1、1 光纤通信复习题 一、单项选择题 1.薄膜波导中的单模传输条件为()A.c(TE0)0c(TM0)B.c(TM0)0c(TE0)C.c(TE1)0c(TM1)D.c(TM0)0c(TE1)2.光纤相对折射指数差的定义为()A.=n1n2 B.=n2n1 C.=(n21n22)/2n21 D.=(n21n22)/n21 3.阶跃型光纤中，导模的传输条件为()A.V2.405 C.VVc D.V0 4.STM4 每秒可传输的帧数是(D )A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 5.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
2、 6.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 7.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 2 8.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 9.表示
3、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 10.光纤单模传输条件,归一化频率 V 应满足()AV2.405 BV3.832 DV3.832 11.激光是通过什么产生的？()A.受激辐射 B.自发辐射 C.热辐射 D.电流 12.EDFA 的泵浦光源的典型工作波长为()A.850 nm B.980 nm C.1310 nm D.1550 nm 13.光隔离器的工作原理是:()A基于法拉第旋转的非互易性 B基于多层电介质干涉膜的滤波原理 C基于光栅的衍射原理 D基于圆柱形透镜的聚焦原理 14.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
4、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 15.在激光器中,光的放大是通过:()A光学谐振腔来实现 B泵浦光源来实现 C粒子数反转分布的激活物质来实现 D外加直流来实现 3 16.单模光纤中主要色散是()。多模光纤中主要色散是()。()A波长色散、模式色散 B波长色散 材料色散 C材料色散、偏振模式色散 D偏振模式色散、模式色散 17.目前光纤通信系统中广泛使用的调制检测方式是()A.相位调制相干检测 B.强度调制相干检测 C.频率调制直接检测 D.强度调制直接检测 18.光合波器是:()A将多个光波信号合成一个光波信号在一根光线中传输 B将多路光信号合并成
5、一路光信号在光纤中传输 C将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输 D将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输 19.光纤是利用光的()现象传送光信号的。()A、折射 B、散射 C、全反射 D、辐射 20.光纤的纤芯折射率应()包层折射率,光纤才能导光。()A、大于 B、小于 C、等于 D、大于等于 21.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 22.光纤相对折射指数差的定义为()A.=n1n2 B.=n2n1 C.=(n21n22)/2n21 D.=(n21n22)/n21 23.阶跃型光纤中,某种模式截止时的归一化频
6、率为 Vc,则这种模式形成导模的传输条件为()A.V2.405 C.VVc D.V0 24.随着激光器温度的上升,其输出光功率会()4 A.减少 B.增大 C.保持不变 D.先逐渐增大,后逐渐减少 25.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 26.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
7、电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 27.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 28.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 29.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 30.以下哪一样不是无源光器件。()A、光调制器 B、光纤连接器 C、LED D、光纤耦合器 31.关于 PIN 和 APD 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 3
8、2.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 33.目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是()5 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 34.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.1211nnsin B.1121nnsin C.1121nnsin D.1211nnsin 35.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 36.STM-1
9、 每秒可传的帧数是(A)A.8000 B.4000 C.2000 D.1000 37.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 38.PIN 光电二极管,因无雪崩倍增作用,因此其雪崩倍增因子为。()A.G1 B.G1 C.G1 D.G0 39.光纤通信系统中常用的光源主要有:()A光检测器、光放大器、激光器 B半导体激光器、光检测器、发光二极管 CPIN 光电二极管、激光、荧光 D半导体激光器 LD、半导体发光二极管 40.STM1 中信息净负
10、荷的字节数为。()A.576 B.261 C.2349 D.4608 41.从射线理论的观点看,在阶跃型光纤中,入射子午光线形成导波的条件是:光线在光纤端面上的入射角必须满足的条件为(B)6 A.arcsin12nn B.0arcsin2221nn C.arcsin2221nn D.0arcsin12nn 42.EDFA 的最大输出功率常用()来表示。A.饱和输出功率 B.3dB 饱和输出功率 C.功率增益 D.饱和功 43.光发射机的消光比,一般要求小于或等于()A.5 B.10 C.15 D.20 44.EDFA 中光滤波器的主要作用是()A.降低光放大器输出噪声 B.消除反射光的影响 C
11、.提高光放大器增益 D.使光信号再生 45.为了使雪崩光电二极管正常工作,在其 PN 结上应加()A.高正向偏压 B.低正向偏压 C.低反向偏压 D.高反向偏压 46.不属于无源光器件的是()A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C.光纤连接器 D.光衰减器 47.阶跃型光纤中数值孔径的计算式为()A.21nn B.2a C.2n1 D.21nna 48.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.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少 49.以下指标不是掺铒光纤放大器特性指标的是。()A.功率增益 B.输出饱和功率 C.噪声系数 D.倍增因子 50.下述有关光接收机
12、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 7 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 二、填空题 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.根据 ITU-T 的建议,STM-1 码速率分别=_Mb/s。5.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和_两类。6.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
13、中在_中。7.PDH 信号“组装”为标准的同步传输模块 STMN，主要步骤是：_映射_、定位、复用。8.SDH 网中，为了便于网络的运行、管理等，在 SDH 帧结构中设置了_。9.SDH 的 STMN 是块状帧结构，有 9 行，_列。10.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为_。11.光发射机的输出光功率通常是指_。12.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。13.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。14.掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的主要作用是_。15._和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。16.
14、EDFA 泵浦光源的工作波长约为_或 1.48m。8 17.光接收机中,PIN 光电二极管引入的主要噪声有_噪声和_噪声。18.光隔离器是一种只允许光沿_通过而在_ 阻挡光通过的光无源器件。19.光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是:_,_,_；产生激光的最主要过程是:_。20.光源的作用是将_变换为_。21.光检测器的作用是将_转换为_。22.光中继器实现方式主要有_和_两种。23.光纤传输衰减分为_衰减、_衰减和_衰减。24.光纤数字通信系统中,_性能和_性能是系统传输性能的两个主要指标。25.光纤中的传输信号由于受到光纤的_和_的影响,使得信号的幅度受到衰减,波形出现失真。26.
15、光与物质作用时有_、_和_三个物理过程。27.光纤的主要材料是_,光纤的结构从里到外依次为_、_,其中_部分是用来传导光信号的。28.光纤的传输特性是光纤的_特性、_特性。29.光纤的色散分为_色散_色散和 _ 色散。30.光纤的分类中按传输的模式来分可分为_和_ 光纤,按纤芯的折射率分布的不同来分可分为_和_光纤。31.光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:_,_,_,最低损耗窗口的中心波长是在_。9 32.目前光纤通信所用光波的光波波长范围为_,属于电磁波谱中的_区。33.EDFA 称为_,其实现放大的光波长范围是_。34.光纤通信是以_为传输媒质。以_为载波的通信方式。35.光纤通信
16、系统的长期平均误码率定义为_,反映突发性误码,用_、_两个性能指标来评价。36.单模光纤是指在给定的工作波长上,只传输_的光纤。37.单模光纤的波长色散分为_色散、_色散和_色散。38.mBnB 码又称为_,它是把_。39.PIN 光电二极管,是在 P 型材料和 N 型材料之间加上一层_。40.WDM 技术从传输方向分:有_和_两种基本应用形式。41.在热平衡条件下,一个电子占据一个能量为 E 的能级的概率 f(E)的计算式为_。42.在阶跃型光纤中,_模是最低工作模式,_是第一高阶模。43.在光纤通信系统中光接收机的基本功能是:_。44.在光接收机中,与光电检测器相连的放大器称为_,它是_、
17、_的放大器。45.渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为_现象。46.随着半导体激光器温度的上升,其输出功率会_。47.发光二极管依靠_发光,半导体激光器依靠_ 发光。48.通常用的光纤绝大多数用_材料制成,折射率高的中心部分叫做_折射率稍低的外层称为_。49.阶跃型光纤的单模传输条件是_。10 50.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是_和_。51.工程上光接收机的灵敏度常用_表示,单位是_。52.表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为_,用 _表示。53.对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,这时输出的光为_激光_,这个电流称为 _阈值_ 电流。
18、三、基本概念解释题 1.光纤的子午面 2.EDFA 的输出饱和功率 3.受激辐射 4.光接收机的动态范围 5.数值孔径 6.光纤色散 答：光信号通过光纤传播期间,波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散。7.光接收机的灵敏度 8.抖动 9.波分复用(WDM)10.暗电流 11.光纤的自聚焦现象 12.P-I 曲线 13.雪崩倍增效应 14.电光延迟 15.单模光纤 16.多模光纤 11 17.有源光器件 18.半导体激光器 19.半导体发光二极管 20.半导体光电二极管 21.雪崩光二极管 22.掺铒光纤 四、画图题 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
19、的方框图，并简述填入的各部分的功能。答：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。光纤光信号 前 置 放 大器 主放 大器 电 信 号 解 码2.4解 扰 编 码 输出至 电端机 时钟恢 复电路 光纤光信号 前 置 放 大器 主放 大器 电 信 号 解 码2.4解 扰 编 码 输出至 电端机 时钟恢 复电路 光电检 测 器 自动增 益控制 均 衡 器 判 决 器 12 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。3.画出典型的数字光
20、纤通信系统接收端机的原理框图?4.画出光纤通信系统构成的框图，分析说明各部分的作用。五、简答题 1.半导体发光二极管的主要特点是什么?2.推导光纤数值孔径公式 3.何谓光纤的损耗？光纤的传输损耗有哪几种？4.何谓光纤的色散？光纤的色散有哪几种？5.说明掺铒光纤放大器的光放大原理？6.实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。7.光接收机中主放大器的主要作用是什么？8.无源光器件 9.光源和光检测器 10.掺铒光纤放大器的工作原理 11.掺铒光纤放大器的光路结构 12.EDFA 有三种基本的应用方式 13.光发射机与光接收机 14.光纤通信系统的组成 15.光纤传输特性测量 16.简述光纤的导光传输
21、原理。17.什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？13 六、计算题 1.已知阶跃型光纤的 n1=1.51,=0.01，工作波长=0.85m，求：(1)当纤芯半径 a=25m 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 32W,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?答：2.根据题意可得
22、：pmax=101g(32103)=15 dBm PT=101g2=3 dBm 已知 D=19 dB =0.5 dB/KM 1=0.1 dB/KM M=7 dB 根据动态范围的定义：D=PmaxPmin 得 Pmin=PmaxD=1519=34 dBm 由 PT=Pmin+Lmax(+1)+M 得 Lmax=(PTPminM)/(+1)=(3+347)/0.6=50 Km Lmin=(PTPmaxM)/(+1)=(3+157)/0.6=18.3 Km 18.3L Vc条件的模式都可以在光纤中传输。因为V=2n1a2，所以有：V1=21n1a2=21.55 106 1.5 6 1062 0.00
23、2=2.306 V2=22n1a2=21.31 106 1.5 6 1062 0.002=2.73 V3=23n1a2=20.85 106 1.5 6 1062 0.002=4.21 当1=1.55m时，0Vc(HE11)V1=2.306 2.045Vc(TE01，TM01)，此时光纤中只能传输HE11导波模。当2=1.31m时，2.045Vc(TE01，TM01，HE21)V2=2.73 23.832Vc(HE31,EH11)，此时光纤中只能传输TE01，TM01，HE21和HE11导波模。当1=0.85m时，3.832Vc(HE31，EH11，HE12)V3=4.21 5.136Vc(EH
24、21)，此时光纤中只能传输HE31，EH11，HE12，TE01，TM01，HE21和HE11导波模。故光纤中能传输的导波模有HE31，EH11，HE12，TE01，TM01，HE21和HE11。（2）从（1）中可以看出，波长越短，归一化频率越高，可传输的模式数量就越多，可传输的模式数量与归一化频率的近似关系表达式是 N=12V2(3)归一化频率的值一般还决定了包层传输的功率占总功率的比例,即P包层P总=223V，对于23 光波长为1=1.55m而言，V1=2.306，总功率为P总=1000dBm，则包层传输的功率P包层为 P包层=223V1 P总=223 2.306 1000=408.85 dBm 30.光检测器的响应度 R 表明了光检测器将光信号转化成电信号的效率，现知光检测器的光电流Ip=1.0A，其入射光功率为Pin=1.4286W，则响应度 R 的大小为？
