 8.映射 9.时分复用 10.250MHz 11.开销比特(或管理比特) 12.270×N 13.激活物质(或增益物质) 14.耦合进光纤的功率(或入纤功率) 15.5%～10% 16.反向泵辅 17.延长中继距离 18.灵敏度 19.0.98μm 20. 0.5A/W 三、名词解释(每小题3分，共15分) 1.通过光纤轴线的平面。 2.当饱和增益下降3dB时所对应的输出功率值，它表示EDFA的最大输出功率。 3.处于高能级E2的电子，在受到外来能量为hf=(E2－E1)的光子激发的情况下，跃迁到低能级E1，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。 4.是指光纤数字通信系统允许输入脉冲产生抖动的范围。 5.在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最低输入光功率 (用dBm表示)和最大允许输入光功率(用dBm表示)之差(dB) 四、画图题(第1题7分，第2题8分，共15分) 1.LD数字信号的直接调制原理图为： P O I 2.补全的强度调制数字光接收机的方框图如下： 各部分的功能： 光电检测器：将接收到的光信号转变为电信号。 均衡器：将放大后的信号均衡为无码间干扰的升余弦波形。 判决器：将均衡器输出的信号判为“1”或“0”码。 自动增益控制电路：利用电反馈环路来控制主放大器的增益。 五、简答题(每小题5分，共20分) 1.从子午光线的轨迹方程可知，子午光线轨迹的形状与光纤的折射率分布n(r)、光线的初始条件n(0)和N0(N0－cosθz0)有关。 2.a.光谱较宽； b.P－I曲线的线性较好； c.与光纤的耦合效率低； d.寿命长； e.温度特性较好。 3.当输入光功率超过某一范围时，应用光衰减器对输入信号进行一定程度的衰减，可以使光接收机不产生失真，或满足在光线路中进行某种测试的需要。 4.由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。大量的光量子是随机的。因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统计平均值的附近浮动而产生的噪声。 六、计算题(每小题10分，共20分) 1.(1)v=n1a M= =n21a2 =(1.51)2×(25)2× =778 (2)阶跃光纤单模传输条件为0 0 pmax=101g(32×10－3)=－15 dBm PT=101g2=3 dBm 已知 D=19 dB α=0.5 dB/KM α1=0.1 dB/KM M=7 dB 根据动态范围的定义： D=Pmax－Pmin 得 Pmin=Pmax－D=－15－19=－34 dBm 由 PT=Pmin+Lmax(α+α1)+M 得 Lmax=(PT－Pmin－M)/(α+α1)=(3+34－7)/0.6=50 Km Lmin=(PT－Pmax－M)/(α+α1)=(3+15－7)/0.6=18.3 Km ∴18.3 显然在无中继传输距离为40Km的情况下，系统能正常工作；在15Km、60Km的情况下系统不能正常工作。