闽南理工光纤期末复习题目.docx
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闽南理工光纤期末复习题目
(一)、填空。
1、光与物质的相互作用主要有三个过程受激吸引、自发辐射、受激辐射。
2、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率。
3、光检测器的作用是将光信号功率变换为电信号电流。
4、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响,使得信号受到的幅度受到衰减,波形出现失真。
5、光纤的主要材料是Sio2,光纤的结构从里到外依次为纤芯、包层、涂覆层,其中纤芯是用来传导光信号的。
6、光纤的传输特性是光纤的损耗特性、色散特性。
7、光纤的色散分为模式色散、波导色散和材料色散。
8、光纤通信中最常用的三个依损耗窗口的中心波是850nm、1310nm、1550nm。
9、EDFA称为掺饵光纤放大器,其实现放大的光波范围是1.53um~1.56um。
10、光纤通信是以光纤为传媒,以光波为载波的通信方式。
11、随着半导体激光器温度上升,其输出功率会下降。
12、发光二极管依靠自发辐射发光。
半导体激光器依靠受激辐射发光。
13、阶跃型光纤的单模传输条件是
(二)、选择。
1、光纤单模传输条件,归一化频率V应满足(B)。
A、V>2.4048B、V<2.4048C、V>3.832D、V<3.832
2、激光是通过什么产生的(A)。
A、受激辐射B、自发辐射C、热辐射D、电流
3、EDFA的泵浦光源典型工作波长为(D)。
A、850nmB、980nmC、1310nmD、1550nm
4、光隔离器的工作原理是(A)。
A、基于法拉第旋转的非相互性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
5、光隔离器的作用是(B)。
A、调节光信号的功率B、保证光信号的正向传输
C、分离同向传输的各路光信号D、将光线传输的监控信号隔离开
6、在激光器中,光的放大是通过(C)。
A、光学谐振腔来实现B、泵浦光源
C、离子束反转分布的激活物质D、外加直流
7、单模光纤的主要色散是(),多模光纤的主要色散是()。
A
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
8、光纤是利用光的(A),现象来传递光信号的。
A、折射B、散射C、全反射D、辐射
9、光纤的纤芯折射率应(A)包层射射率,光纤才能导光。
A、大于B、小于C、等于D、大于等于
10、通常影响光接收机灵敏度的因素是(B)。
A、光纤色散B、光接收机噪声C、光纤衰减D、暗电流
1、随着激光器温度上升,其输出功率会(A)。
A、下降B、上升C、不变D、先升再降
2、在光纤通信中,EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度(D)。
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
3、光中继器中均衡的作用是(D)。
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
4、通常影响光接收机灵敏度的主要因素是(B)。
A、光纤色散B、光接收机的噪声干扰
C、光纤衰减D、均衡成有利于判决的波形
5、EDFA用于降低放大器噪声的器件是(C)。
A、光耦合器B、波分复用器C、光滤波器D、光衰减器
6、以下哪一样不是光无源器件(C)。
A、光调制器B、光纤连接器C、LEDD、光纤耦合器
7、关于PIN和APD的偏置电压表述,正确的是(D)。
A、均为正向偏压B、均为反向偏压
C、前者正偏,后者反偏D、前者反偏,后者正偏
8、处于高能级E2电子,在未受到外界激发的情况下,自发地跃迁到低能级E1,从而发射出一个能量为hf=(E2-E1)的光子的过程是(A)。
A、自发辐射B、受激吸收C、受激辐射D、非辐射复合
9、目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是(B)。
A、半导体放大器B、EDFAC、FRAD、布里渊光纤放大器
10、STM-1每秒可传输帧数是(A)。
A、8000B、4000C、2000D、1000
11、PIN光电二极管,雪崩倍增因子G是(C)。
A、G>1B、G<1C、G=1D、G=0
12、光纤系统中,常用的光源有LD和LED。
13、光发射机消光比,一般要求小于或等于(B)。
A、5%B、10%C、15%D、20%
14、EDFA中光滤波器的主要作用是(A)。
A、降低光放大器输出噪声B、消除反射光的影响
C、提高光放大器增益D、使光信号再生
15、STM-1中,信息净负荷的字节数为(C)。
A、576B、261C、2349D、4608
1.3光纤通信系统的组成主要包括哪些部分?
试
画出简图予以说明。
•解:
光纤通信系统的基本组成包括:
光纤、光发送器、光
接收器、光中继器以及适当的连接器件等。
其中:
光发送
器的功能是将来自用户端的电信号转换成为光信号,然后
入射到光纤内传输。
它一般由驱动电路、光源和调制器构
成;光接收器的功能是将光纤传送过来的光信号还原成为
电信号,然后送往用户端。
它一般由光电检测器、解调器、
放大器和相关电路组成;光中继器是用来增大光的传输距
离,它将经过光纤传输后有较大衰减和畸变的光信号变成
没有衰减和畸变的光信号,再继续输入光纤内传输。
´2.2什么是单模光纤?
常用的单模光纤有哪些?
各自的特点是什么?
•解:
单模光纤(SMF)是纤芯内只传输一个最低模式的光波,纤芯直径很小(几个微米),适合大容量、长距离通信。
多模光纤(MMF)是纤芯内传输多个模式的光波,纤芯直径较大(50微米左右),仅用于中小容量、中短距离通信。
ITU-T规定的单模光纤包括:
G.652光纤,又称常规单模光纤,其色散零点在1310nm附近,而在1550nm处的衰减最低,但色散较大,价格较低,技术成熟,是世界上应用量最大的光纤;
G.653光纤,又称色散位移光纤,将色散零点位移到1550nm附近,在光纤的最低损耗波长处的色散系数几乎为零,对于单波长系统无疑是最好的,但在多波长系统中,由于零色散会导致严重的四波混频现象,故不能支持波分复用系统,处于被市场淘汰的现状;
G.654光纤又称截止波长位移光纤,在1550nm波长具有极小的衰减0.2dB/km,主要用于远距离无中继海底通信系统中,制造困难,价格高;
G.655光纤又称非零色散位移光纤,它在1550nm波长处有最小损耗和较小的色
散值,专门为新一代密集波分复用系统设计和制造.
2.3什么是光纤的数值孔径?
一阶跃型光纤,纤
芯折射率为1.5,相对折射率差∆=1%,求光纤的
数值孔径。
•解:
光纤端面临界入射角的正弦值,称为数值孔
径(NA)。
由于光纤端面上小于或等于临界入
射角的入射光才可以在光纤内传输,故NA表示
光纤采光能力的大小。
NA越大,则光纤与光源
或其它光纤的耦合就越容易。
但NA过大会增加
光纤传输损耗,故NA应适当取值。
2.4阶跃型光纤的纤芯折射率是1.5,包层折射率
是1.498,工作波长为1310nm,当纤芯直径为多
大时为单模传输?
•解:
单模传输的工作条件是归一化频率V满足,
•此时光纤内只含有基模。
加问题:
此光纤的数值孔径是多大?
光纤入射端面容许
光线的最大入射角是多大?
总接收角是多大?
•2.5什么是光纤的损耗?
若光纤的损耗为
2.5dB/km,入纤光功率为1μW,经过20km传输
后光功率为多少?
•解:
光纤的损耗即指光信号经过一定距离的光纤传输后
要产生衰减,光信号幅度减小,其损耗机理包括:
吸收
损耗,由于制造光纤材料本身以及其中的过渡金属离子
(如铁、钴、镍、铜、锰、铬等)和氢氧根离子(OH)-
等杂质对光的吸收而产生的损耗。
散射损耗,由于光纤
材料密度的微观变化以及各成分浓度不均匀,使得光纤
中出现折射率分布不均匀,从而引起光的瑞利散射,将
一部分光功率散射到光纤包层或外部。
辐射损耗,在成
纤后产生的损耗,主要是由于光纤受到弯曲和微弯曲所
产生的,即光纤从直线部分进入弯曲部分时传导模变成
了辐射模,使部分光渗透到包层中或穿过包层外泄,因
而造成光损耗。
•光纤损耗系数定义为
l=
•将数值代入可得
2.8什么是光纤的色散?
光纤中有哪几种色散?
解释其含义。
•解:
光纤的色散是指光信号经过一定距离的光纤
传输后要产生畸变,光信号波形展宽,色散限制
光纤通信系统的传输容量。
光纤中的色散类型包括:
①波长色散,指同
一个导波模式中不同波长光线的传播路径和速度
不同,产生时延差,引起光脉冲展宽。
波长色散
包含材料色散和波导色散两类,其中材料色散是
因光源光谱不纯以及光纤石英材料的折射率随波
长而变化所产生;波导色散是因光源光谱不纯以
及波导结构的影响而产生。
②模式色散,指同一
波长光信号中不同模式光线的传播路径和速度不
同,产生时延差,引起光脉冲展宽,模式色散只
在多模光纤中存在.
3.6光纤耦合器有哪些性能指标,分别是如何定
义的?
•解:
光纤耦合器的常见性能指标有
①附加损耗Le,指所有输出端口的光功率总和相对于输
入总光功率损失的分贝数的负值。
②插入损耗Li,指光信号经过光纤耦合器后,每一路光
信号输出相对于输入光信号光功率损失的分贝数的负值。
③分光比,指光纤耦合器各输出端口的输出功率的比值。
④隔离度I,指一个输入端的光功率和由其反射到其他
端的光功率的比值的分贝数,也称方向性。
4.1物质与光波之间有哪些相互作用?
这些相
互作用分别对应于何种光器件?
解:
光波与物质原子的电子有三种相互作用
机制,分别是自发辐射、受激辐射、受激
吸收。
这些相互作用对应的光器件分别是:
---半导体发光二极管
---半导体激光器
---半导体光检测器
4.2假设GaAs材料的带隙为1.43eV,则该
物质发出的光波长和光频率分别为多少?
•解:
l=m
•将数值代入得光波长约是0.87μm。
•再利用波长与频率的关系
=
•得到光频率为3.4483e+014Hz
4.5某激光器的P-I特性曲线的斜率为
0.095mW/mA,工作波长为1550nm,计算外
微分量子效率。
•解:
外微分量子效率定义为激光器达到阈值后,
输出光子数的增量与注入电子数的增量之比。
=´
将数值代入得
为11.85%
4.12数字光发射机的组成部分有哪些,各
部分的功能又是什么?
•4.13数字光发送机的性能指标有哪些,分
别是怎样定义的?
•解:
平均发送光功率
•指在正常条件下,光发送机发送光源尾
纤输出的平均光功率。
•消光比(EXT)
•指全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均
发送光功率之比。
5.2.论述光电二极管进行光电转换的基本原理。
解:
光照射到半导体的PN结上,若光子能量
足够大,则半导体材料中价带的电子吸收
光子的能量,从价带越过禁带到达导带,
在导带中出现光电子,在价带中出现光空
穴,即光电子-空穴对,又称光生载流子。
光生载流子在外加负偏压和内建电场的作
用下,在闭合外电路中形成光生电流
5.5设某种半导体材料的Eg=1.15eV,试求该半导体
材料的截止波长λc.
解:
由产生光电效应的条件,入射光子能量必须至
少等于禁带宽度Eg得
代入数值得波长为1.078微米
5.7.光接收机主要由哪几部分组成?
其各自的功能是
什么?
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- 闽南 理工 光纤 期末 复习 题目