《光纤通信》试题册.

《光纤通信》试题册. 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 目录 第二章 选择题练习.......................................................................................................................................................2 第三章 填空题练习.......................................................................................................................................................9 第四章 判断题练习.....................................................................................................................................................12 第五章 名词解释练习.................................................................................................................................................13 一(名词解释常规练习 ....................................................................................................................................14 二、新增题型:写出以下名词的全称，并写出其意思。 ............................................................................14 第六章 画图题.............................................................................................................................................................14 一(常规题练习 ................................................................................................................................................15 二、新增题型练习:据图回答问题 ................................................................................................................15 第七章 简答题练习.....................................................................................................................................................18 第八章 综合、计算、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 题练习.............................................................................................................................19 第九章 证明题练习.....................................................................................................................................................23 第十章 期末试题示范.................................................................................................................................................24 答案详解.......................................................................................................................................................................30 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 第二章 选择题练习 1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 A.0.85 μm, 1.27 μm, 1.31 μm B.0.85 μm, 1.27 μm, 1.55 μm C.0.85 μm, 1.31 μm, 1.55 μm D.1.05 μm, 1.31 μm, 1.27 μm 2(在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 A.V,0 B.V,Vc C.V,2.40483 D.V,Vc 3(在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数 A.W,0 B.β,0 C.V,0 D.U,0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 C.RC时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5(通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是 A(光纤色散 B(噪声 C(光纤衰减 D(光缆线路长度 6(目前实用光纤通信系统普遍采用的调制?检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测 7(下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 nm 8(下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9(下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器 10(在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中，光的放大是通过 A(粒子数反转分布的激活物质来实现的 B(光学谐振腔来实现的 C(泵浦光源来实现的 D(外加直流来实现的 12. 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 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用 A(光衰减器 B(光耦合器 C(光隔离器 D(光纤连接器 14. 使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成 A(光功率无法传输 B(光功率的菲涅耳反射 C(光功率的散射损耗 D(光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端 15. 在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是 A(保证传输的透明度 B(控制长串“1”和“0”的出现 C(进行在线无码监测 D(解决基线漂移 16. 下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是 A(两者都能提供动态的通道连接 B(两者输入输出都是单个用户话路 C(两者通道连接变动时间相同 D(两者改变连接都由网管系统配置 17. 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 18. 下列不是WDM的主要优点是 A(充分利用光纤的巨大资源 B(同时传输多种不同类型的信号 C(高度的组网灵活性，可靠性 D(采用数字同步技术不必进行玛型调整 19. 下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括 A(全光解复用技术 B(光时钟提取技术 C(超短波脉冲光源 D(匹配技术 20. 掺饵光纤的激光特性 A(由掺铒元素决定 B(有石英光纤决定 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 C(由泵浦光源决定 D(由入射光的工作波长决定 21. 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 22. 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, 23. 在误码性能参数中，严重误码秒(SES)的误码率门限值为 A(10-6 B(10-5 C(10-4 D(10-3 24. 日前采用的LD的结构种类属于 A(F-P腔激光器(法布里—珀罗谐振腔) B(单异质结半导体激光器 C(同质结半导体激光器 D(双异质结半导体激光器 25. 二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为 A(2.048 Mb/s，HDB3 B(8.448 Mb/s，HDB3 C(2.048 Mb/s，CMI D(8.448 Mb/s，CMI 26. 数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为多少dBm, A(-10 B(10 C(-20 D(-30 27. WDH系统的单纤双向传输方式可实现以下哪种通信, A(单工 B(双工 C(全双工 D(单工与双工 28. 光孤子源主要有哪几种 A(掺铒光纤孤子激光器、锁模半导体激光器 B(掺铒光纤孤子激光器、窄纤谱半导体激光器 C(锁模半导体激光器、锁模半导体激光器 D(掺铒光纤孤子激光器、信道频率激光器 29. 前置放大器的三种类型中，属于双极型晶体管放大器的主要特点是 A(输入阻抗低 B(噪声小 C(高频特性较差 D(适用于低速率传输系统 30. 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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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 31. 光缆的基本型式有哪些 (1)层绞式 (2)骨架式 (3)中心束管式 (4)带状式 A((1)(2)(3) B((1)(3)(4) C((2)(3)(4) D((1)(2)(3)(4) 32. 光缆有哪些特性 (1)拉力特性 (2)压力特性 (3)弯曲特性 (4)温度特性 A((1)(2)(3) B((1)(3)(4) C((2)(3)(4) D((1)(2)(3)(4) 33. 下列哪项是光纤的光学特性 (1)偏心度 (2)折射率分布 (3)模场直径 (4)带宽 A((1)(2) B((3)(4) C((2)(3) D( (2)(3)(4) 34. 以下不是模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式是 A(模拟基带直接光强调制 B(模拟间接光强调制 C(频分复用光强调制 D(方波频率调制 35. DFP激光器与FP激光器相比有什么优点, (1)单纵模激光器 (2)普线窄，动态普线好，线性好 (3)普线宽 (4)纵横模数多 A((1)(2) B((3)(4) C((2)(3) D( (2)(3)(4) 36. 以下不是PIN光电二极管的主要特性是 A(波长响应特性 B(量子效率和光谱特性 C(响应时间和频率特性 D(噪声 37. 光接受机的噪声主要来源是 (1)主放大器 (2)光发射器 (3)光检测器 (4)前置放大器 A((1)(2) B((3)(4) C((2)(3) D( (2)(3)(4) 38. 以下不是光有源器件的是 A(光源 B(光放大器 C(光检测器 D(光开关 39. 光开关可以分为 (1)机械光开关(2)固体光开关(3)物理光开关 (4)电子光开关 A((1)(2) B((3)(4) C((2)(3) D( (2)(3)(4) 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 40. 以下不是通信网的发展方向是 A(数字化 B(综合化 C(宽带化 D(模拟化 41. 光纤通信是以以下哪一选项为载体，光纤为传输媒体的通信方式, A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 42. 要使光纤导光必须使 A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 43.以下哪项是把光信号变为电信号的器件, A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 44. CCITT于以下哪一年接受了SONET概念，并重新命名为SDH, A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 45. SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为多少kbit,s, A、155.520 B、622.080 C、2488.320 D、9953.280 46. 掺铒光纤放大器(EDFA)的工作波长为多少nm波段, A、1310 B、1550 C、1510 D、850 47. 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 48. 光纤通信系统的是由以下几部分组成的, ?电端机 ?光端机 ?中继器 ?光纤光缆线路 A. ??? B. ??? C. ??? D. ???? 49. 要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手:一是控制调制脉冲电流的幅度;二是控制 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的相位 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 光纤传输特性主要有 50. ?色散 ?损耗 ?模场直径 ?截止波长 A. ?? B. ?? C. ?? D. ?? 51. 各模式在光纤中传播而形成传输模式的条件是 A. B. C. D. nk,,,nk,,nk,,nknk,,,nk12212152. 渐变型光纤中，不同入射角的光线会聚于同一点的现象称为何种效应, A.自聚焦 B.自变陡 C.色散 D.弛张 53. 在阶跃型(弱导波)光纤中，基模为 A.LP01 模 B.LP02 模 C.LP11 模 D.LP12 模 54. 半导体激光器对光的频率和方向进行选择的器件是 A.泵浦源 B.激活物质 C.耦合器 D.光学谐振腔 55. 光接收机中，使经过其处理后的信号波形成为有利于判决的波形的器件是 A.均衡器 B.判决器 C.前置放大器 D.光检测器 56. 光发射机中实现电/光转换的关键器件是 A.光源 B.调制电路 C.光检测器 D.放大器 57. 转换光路，实现光交换的重要器件是 A.光开关 B. 耦合器 C. 隔离器 D. 光衰减器 58. 下列不属于EDFA的优点的是 A.增益高 B. 频带宽 C. 噪声系数小 D.可放大多个波段 59. 下列不属于常用的线路码型是 A.扰码 B. mBnB码 C.插入码 D. NRZ码 60. 在一根光纤中同时传输多个波长信号的一项技术是 A.色散补偿技术 B.相干光通信技术 C.光时分复用技术 D.光波分复用技术 61. 光纤单模传输条件,归一化频率V应满足 A(V>2.405 B(V<2.405 C(V>3.832 D(V<3.832 62. 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 63. 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 64. 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 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 65. 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 66. 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 67. 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 68. 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 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 色散 C(材料色散、偏振模式色散 D(偏振模式色散、模式色散 69. 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 70. 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 71. 光纤是利用光的以下哪种现象传送光信号的, A、折射 B、散射 C、全反射 D、辐射 72. 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 73. 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是 C(光纤衰减 D(暗电流 A(光纤色散 B(光接收机噪声 74. 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 75. 阶跃型光纤中,某种模式截止时的归一化频率为Vc,则这种模式形成导模的传输条件为 A.V2.405 C.V>Vc D.V>0 76. 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 78. 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 79. 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 80. 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 81. 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 82. 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 83. 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 84. 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 85. 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 86. 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 87. 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 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 nnnn,,,,11111221sinsinsinsinnnnn,,,,21121111A.? B.< C.? D.< 88. 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 89. STM-1每秒可传的帧数是 A.8000 B.4000 C.2000 D.1000 90. 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 91. 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. G,1 B. G,1 C. G,1 D. G,0 92. 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 C(PIN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 93. STM—1中信息净负荷的字节数为 A. 576 B. 261 C. 2349 D. 4608 94. 光纤的连接分为 A(固定连接和永久性连接 B(固定连接和熔连接 C(固定连接和活动连接 D(粘连接和熔连接 ,95. 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 n222nn,n112,,A. ?arcsin B.0??arcsin n222n,nn112,,C. ,arcsin D.0??arcsin 96. 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. 饱和功率 97. 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, 98. 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.提高光放大器增益 D.使光信号再生 99. 为了使雪崩光电二极管正常工作,在其P,N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 100. 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 101. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为 n,nan,nn2,1212a2,1A. B. C. D. 102. 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 103. 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 104. 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 105. 光纤包层需要满足的基本要求是 A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B. 包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 106. 在激光器中，光的放大是通过 A(粒子数反转分布的激活物质来实现的 B(光学谐振腔来实现的 C(泵浦光源来实现的 D(外加直流来实现的 107. STM-64信号的码速率为 A(155.520 Mb/s B(622.080 Mb/s C(2 488.320 Mb/s D(9 953.280 Mb/s 108. 以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源 A.通过光纤的电流 B.EDFA不需要功率源 C.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器 D.从光信号中提取的功率 109. 数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为 dBm。 A(-10 B(10 C(-20 D(-30 110. 为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上 A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 111. 光纤的数值孔径与 有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 112. 光缆的规格代号中用两位数字来表示光纤的损耗常数，比如02表示光纤的损耗系数不大于 A.2 dB/Km B.0.2 dB/Km C.20dB/Km D.无具体含义 113. 光缆的规格代号中用一位数字来表示光纤的适用波长，比如3表示的波长是 A.0.85μm B.1.31μm C.1.55μm D.1.51μm 114. 光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 115. EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是 A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 116. STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在 3行 B(第4列，1,9行 A(第4列，1, C(1,3列，第4行 D(1,9列，第4行 117. 掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是 A(0.85 μm,0.87 μm B(1.31 μm,1.35 μm C(1.45 μm,1.55 μm D(1.53 μm,1.56 μm 118. 光缆的规格代号中用字母来表示附加导线的材料，如铜导线则附加字母是 A(Cu B(L C(T D(没有字母 119. 光时域反射仪(OTDR)是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密仪表，它不可 以用作 的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 120. 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 121. 注入光纤的光功率为10mW，经过10Km的传输过后输出的光功率为1mW，则这段光纤的损耗系数为 A(0.1dB/Km B(1dB/Km C(10 dB/Km D(100dB/Km 122. 光纤数字通信系统中不能传输HDB码的原因是 3 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 123. 光纤指的是 A 石英玻璃材料 B 光导纤维的简称 C 二氧化硅材料 D 聚乙烯材料 124. 光纤通信指的是 A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆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。 125. 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成 A 光功率无法传输; B 光功率的菲涅耳反射; C 光功率的散射损耗; D 光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 126. 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; 《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习 C 外加直流来实现; D 粒子数反转分布的激活物质来实现。 127. 掺铒光纤的激光特性 A 主要由掺铒元素决定; B 主要由起主介质作用的石英光纤决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光的工作波长决定。 128. 平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 22n,n12VV nn2,2411A B C D 129. 当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于 状态。 A.全反射 B.粒子数反转 C.受激吸收 D.自发辐射 130. 光电检测器是利用材料的 来实现光电转换的。 A.光电效应 B.能量 C.时延 D.衰减 131. 传输网主要由 和 构成的。 A.传输设备、网络节点 B.交换设备、路由器 C.网关、节点设备 D.信令设备、节点 132. 在SDH帧结构中， 是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 A.容器 B.支路单元 C.段开销 D.信息净负荷 133. 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足 A.V>2.405 B.V<2.405 C.V>3.832 D.V<3.83 134. 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成 A 光功率无法传输; B 光功率的菲涅耳反射; C 光功率的散射损耗; D 光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 135. 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 外加直流来实现; D 粒子数反转分布的激活物质来实现。 136. 掺铒光纤的激光特性 A 主要由掺铒元素决定; B 主要由起主介质作用的石英光纤决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光的工作波长决定。 137. 已经商品化并大量应用于光纤通信系统的光纤放大器是 A、SBA B、SRA C、PDFA D、EDFA 138. 以下哪项的作用是抑制反射光，以确保光放大器工作稳定, A、掺铒光纤 B、泵浦光源 C、光耦合器 D、光隔离器 139. 以下哪项的作用是滤除光放大器中的噪声，提高EDFA的信噪比, A、掺铒光纤 B、泵浦光源 C、光滤波器 D、光隔离器 140. 利用非线性效应制作的常规光纤放大器中 是其中的佼佼者。 A、光纤拉曼放大器(FRA) B、主放大器 C、半导体光放大器 D、光纤放大器 141. 以下哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径, A、光纤孤子(Soliton)通信 B、密集波分复用(DWDM) C、光时分复用(OTDM) D、光频分复用(OFDM) 142. 孤子通信系统中的关键器件是 A、LD B、其他类型的激光器 C、光孤子源 D、LED 143. 光纤孤子通信是一种非线性通信 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，依靠光纤的 ，实现传输过程中畸变光信号的分布式自整形， 是实现高速长距离与超高速中短距离全光通信的理想方案。 A、非线性和色散特性 B、损耗特性 C、传输特性 D、光学特性 144. 光纤孤子通信系统的基本构成与一般光纤通信系统大体相似，其主要差别在于光源应为 ;光放大 器代替光/电/光中继器。 A、LD B、其他类型的激光器 C、光孤子源 D、LED 145. OTDM系统存在两种形成帧的时分复用方式， 是使用较广泛的复用方式。 A、比特间插 B、信元间插 C、帧间插 D、时隙间插 146. EDFA的应用是可作为 、线路放大器(LA)和前置放大器(PA)。 A、功率放大器 B、耦合器 C、隔离器 D、主放大器 《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习 147. 光耦合器的作用是将信号光和泵浦光合在一起，一般采用 来实现。 A、衰减器 B、放大器 C、再生器 D、波分复用器 148. 下面哪种放大器，得到最广泛的应用 A、EDFA B、半导体光放大器 C、PDFA D、ADSL 149. 下面 波长，损耗最小。 A、850nm B、950nm C、1310nm D、1550nm 150. G.652光纤最小波长范围是 A、1260nm~1360nm B、1460nm,1560nm C、1660nm,1760nm D、1860nm,1960nm 151. G.652光纤可以将2.5Gbit,s速率的信号无电再生中继传输至少 公里左右。 A、200 B、400 C、600 D、800 152. 不宜在光纤中传输的码型为 A.CMI码 B.HDB3码光状态不能为负 C.5B6B码 D.8B1H码 153. 已知某Si-PIN光电二极管的响应度R0,0.5 A/W，一个光子的能量为2.24×10,19 J，电子电荷量为1.6× 10,19 C，则该光电二极管的量子效率为 A.40, B.50, C.60, D.70, 154. STM-4一帧中总的列数为 A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 155. 在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足 A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0? C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90? 156. 光纤色散系数的单位为 A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm?km D.nm/ps?km 157. 目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达 A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 158. 在阶跃型(弱导波)光纤中，导波的基模为 A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 159. 在薄膜波导中，导波的截止条件为 A.λ0?λC B.λ0<λC C.λ0?0 D.λ0?1.55μm 160. EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是 A.使光信号放大并再生 B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 161. 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, 162. 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.提高光放大器增益 D.使光信号再生 163. 在薄膜波导的导波特征方程2kd-2Φ-2Φ=2mπ中，k是导波的 1x12131xA.横向相位常数 B.轴向相位常数 C.横向衰减常数 D.轴向衰减常数 164. 在误码性能参数中，严重误码秒(SES)的误码率门限值为 -6-5-4 -3A.10 B.10 C.10 D.10 165. 当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TM波 B.导波、TE波和TM波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM波、导波和TM波 166. 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 167. 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 168. 在阶跃型光纤中，导波的特性参数有 A.β、α、W B.U、V、α C.U、W、β D.V、W、α 第三章 填空题练习 1. 根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量，可将光电磁波传播形式分成三类:一为 ，二为TE 《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习 波，三为 。 2. 对于单模光纤来说，主要是 和 ，而对于多模光纤来说， 占主要地位。 3. 光纤色散的测量方法有相移法、 、干涉法，光纤损耗的测量方法有 、后向测量法。 4. 激光器输出光功率随温度而变化有两个原因:一个是 ;另一个是外微分子量效率随温度升高而减小。 5. 对LD的直接调制将导致激光器 增宽，限制光纤通信系统的 和容量。 6. 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，另一个是通过光缆中附加的 传输。 7. 和 都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。 8. 在数字接收机中，设置均衡滤波网络的目的是 。 9. 数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和 。 10. APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为 。 11. 半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的 ，与此同时还需进行 选择。 12. 耦合器的结构有许多类型，其中比较实用的有 、微器件型和波导型。温度对激光器的输出光功率影响主要通过 和外微分量子效应。 13. 数字光纤传输系统的两种传输体制为准同步数字系列(PDH)和 。PDH有两种基础速率，一种是以 为第一级基础速率;另一种是以2.048Mb/s为第一级基础速率。 14. 隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，功能避免 致使性能变坏。它的两个主要参数是 和隔离度。 15. SDH传输系统每秒传送8000个STM-16帧，则该系统的传送速率为 。 16. STM-1可复用 个2M信号、 个34M信号和1个140M信号。 17. 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。 18. 数字光纤通信系统的抖动是指数字信号的有效瞬间与其 的短时间偏离。 19. 光纤数字通信系统中， 和 是系统传输性能的两个主要指标。 20. EDFA中光耦合器的主要作用是将 和 混合起来。 21. EDFA噪声系数的定义式为 。 22. 常用的SDH设备有 、分插复用器和交叉连接设备等。 23. WDM系统主要有五部分组成: ，光中继放大器，光接收机， ，网络管理系统。 24. POH中常用的多址技术有三种:频多址分(FDMA)， ，码分多址(WDMA)。 25. 电信网有两大功能群:传送功能群和 。 26. 光纤通信的目标是 和增大容量。 27. 自愈环结构可分为两大类，分别是通道倒换环和 。 28. 写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系: 。 29. 光由折射率为n的光密媒质向折射率为n的光疏媒质传播时(n> n)，全反射临界角的正弦为1212sinθ= 。 IC 30. 光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 和 。 31. 在光纤通信中，中继距离受光纤 和 的制约。 32. 色散的常用单位是 ， G.652光纤的中文名称是 ，它的0色散点在1.31微米附近。 33. 光子的能量与其频率的关系为 :E = 。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时，这时感应光子P 与发射光子是一模一样的，是指发射光子和感应光子不仅________ _相同、相位相同，而且偏振和传输方 向都相同。 34. 光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由 、护层和 组成。 35. 光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 36. 光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有 和 。 37. 光电检测器的噪声主要包括 、 、热噪声和放大器噪声等。 38. 光与物质作用时有受激吸收、 和 三个物理过程。 39. WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长，优先选用的波长为 。 40. SDH中，当具有一定频差的输入信息装入C,4时要经过码速调整，利用其中的调整控制比特来控制相应的 比特是作为信息比特，还是填充比特。 41. 半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流 ，输出光功率会 。 42. WDM系统可以分为集成式系统和 两大类，其中开放式系统要求终端具有 和满足长距离传输的光源。 43. 对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是: 、C3和 。 44. 数字光纤传输系统的两种传输体制为 和 。 45. 光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有 噪声和 噪声。 46. 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。 《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习 47. 光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是: ， ，以及 ;产生激光的 最主要过程是: 。 48. 光源的作用是将 变换为 。 49. 光检测器的作用是将 转换为 。 50. 光中继器实现方式主要有 和 两种。 51. 光纤传输衰减分为 衰减、 衰减和辐射衰减。 52. 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。 53. 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。 54. 光与物质作用时有 、 和响应速率与带宽三个物理过程。 55. 光纤的主要材料是 ，光纤的结构从里到外依次为 、 包层，其中 部分是 用来传导光信号的。 56. 光纤的传输特性是光纤的 特性、 特性。 57. 光纤的色散分为 色散、 色散和 色散。 58. 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。 59. 光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:0.85um，1.31um，1.55um，最低损耗窗口的中心波长是 在 。 60. 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。 61. EDFA称为 ，其实现放大的光波长范围是 。 62. 光纤通信是以 为传输媒质;以 为载波的通信方式。 63. 光纤通信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 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 。 64. 单模光纤是指在给定的工作波长上,只传输 的光纤。 65. 单模光纤的波长色散分为 色散、 色散和光纤色散。 66. mBnB码又称为 ，它是把把输入码流中M 比特分为一组，然后变换为N比特。 是在P型材料和N型材料之间加上一层 。 67. PIN光电二极管, 68. WDM技术从传输方向分:有 和 两种基本应用形式。 69. 在阶跃型光纤中, 模是最低工作模式， 是第一高阶模。 70. 在光纤通信系统中光接收机的基本功能是: 。 71. 在光接收机中,与光电检测器相连的放大器称为 ，它是 的放大器。 72. 随着半导体激光器温度的上升,其输出功率会 。 73. 发光二极管依靠 发光，半导体激光器依靠 发光。 74. 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 。 75. 阶跃型光纤的单模传输条件是 。 76. 目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 和波长1.55um附近。 77. 工程上光接收机的灵敏度常用 表示，单位是 。 78. 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为 ，用 表示。 79. 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 ,这个 电流称为 电流。 80. 由于双异质结激光器在有源区两侧,既限制了 ，又限制了 ，故它的光强分布基本被约束在有 源区,而且 电流大大降低。 81. 根据ITU-T的建议,STM-1码速率分别= Mb/s。 82. 光纤通信系统包括电信号处理部分和光信号传输部分。光信号传输部分主要由基本光纤传输系统组成，包 括 ， ，光接收机三个部分。 83. 光纤数值孔径NA的表示光纤接收和传输光 的能力。 84. SDH采用的是一种以 结构为基础的矩形 状帧结构。 85. SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为 ，其最低级别STM,1网络节点接口的速率为 Mbit/s。 86. 雪崩光电二极管的倍增因子定义为 。 87. 线路编码之所以必要，主要的原因是因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的 ，而光源不能发射负脉冲，所以要变换为适合于光纤传输的 。 88. 数字光接收机主要包括 、前置放大器、主放大器、 、时钟提取电路、取样判决器以及 电路。 89. EDFA中的关键器件是高功率泵浦源和 。 90. 实际的WDM传输系统主要由五部分构成:光发射机、 、光接收机、光监控信道和 系 统。 91. 光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有 。 《光纤通信》习题册 第四章 判断题练习 92. 渐变型光纤中，不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会会聚在同一点上，这种现象称 为 。 93. 限制光纤通信系统的传输距离， 限制系统的传输带宽。 94. 一个传输网是由两种基本设备构成的，即传输设备和 。 95. 是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。 96. 是光发射机实现电/光转换的关键器件， 是光接收机实现光/电转换的关键器件。 97. 当V<2.405是，只有 一个模式存在，其余模式全部截止 。 98. EDFA的应用，归结起来可以分为三种形式:(1) ;(2)前置放大器;(3).后置放大器。 99. 通常和G.652或G.653规范的单模光纤耦合，用于 的大容量、长距离系统。 100. 耦合比、 、插入损耗、方向性和 是耦合器的主要特性参数。 101. 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 102. 光在光纤中传输是利用光的 原理。 103. 数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 。 104. 光纤通信系统中最常用的光检测器有: 和雪崩光电二极管。 105. 要使物质能对光进行放大，必须使物质中 的强于 ，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 。 106. 在多模光纤中，纤芯的半径越 ，可传输的导波模数量就越多。 107. 光缆由缆芯、 和外护层组成。 108. 是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 109. 按 光纤可分为多模光纤和单模光纤。 110. PDH的缺陷之一:在复用信号的帧结构中，由于 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。 111. 光接收机的主要指标有光接收机的 和 。 112. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的 。 113. 光纤的 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。 114. 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 和噪声。 115. 均匀光纤的导光原理为 原理，它的数值孔径表示了 的能力。 116. 光纤的色散包括材料色散和波导色散。 117. 线极化波是指波的 取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波，以LP表示。 118. 在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的和分布是一种近似的 EH 波。 119. 在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐 射、 、 。 120. 谐振腔的谐振条件是 。 121. 光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种， 即 、 、啁啾声。 122. 发送机的 是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比. 123. 判决器和 和起来构成码形成电路。 124. STM-N帧结构分为三个区域: 、净负荷区和 。 125. 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由 三部分组成。 126. 光纤的色散分为 。 127. 光源的作用是将 变换为 ;光检测器的作用是将光信号功转换为 。 128. 对于多模光纤来说，有 色散和 色散。 129. EDFA的工作波长范围是 。 130. 对称薄膜波导是指敷层和衬底的_ 的薄膜波导。 131. 型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为自聚焦现象。 132. 在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为 。 133. 形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类:_ _和散射损耗。 134. 在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为0.1μW，则该接收机的接收灵敏度为 __ ___dBm。 135. 的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、支路单元指针区域和管理单元指针区域。 136. EDFA作前置放大器使用时，要求其有_ _ 和低噪声的特性。 第四章 判断题练习 《光纤通信》习题册 第五章 名词解释练习 1. 光纤中的孤子是光纤色散与非线性相互作用的产物。 2. NA表示光纤接受和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强。 3. 通常单模光纤的纤芯半径在几个微米之内，这是从物理尺度上保证单模传输的必要条件。 4. 在多模光纤中，模式色散是其主要的色散因素。 5. 张弛振荡是激光器内部光电相互作用所表现出来的固有特性，增加直流偏置可对其进行抑制，而且预偏置越接近阈值，效果越显著。 6. 散粒噪声属于白噪声，为了降低它的影响，通常在判决电路之前使用低通滤波器，使得信道的带宽变窄。 7. 光纤通信系统最适合的参杂光纤放大器是工作在1550nm的掺铒光纤放大器和工作在1300nm的掺镨光纤放大器。 8. 电光效应、热光效应等是利用材料的折射率随电压和温度的变化而变化，从而实现光开关器件。 9. EDFA在WDM系统中工作时的模式有三种:自动增益控制模式，自动功率控制模式和自动电流控制模式。 10. 时分复用可分为比特交错OTDM和分组交错OTDM，只有前一种方式需要利用信号区分不同的复用数据或 分组。 11. 自发辐射光是一种相干荧光，即是单一频率、相位和偏振方向相同的光。 12. 光放大器可以代替再生中继器。 13. 最大接收角越大，即纤芯与包层的折射率之差越大，光纤捕捉光线的能力越弱，这种能力用数值孔径NA 来表示。 14. 多模光纤通常用于短距离通信场合。 15. 自脉冲现象是某些激光器在某些注入电流下发生的一种持续振荡，实际工作中常遇到这种器件，属正常现象， 无需更换。 16. 假设光检测器具有理想特性，则其量子效应为0，且无热噪声，无暗电流。 17. 光放大器是基于自发辐射或光子吸收原理来实现对微弱入射光进行光放大的，其机制与激光器类似。 18. LED比LD更适合作为WDM系统的光源。 19. 大家每天使用的电话与本地交换局间的连接属于线性总线型网络结构。 20. 根据理论分析，只有当输出的光脉冲为严格地双曲正割脉冲，光孤子才能稳定地传输。 21. 光在光纤中传输的工作波长由载波频率决定。 比特率和带宽是衡量数字通信系统和模拟通信系统的主要指标。 22. 23. 辐射模是指电磁场在纤芯中按简谐函数变化，在包层中按指数规律衰减的模式。 24. 激光器的横模决定了激光光束的空间分布，它直接影响到器件和光纤的偶和效率。 25. 数字光纤传输系统中常采用的码型是3B4B和插入码。 26. PIN光检测器反向偏压可以取较小的值，因为其耗尽区厚度基本上是由I区的宽度决定的。 27. 滤波器属无源器件，故从严格意义上讲，可调谐滤波器属于无源器件。 28. CWDM可采用不带冷却器的半导体激光器。 29. SDH的第一级传输速率为155.52Mb/s，SDH在北美地区常常采用。 30. 目前有两种途径可以提高传输速率:波分复用WDM和光时分复用OTDM。 31. 采用雪崩光电二极管(APD)的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。 32. 固体光开关的优点是插入损耗小,串扰小,适合各种光纤,技术成熟,缺点是开关速度慢。 33. 我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是HDB3码。 34. 将通信网的所有站点串联起来首尾相连，且没有任何点开放，就形成了线形拓扑网。 35. 帧结构是由段开销和有效信息载荷组成的。 36. 激光振荡的相位条件为谐振腔的长度为激光波长的整数倍。 37. SDH环形网的一个突出优点是具有自愈能力。 38. 网孔形网络存在瓶颈问题和失效问题。 39. 段开销分为SOH和LOH，前者占前3行，后者占5—9行。 40. 半导体光放大器与光纤的耦合损耗大，由于增益与偏振态、温度等因素有关，因此稳定性差;在高速光信号 的放大上，仍存在问题;输出功率小，噪声系统较大。 41. EDFA工作波长为1 510nm，与光纤的低损耗波段一致。 42. TDM技术可以克服WDM技术中的一些固有限制，如光放大器级联导致的增益谱不平坦、信道串扰问题，非线性效应的影响以及对光源波长稳定性的要求等等。 43. 光纤孤子通信系统中的光中继放大可以采用EDFA和RAMAN放大器补偿光纤损耗，实现光孤子长距离“透明”传输。 第五章 名词解释练习 《光纤通信》习题册 第六章 画图题 一,名词解释常规练习 1. 数值孔径。 2. mBnB码。 3. 瑞利散射损耗。 4. 法拉第效应。 5. 插入码。 6. 粒子数反转分布。 7. 光纤色散。 8. 光接收机的灵敏度。 9. 光时分复用(OTDM)。 10. 抖动。 11. 波分复用(WDM)。 12. 散射损耗。 13. 暗电流。 14. 子午射线。 15. 光纤的自聚焦现象。 16. 分组码。 17. P-I曲线。 18. 量子噪声。 19. 雪崩倍增效应。 20. 晶体的能带。 21. 费米能级。 22. 电光延迟。 23. 偏振模色散。 24. 自脉动现象。 25. 光孤子。 26. 啁啾。 27. 光源的外调制。 28. 线性电光效应。 29. 自发辐射。 30. 光波分复用技术。 31. 网络自愈 32. 光波模式 二、新增题型,写出以下名词的全称,并写出其意思。 1. DCF 2. CNR 3. SRS 4. SOA 5. NA 6. PON 7. SLM 8. NEP 9. DSF 10. SONET 11. ATM 12. ISDN 13. WDM 14. SDH 15. TLLM 16. ONSL 17. OVPO 18. VAD 19. CDMA 20. FDM 21. DSP 22. MCVD 23. EDFA 24. FDDI 25. SIOF 26. GIOF 27. SQW 28. ARQ 29. FEC 第六章 画图题 《光纤通信》习题册 第六章 画图题 一,常规题练习 1. 请画出光纤系统的组成，尽量的细化。 2. 请画出最基本的能带图。 3. 请画出半导体中光的自发辐射基本原理图。 4. 请画出半导体中光的吸收基本原理图。 5. 请画出半导体中光的受激发射基本原理图。 6. 请画出模拟、数字电流信号对激光器的调制曲线图。 7. 请画出直接调制及外调制的基本原理图。 8. 请画出阶跃型光纤的基本结构。 9. 请画出数字信号在光纤链路上传输示意图。 10. 试画出光放大器的基本原理图。 11. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式HE的横向电场截面分布示意图。 1112. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式TE的横向电场截面分布示意图。 01 13. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式TM的横向电场截面分布示意图。 0114. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式HE的横向电场截面分布示意图。 21 15. 试画出线性啁啾光栅补偿色散的工作原理示意图。 16. 试画出晶体中的能级分布示意图。 17. 请画出双异质结的结构示意图。 18. 请画出半导体激光器的P-I特性曲线示意图。 19. 试对激光器的瞬态特性作出一定图解。 20. 试画出超辐射发光二极管的P-I特性曲线示意图。 21. 试画出面发光二极管的P-I特性曲线示意图。 22. 试画出边发光二极管的P-I特性曲线示意图。 23. 请画出发光二极管的调制原理图。 24. 请画出数字光发射机的组成示意图。 25. 试画出外调制光发射机的基本组成示意图。 26. 请画出光检测器的工作原理示意图。 27. 试画出模拟光接收机的原理框图。 28. 试画出数字光接收机的原理框图。 29. 试画出EDFA的典型结构示意图。 30. 试画出EDFA的工作原理示意图。 31. 请对EDFA中的均衡滤波器的作用作出一定的图解。 32. 试画出光纤耦合器的几种结构示意图。 33. 请画出WDM的工作原理框图。 34. 试画出光纤网络的几种拓扑结构示意图。 35. 请画出SONET的基本帧结构示意图。 36. 请画出STM-1的帧结构示意图。 二、新增题型练习,据图回答问题 1. 阅读下图，按要求完成各题。 (1)上图为 的构成方框图。 (2)上图中的 作用是防止反射光影响光放大器的工作稳定性。 (3)其中光耦合器(在上图中是)的作用是把信号光和泵浦光混合起来。 《光纤通信》习题册 第六章 画图题 3+(4)其中的掺珥光纤:长约10-100m， Er浓度约为 。 (5)泵浦光源使得形成粒子数反转分布，光功率为10-100mW，工作波长为 。 2. 阅读下图，按要求完成各题。 未调制光信号 已调制光信号 激光器 外调制器 电信号 驱动器 (1)在2.5Gb/s 的高速率光纤通信系统中，不采用直接调制方式，而必须使用外调制器的原因 是 。 (2)外调制下的光源是在 (选填“直流”或“交流”)状态下工作，因而避免了激光器的 效 应。 (3)光纤通信系统对调制的要求是:?高的调制效率和 ;?低的驱动电压;?低的 ;? 。 3. 阅读下图，按要求完成各题。 掺铒光纤 掺铒光纤 均衡滤波器 (1)如上图在掺铒光纤链路上放置均衡滤波器的目的是 。 (2)结合上图及题意暗含内容，画出图(a)和图(b)的内容。 掺 滤 放 铒 波 大 光 器 器 纤 特 增 增 性 益 益 O O O 波长 波长 波长 图(a) 图(b) 图(c) 4. 阅读下图，按要求完成各题。 高能带 hv hv 输入光 hv 输出光 (1)上图为光的 机理过程图。 (2)实现上述过程需要两个条件:一是 ，这种状态称为粒子数反转，可采用通 过向半导体激光二极管注入 的方式来实现粒子数反转;二是半导体激光器必须存 在 ，并在其内建立起确定的振荡，从而得到 的激光输出。( (3)试依上图画出光的自发辐射(发光二极管)机理过程。 5. 阅读下图EDFA的结构，按要求完成各题。 掺铒光纤 输入 输出 光隔离器 波分复用器 光隔离器 滤波器 光信号 光信号 熔接点 泵浦源 图(a) 《光纤通信》习题册 第六章 画图题 掺铒光纤 输入 输出 光隔离器 波分复用器 光隔离器 滤波器 光信号 光信号 熔接点 泵浦源 图(b) (1) 是EDFA的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入固体激光工作物质—— 。 (2)掺铒光纤的模场直径为3--6，比常规光纤小很多，这是为了提高信号光和泵浦光的能量密度，从而提高 其 。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配，解决方法有:?在纤芯中掺入 ; ?在熔接时进行一定处理减小 (填英文缩写)的不匹配。 (3)实用的EDFA泵浦源都是LD，其泵浦波长有980nm和 nm;两种，应用较多的是980nm泵浦源， 其优点是 。 (4)其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种:?如图(a)为 ;? 如图(b)为 ; ?双向泵浦。 (5)双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向 。(填“有关”或“无关”) 6. 阅读下图，按要求完成各题。 (1)上图显然为 的工作原理。 (2)在掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级:能级1代表基态， 能量最低;能级2是 ，处于中间 能级;能级3代表 ， 能量最高。 (3)据图分析，请阐述该工作原理: 。 (4)从该工作原理可以看出，光放大是由于 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益， 应提 高对 的吸收。 7. 阅读下图，按要求完成各题。 主放大器光信号 前置放大器再生码流 均衡器判决器 光检测器 时钟AGC(1)上图为 、直接检测方式的数字光接收机方框图。 电路提取偏压控制(2)主放大器和AGC决定着光接收机的 。 (3)图中的均衡器目的是对放大器出来的 的电信号进行补偿，使输出信号的波形适合于判决，以 消除 ，减小误码率。 (4)图中的 和 就是我们所谓的再生电路，它的功能是从放大器输出的信号与噪声混合的波形中提取 ，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。时钟提取的目的是为了 。 8. 阅读下图同学的，按要求完成各题。 增益 增益 G G R=0.3 R=0 《光纤通信》习题册 第七章 简答题练习 O 频率w O 频率w 图(a) 图(b) (1)SOA表示 ，它分为法布里-珀罗放大器FPA和行波放大器TWA两大类。 (2)图(a)中 放大器的增益频谱是一条振荡的曲线，其R=0.3;同样 放大器的增 益频谱就为 型曲线，其R=0。且R代表的内容是 。 (3)图(b)中，是 放大器的带宽，通常该值不超过 GHz，同样是 放大器 的带宽。 (4)SOA的增益依赖于输入信号的偏振状态的原因是 所致。 (5)一般减少SOA的偏振增益差可采用:?是有源区的横截面成 ;?通过 (选填“串联”或“并联”或“串联或并联”)两个SOA来补偿增益差。 第七章 简答题练习 1. 激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的, 2. 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, 3. 按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪两种形式,解释其含义。 4. 实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。 5. WDM系统的应用代码一般采用方式为:nWx-y.z，请解释代码8L8-16.3中每一项的具体含义。 6. 光接收机中主放大器的主要作用是什么, 7. 简述掺铒光纤放大器(EDFA)工作原理。 8. 简述半导体的光电效应。 9. 简述光纤通信系统对光发射机的要求。 10. 简述构成激光器的三个基本条件。 11. 简述半导体激光器产生激光的机理。 12. 半导体激光器也由三个部分构成,试分别加以说明。 13. 简述形成光纤损耗的主要原因。 14. 简述光纤通信的优点。 15. 简述产生抖动的主要原因。 16. 简述光中继器的功能和类型 17. 简述线性偏振模LPmn的m、n的物理意义。 18. 简述雪崩光电二极管的雪崩倍增效应。 19. 简述光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么,二者有什么联系, 20. 什么是渐变型光纤的最佳折射指数分布?写出平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式。 21. 普通单模光纤的零色散波长大约为多少,色散位移光纤(DSF) 是利用什么原理制成的, 22. 简述光接收机中噪声的主要来源。 23. 简述掺饵光纤放大器主要由几部分构成。 24. 光纤的数值孔径NA,sinθmax它的含义是什么, 25. 比较半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)的异同? 26. 什么是“四波混频”效应,“四波混频”对于WDM系统有何影响,为什么G.653光纤不适宜使用在WDM系统 中, 27. 激光器主要由哪几部分组成,说明各部分的功能。 28. 请简述光波分复用技术的基本原理及其主要特点。 29. 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, 30. 什么是直接调制,什么是间接调制,各有何特点, 31. 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, 32. 光纤通信的优缺点各是什么, 33. 光纤通信系统由哪几部分组成,各部分的功能是什么, 34. SDH体制有什么优点, 35. 简述未来光网络的发展趋势及关键技术。 36. 简述WDM的概念。 37. 解释光纤通信为何越来越多地采用WDM+EDFA方式。 38. 全光网络的优点是什么, 39. 光与物质间的相互作用过程有哪些, 40. 什么是粒子数反转,什么情况下能实现光放大, 41. 什么是激光器的阈值条件, Ehc,/,42. 由表达式说明为什么LED的FWHM功率谱宽度在长波长中会变得更宽些, 《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习 43. 什么是雪崩增益效应, 44. 光检测过程中都有哪些噪声, 45. 光纤的连接损耗有哪些,如何降低连接损耗, 46. 讨论图所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法。 47. 简述光耦合器和WDM分波器有什么不同, 48. 光滤波器有哪些种类,滤波器应用在什么场合, 49. 光开关有哪些性能参数,在光纤通信中有什么作用, 50. 简述F-P腔可调谐滤波器的工作原理。 51. 讨论光纤光栅在光通信中的应用, 52. NLOM是否可作光开关, 53. 光放大器包括哪些种类,简述它们的原理和特点。EDFA有哪些优点, 54. EDFA的泵浦方式有哪些,各有什么优缺点, 55. 简述FBA与FRA间的区别。为什么在FBA中信号与泵浦光必须反向传输, 56. EDFA在光纤通信系统中的应用形式有哪些, 57. EDFA的主要性能指标有哪些,说明其含义, 58. 分别叙述光放大器在四种应用场合时各自的要求是什么, 59. 光接收机中有哪些噪声, 60. RZ码和NRZ码有什么特点, 61. 通信中常用的线路码型有哪些, 62. 光源的外调制都有哪些类型,内调制和外调制各有什么优缺点, 63. 简述PDH和SDH的特点与不同。 64. SDH设备在规范方法上有什么不同, 65. 简述自动交换网络ASON的优点。 66. 简述光码分多址OCDMA的特点。 第八章 综合、计算、分析题练习 ,,1%1. 一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n=1.5，相对折射率差，工作波长为1310nm，试计算: 1 (1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大, (2) 若取芯径a,5,m，求其数值孔径及其模式数。 2. 设PIN光电二极管的量子效率为75,，渡越时间为10ps。问: (1) 计算该检测器的3dB带宽; 《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习 (2) 计算在1.3um和1.55um波长时的响应度，并说明为什么在1.55um处光电二极管比较灵敏。 3.已知阶跃型光纤的n=1.5，?=0.5,，工作波长λ=1.31μm光纤中的导模M=2求: 1 (1) 光纤的数值孔径NA。(2分) (2) 全反射临界角θc。(3分) (3) 光纤的纤芯半径a。(5分) 4. 一个GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子,空穴对，假设所有的电子都被接收。 (1) 计算该器件的量子效率; ,7(2) 设在1.31um波段接收功率是10W，计算平均输出光生电流。 (3) 计算这个光电铒极管的长波长截止点λc(超过此波长光电二极管将不工作)。 5. 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。 6. 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300，材料折射率n=3.0，两端的解理面的反射率为0.35。 ,m (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。 7. 设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300 nm，其他参数如下: -9发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38 dBm (BER=10)，系统余量为4 dB，连接器损耗为0.5 dB /个，平均接头损耗为0.05 dB/km，光纤损耗为0.4 dB/km，试计算损耗限制传输距离。 8. 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。 9. 已知阶跃折射率光纤中n=1.52，n=1.49。 12 (1)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; (2)光纤放置在空气中，求数值孔径。 10. 若一个565Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下: 光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km，光纤接头损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为-2.5dbm，接收机灵 敏度为-37dbm，线路码型5B6B，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLM,LD，光源谱宽为2nm，光纤的 色散系数为2.5ps/(km nm)，ε光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db，光 纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db。 试求:系统的最大中继距离。 11. 弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n=1.5,n=1.45,试计算: 12(1)纤芯和包层的相对折射指数差Δ; (2)光纤的数值孔径NA。 12. 光波从空气中以角度33?投射到平板玻璃表面上，这里的是入射光与玻璃表面之间的夹角。根据投射,,,11 到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90?， 请问玻璃的折射率等于多少,这种玻璃的临界角又是多少, n,1.0013. 计算及n,1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率，则允许的n,1.4821 最大入射角,为多少, max ,,0.01am,25,14. 已知阶跃光纤纤芯的折射率为，相对折射(指数)差，纤芯半径，若，,,,1mn,1.501 V计算光纤的归一化频率及其中传播的模数量。 M 15. 一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问: (1)其纤芯直径为多少, (2)在1310nm波长上可以支持多少个模, (3)在1550nm波长上可以支持多少个模? 《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习 16. 用纤芯折射率为，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率的光脉冲，经过该光纤后，信fMHz,8n,1.501 号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度。 L 17. 有阶跃型光纤，若，，那么 n,1.5,,,1.31m01 (1)若,,0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径应取多大, a (2)若取芯径，保证单模传输时，应怎么选择, am,5,, 1/2,，，r,,nrn012,,,，，，，,,,,18. 渐变光纤的折射指数分布为 a,,,,，， 求光纤的本地数值孔径。 0.6/dBkm0.3/dBkm19. 某光纤在1300nm处的损耗为，在1550nm波长处的损耗为。假设下面两种光信号同时进入光纤:1300nm波长的的光信号和1550nm波长的的光信号。试问这两种光信号在8km150,W100,W 和20km处的功率各是多少,以为单位。 ,W 1.5/dBkm20. 一段12km长的光纤线路，其损耗为。试回答: (1)如果在接收端保持的接收光功率，则发送端的功率至少为多少, 0.3,W 2.5/dBkm(2)如果光纤的损耗变为，则所需的输入光功率为多少, ,,0.0121. 有一段由阶跃折射率光纤构成的5km长的光纤链路，纤芯折射率，相对折射率差。 n,1.491 (1)求接收端最快和最慢的模式之间的时延差; (2)求由模式色散导致的均方根脉冲展宽; (3)假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少, NA,0.301.4522. 有10km长的多模阶跃折射光纤，如果其纤芯折射率为，计算光纤带宽。 23. 计算一个波长为的光子能量，分别对1MHz和100MHz的无线电做同样的计算。 ,,,1m 2，射到地球外面大气层的光强大约为。24. 太阳向地球辐射光波，设其平均波长IWcm,0.14/,,,0.7m 如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。 25. 如果激光器在上工作，输出1W的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的,,,0.5m 粒子数。 26. 设PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在和波长时的响应度，说明为什么在1.3,m1.55,m1.55,m 处光电二极管比较灵敏。 27. 假设我们想要频分复用60路FM信号，如果其中30路信号的每一个信道的调制指数，而另外30m,3%i m,4%路信号的每一个信道的调制指数，试求出激光器的光调制指数。 i 28. 假设一个SCM系统有120个信道，每个信道的调制指数为2.3%;链路包括一根损耗为1dB/km的12km长的 单模光纤，每端有一个损耗为0.5dB的连接器;激光光源耦合进光纤的功率为2mW，光源的RIN=-135dB/Hz; PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B=5GHz，I=10nA，R=50Ω,F=3dB。试求本系统的载噪比。 Deqt RINdBHz,,135/29. 假设一个有32个信道的FDM系统中每个信道的调制指数为4.4%，若，PIN光电二 0.6/AWBGHz,5极管接收机的响应度为R,,50FdB,3，，InA,10，，。 teqD ,10dBm(1)若接收光功率为，试求这个链路的载噪比; ,13dBm(2)若每个信道的调制指数增加到7%，接收光功率减少到，试求这个链路的载噪比。 30. 一直有一个565Mb/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下: (1)光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有5个接头，平均每个接头损耗为0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm，-19接收机灵敏度为-56dBm(BER=10)。 (2)光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/(km.nm)，光源光谱宽度为1.8nm。 求:最大中继距离是多少, 注:设计中选取色散(功率)代价为1dB，光连接器损耗为1dB(发送和接收端各一个)，光纤富于度为 0.1dB/km，设备富于度为5.5dB。 31. 一个二进制传输系统具有以下特性: (1)单模光纤色散为15ps/(nm.km)，损耗为0.2dB/km。 ,,1551nm(2)发射机用的GaAs激光源，发射平均光功率为5mW，谱宽为2nm。 (3)为了正常工作，APD接收机需要平均1000个光子/比特。 (4)在发射机和接收机处耦合损耗共计3dB。 求: (1)数据速率为10和100Mb/s时，找出受损耗限制的最大传输距离。 《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习 (2)数据速率为10和100Mb/s时，找出受色散限制的最大传输距离。 (3)对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括损耗和色散两种限制。 32. 比较下面两个速率为100Mb/s的系统其损耗受限的最大传输距离。 系统1工作在850nm: (1)GaAlAs半导体激光器:0dBm(1mW)的功率耦合进光纤; (2)硅雪崩光电二极管:灵敏度为-50dBm; (3)渐变折射率光纤:在850nm处的损耗为3.5dBm/km; (4)连接器损耗:每个连接器为1dB。 系统2工作在1300nm: (1)InGaAsPLED:-13dBm的功率耦合进光纤; (2)InGaAsPIN光电二极管:灵敏度为-38dBm; (3)渐变折射率光纤:在300nm处的损耗为1.5dBm/km; (4)连接器损耗:每个连接器为1dB。 每个系统均要求6dB的系统富于度。 33. 某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6 dB，光缆富余度为 0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离 为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大, 34. 阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n=1.51，n,1.49，纤芯半径a,4μm，工作波长λ,1.31 μm。求: 12 (1)相对折射指数差; (2)光纤中传输的模式数量; (3)每公里长度光纤的模式色散 35. 一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm，全程光纤平均接头损耗为 0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传输距离为70 km。求: (1)满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少, (2)若要求系统允许的最大接收功率为,10 dBm，则光接收机的动态范围至少应取多少, Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试计算: 36. 已知阶跃型光纤的n1=1.5， (1)数值孔径NA (2)归一化频率 (3)入射光线的激励角范围 37. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm, 若光纤中的导模数量N=2，试问至少纤芯半径为多大, 38. 有一五次群单模光缆传输系统，线路码型为3B4B码，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm， 光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围?20dB。采用的光缆其固有损耗为 0.4dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数?2.0ps/nm?km, 光纤富余度为0.1dB/km。 若考虑1dB色散代价(ε取0.115)，5dB设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少, 39. 一无备用系统的光缆通信系统，在420km内共设10个中继器，各种设备的故障率如下: 设备种类 故障率(fit) 140Mb/s光端机 20000(一端) 140Mb/s中继器 7000(一线) 光缆 200(一公里) 供电 7500(一端) 求: (1)系统总故障率。 (2)平均无故障时间。 40. 已知均匀光纤的n=1.51，Δ=0.01，工作波长λ0=0.85μm, 当纤芯半径a=25μm。试求: 1 (1)此光纤中传输的导模数是多少, (2)若要实现单模传输，纤芯半径应为多少, (3)系统中采用1?1的主备比，在系统发送和接收端各存在一个转换设备，转换设备的故障率为200fit(一 端)，平均故障修复时间为4小时。 求:?此系统的失效率。 ?若系统的设计寿命为20年，则在此间系统的中断通信时间。 41. 如果在无备用系统情况下，容许5000km光纤通信系统双向全程每年4次全程故障，那么280km的数字段双 向全程每年允许出现的全程故障是多少次, 42. 某激光器的输出光功率为500mw, 问此功率可折合为多少dBm? 43. 某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是1.48和1.46，则其临界传播角为, 《光纤通信》习题册 第九章 证明题练习 第九章 证明题练习 ()Gz,,G1. 一束光在介质中传播时，其光强随传播距离的变化通常表示为，其中为初始光强，IIIIe,z00为光强增益系数，为光强损耗系数。试推到这个式子，并说明此式成立条件。 , 2. 设LD的光学谐振腔长为，谐振腔前、后镜片的光强反射系数分别为，谐振腔介质的光强损耗系数为Lrr,12 G，谐振腔的光强增益系数为，试证明:激光所要求的谐振条件(阈值增益条件)为 , 11 ,，,Gln2Lrr12 optxGG3. 在考虑热噪声和散粒噪声的情况下，设APD的，，推导APD的的最佳值，x,(0,1)FGG(),mAmm 此时APD接收机的SNR最大。 4. 证明:对于OOK直接检测接收机，其误码率公式为 ,,II,10BERQ, ,,,,，01,, ,,GP。 5. 推导具有光放大器的光接收机的误码率BERQ,,,,,2(1)GPB,ne,, 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 第十章 期末试题示范 《光纤通信》习题册 答案详解 答案详解 第一部分:选择题练习 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B A B D D D B B C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 A B B D A A C D D A 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 A B D D B A C A A D 题号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 答案 D D C D A A B D A D 题号 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 答案 A B D C A B B D D A 题号 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 答案 D A C D A A A D D D 题号 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 答案 B A D A B A C A D D 题号 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 答案 C A B C C A D D D D 题号 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 答案 B C C B A B C C A A 题号 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 答案 C D C C B B B A D B 题号 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 答案 C C D A A A D C A B 题号 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 答案 C B C B B D D D D D 题号 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 答案 B A B B C D A D B A 题号 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 答案 A C B C D A D D C A 题号 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 答案 C C A C A A D A D A 题号 150 152 153 154 155 156 157 158 159 160 答案 C B D D D C C B A A 题号 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 答案 B A A D C B B C D C 题号 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 答案 B A A D D A D B C A 题号 181 182 183 184 185 186 答案 C A B A A A 《光纤通信》习题册 答案详解 第二部分:填空题练习 1. TEM波，TM波 2. 材料色散，波导色散，模式色散 3. 脉冲时延法，插入法 4. 激光器的阈值电流随温度升高而增大 5. 动态谱线，传输速率 6. 金属导线 7. 响应度 ，量子效率 8. 消除码间干扰，减小误码率 9. 动态范围 10. 倍增噪声 11. 光反馈，频率 12. 光纤型，阈值电流 13. 同步数字系列(SDH)，1.544Mb/s 14. 反射光返回到该器件，插入损耗 15. 2.488Gbit/s 16. 63，3 17. 自聚焦 18. 理想时间位置 19. 误码性能，抖动性能 20. 输入光信号，原泵浦光 21. 放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比 22. 终端复用器 23. 光监控信道，光发射机 24. 时多址分(TDMA) 25. 控制功能群 26. 提高速率 27. 复用段倒换环 vcn,/28. 29. nn/21 30. 1.31μm，1.55μm 31. 损耗，色散 32. ps/(km.nm)，标准单模光纤 33. hv，频率 34. 缆芯，加强芯 35. 固定，可变 36. 光电型光中继器，全光型光中继器 37. 暗电流噪声，量子噪声 38. 受激辐射，自发辐射 39. 1.51μm 40. 调整机会 41. 升高，降低 42. 开放式系统，标准的光波长 43. C,12，C,4 44. PDH,SDH 45. 量子,暗电流 46. 相反方向,一个方向 47. 自发辐射,受激吸收,受激辐射,受激辐射 48. 电信号，光信号 49. 光信号，电信号 50. 光-电-光中继器，对光信号直接放大的中继器 51. 材料的吸收，光纤的散射 52. 误码，抖动 53. 色散，损耗 54. 输出功率与效率，输出光谱特性 55. 二氧化硅，纤芯，纤芯 56. 损耗，色散 57. 材料，波导，模式 58. 单模，多模，阶跃型，渐变型 59. 1.55um 60. 0.8~1.8um，近红外区 61. 掺铒光纤放大器，1.53~1.56um 62. 光纤，光波 63. 传送错误的码元数占传送的总码元数的百分比，误码秒，严重误码秒 64. 单一基模 65. 材料，波导 66. 分组码 67. 轻掺杂质的N型材料，I层 68. 双向结构，单向结构 69. LP，LP 0111 70. 把接收来的光信号转变为原来的电信号 71. 前置放大器，低噪声、髙增益 72. 降低 73. 自发辐射，受激辐射 74. 石英，纤芯，包层 75. 0,V,2.405 76. 波长1.31un附近 77. 光功率的相对值，dBm 78. 数值孔径，NA 79. 激光，阈值 80. 光波，载流子，阈值 81. 155.520 82. 光发射机，光纤线路 83. 捕捉光线 84. 字节，块 85. 同步传送模块，155.520 86. 输出光电流和一次光生电流的比值 87. 双极性码，单极性码 88. 光检测器，均衡器，自动增益控制 89. 掺铒光纤 90. 光中继放大，网络管理 91. 铠装 92. 自聚焦效应 93. 损耗，色散 94. 网络节点 95. 映射 96. 光源，光检测器 97. HE(LP) 98. 中继放大器 110199. LD，1.31um或1.55um 100. 附加损耗，一致性 101. 高锟 102. 折射 103. 强，高 104. PIN光电二极管 105. 受激辐射，受激吸收，粒子数的反转分布 《光纤通信》习题册 答案详解 106. 大 107. 加强元件(或加强芯) 108. 波导色散 109. 光纤传导模数量 110. 开销比特 111. 动态范围，灵敏度 112. 阈值条件 113. 色散 114. 脉冲抖动 115. 全反射，光纤收集光线 116. 单模 117. 电场矢量空间 118. TEM 119. 受激吸收，受激辐射 11120. 121. 码间干扰，模分配噪声 ,,G,,，ln内2Lrr12 122. 消光比 123. 时钟恢复电路 124. 段开销区，管理单元指针 125. 纤芯、包层和涂覆层 126. 材料色散波导色散和模式色散 127. 电信号电流，光信号功率，电信号电流 128. 模间，模内 129. 1.53,1.56μm 130. 折射率相同 131. 渐变 132. 本征层(I)层 133. 吸收损耗 134. 40 135. SDH 136. 高增益 137. single mode，multimode 138. axial displacement轴向移位 139. core，cladding包层 140. absorption吸收，radiative losses辐射损耗 141. SOAs半导体激光放大器，DFAs 142. LANs局域网，MANs城域网 143. LEDs发光二级管 144. ASE 145. thermal noise热噪声 146. step-index，graded-index 147. material 148. average error probability平均概率误差，peak signal-to-noise ratio 149. point-to-point line 150. erbium，neodymium fiber material，structural imperfections 151. 152. edge emitters 153. ARQ自动重发请求，FEC前向纠错 《光纤通信》习题册 答案详解 第三部分:判断题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ? ? ? ? ? ? ? ? ? × 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 × × × ? × × × × × × 答案 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 × ? × ? × ? × ? × ? 答案 题号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ? × × × × × ? × ? ? 答案 题号 41 42 43 × ? ? 答案 第四部分:名词解释练习 一、名词解释常规练习 ,NA,sin,maxmax1. 表示光纤捕捉光射线能力的物理量,用NA表示:,是光纤能捕捉的射线的最大入射角。 2. 又称分组码，它是把输入信码流中每m比特码分为一组,然后变换为n比特(n,m)输出。 3. 光纤在加热制造过程中,热扰动使原子产生压缩性的不均匀,造成材料密度不均匀,进一步造成折射率不均匀,这种不均匀性在冷却过程中固定下来并引起光的散射,造成瑞利散射损耗。 4. 不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转,也称磁致旋光效应。 5. 插入比特码是将信码流中每m比特划为一组,然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出。 处于低能级的粒子将不断地被激发到高能级上去,从而使高能级上的粒子数大于低能级上的6. 在外界能量作用下, 粒子数,这种分布状态称为粒子数的反转分布。 7. 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。 8. 在保证一定误码率的条件下,光接收机所需接收的最小光功率。 9. 将多个通道的低速率数字信息以时间分割的方式插入到同一个物理信道(光纤)中,复用之后的数字信息成为高速率的数字流。 10. 所谓抖动一般指定时抖动，它是数字传输中的一种不稳定现象，即数字信号在传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔，二是对时间变化的一种现象，这种现象就成为抖动。 11. 是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原始信号复原。 12. 散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含SiO2 、GeO2 和P2O5 等成分的浓度不均匀，使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗。 13. 是指在PIN规定的反向电压或者APDDE 90%击穿电压时，在无入射光情况下器件内部的反向电流。 14. 过纤芯的轴线的平面称为子午面,在子午面的光线称为子午射线。 15. 具有不同条件的子午射线,从同一地点出发,达到相同的终端。这种现象称为光纤的自聚焦现象。 16. 分组码又称为mBnB 码。它是把输入信码流中每m 比特码分为一组，然后变换为n 比特(n,m)输出。 17. P-I曲线指的是光源的总发射光功率与注入电流的关系曲线。(P-I特性) 18. 光信息的传播是由大量的光量子传播来进行的,这些大量的光量子其相位都是随机的,因此光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数,是在一个统计平均值附近浮动,因而产生了噪声。 19. 是在二极管的P-N结上加高反向电压形成的。此时在结区形成一个强电场，在高场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的院子发生碰撞，使带价的电子得到能量，越过禁带到导带，产生了新的电子-空穴对，如此下去，像雪崩一样的发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。 20. 晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同而分成若干组。每组中能级彼此靠的很近，组成有一定宽度的带，成为能带。 21. 费米能及不是一个可以被电子占据的实在能级，他是反应电子在各能级在建瓯那个分布情况的参量，具有能级的量纲。 22. 就是在电信号到来时，光信号相对于电信号的时间延迟。 23. 单模光纤中两个偏振模的传输常数不同，这样产生的时间延迟差称偏振模色散。 24. 某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象叫自脉动现象 25. 光孤子是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都保持不变的超短脉冲。 26. 啁啾是指产生光脉冲时引入的附加线性调频，即光脉冲的载频随时间变化。 《光纤通信》习题册 答案详解 27. 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的，这种调制称为光源的外(间接)调 制。 28. 指折射率随电场线性变化的现象。 29. 在高能级上的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级与空穴复合，释放的能量转 换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 30. 是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。 31. 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。 32. 光波模式是指能够独立存在的电磁场的结构形式。 二、新增题型:写出以下名词的全称，并写出其意思。 1. dispersion compensating fiber(色散补偿光纤) 2. carrier to noise ratio(载噪比) 3. Stimulated Raman Scattering(受激的拉曼色散) 4. Semiconductor optical amplifier(半导体激光放大器) 5. numerical aperture(数值孔径) 6. passive optical network(无源光网络) 7. single longitudinal mode(单纵向模式) 8. noise-equivalent power(噪声等效功率) 9. dispersion shift fiber(色散转移光纤) 10. synchronous optical network(同步光网络) 11. asynchronous transfer mode(异步传输模式) 12. integrated services digital network(综合业务数字网) 13. wavelength-division multiplexing(波分多路复用) 14. Synchronous digital hierarchy(同步数据系列) 15. transmission-line laser model(传输线激光模式) 16. optical network simulation layer(光网络模拟层) outside vapor-phase oxidation(外气相沉积法) 17. 18. vapor-phase axial deposition(汽相轴向沉积) 19. code-division multiple access(码分多址) 20. frequency-division multiplexing(频分复用) 21. digital signal processing(数字信号处理) 22. modified chemical vapor deposition(修正的化学汽相沉积) 23. erbium-doped fiber amplifier(惨饵光纤放大器) 24. fiber distributed data interface(光纤分布式数据接口) 25. step index optical fiber(阶跃指数光纤) 26. graded index optical fiber(渐变性光纤) 27. single quantum-well(单量子井) 28. automatic reapt request(自动重发请求) 29. forward error correction(前向纠错) 第五部分:画图题 一、 常规题练习 1. 课本P2 图1.1.1 2. 课本P4 图1.1.4 3. 课本P5 图1.1.5(a) 4. 课本P5 图1.1.5(b) 5. 课本P5 图1.1.5(c) 6. 课本P9 图1.2.2 7. 课本P9 图1.2.3 8. 课本P11 图1.2.7 9. 课本P13 图1.2.11 10. 课本P14 图1.2.14 11. 课本P43 图2.2.19(a) 12. 课本P43 图2.2.19(b) 13. 课本P43 图2.2.19(c) 14. 课本P43 图2.2.19(d) 15. 课本P53 图2.3.6 16. 课本P70 图3.1.1 《光纤通信》习题册 答案详解 17. 课本P72 图3.1. 4 18. 课本P74 图3.1.5 19. 课本P77 图3.1.9 20. 课本P83 图3.2.5 21. 课本P83 图3.2.5 22. 课本P83 图3.2.5 23. 课本P84 图3.2.6 24. 课本P87 图3.3.2 25. 课本P89 图3.4.1 26. 课本P96 图4.1.1 27. 课本P104 图4.3.1(a) 28. 课本P104 图4.3.1(b) 29. 课本P120 图5.1.6 30. 课本P122 图5.1.9 31. 课本P124 图5.1.13 32. 课本P130 图5.2.1 33. 课本P186 图8.1.1 34. 课本P216 图9.2.1 35. 课本P232 图9.5.2 36. 课本P233 图9.5.4 二、新增题型练习 1. (1)掺铒光纤放大器 (2)光隔离器 (3)波分复用器 (4)25mg/kg 5)980nm ( 2. (1)直接调制方式下，带宽受半导体光源的震荡频率限制和光源啁秋效应的存在。 (2)直流，啁秋 (3)宽的调制带宽，插入损耗，高消光比。 3. (1)为了获得较为平坦的增益特性，增大EDFA的带宽。 (2) 掺 滤 放 铒 波 大 光 器 器 纤 特 增 增 性 益 益 O O O 波长 波长 波长 图(a) 图(b) 图(c) 4. (1)受激辐射 (2)高能带上的电子密度要大于低能带上的电子密度，正向电流，光子谐振腔，单色性和方向性 (3) 高能带 hv hv 5. (1)掺铒光纤，铒离子 (2)相互作用的效率，氟元素，MFD(模场直径) (3)1480;噪声低，泵浦效率高，功率高达数百毫瓦 (4)同向泵浦，反向泵浦 (5)无关 6. (1)掺铒光纤放大器 (2)亚稳态，激发态 (3)?当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到 《光纤通信》习题册 答案详解 激发态(1?3)。 ?但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2(无辐射跃迁)。 ?如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2 ?1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。 (4)泵浦光，泵浦光 7. (1)直接强度调制 (2)动态范围 (3)已产生畸变(失真)，码间干扰 (4)判决电路，时钟提取电路，码元时钟，实现收发同步 8. (1)半导体放大器 (2)法布里-珀罗，行波，高斯，反射面的反射系数 (3)法布里-珀罗，10，行波 (4)有源区的矩形性质和晶体结构 (5)正方形，串联或并联 第六部分:简答题练习 1. 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。 2. 由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分， 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。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。 3. 阶跃折射率光纤和渐变型多模光纤。阶跃折射率光纤中，纤芯和包层折射率沿光纤半径方向分布都是均匀的，而在纤芯和包层的交界面上，折射率呈阶梯形突变。渐变型多模光纤中，纤芯的折射率不是均匀常数，而是随纤芯半径方向坐标增加而逐渐减少，一直变到等于包层折射率的值。 4. 直接调制和间接调制。直接调制又叫内调制，就是将电信号直接加在光源上，使其输出的光载波信号的强度随调制信号的变化而变化，即直接调制半导体激光器的注入电流，是光纤通信中最常用的通信方式。间接调制又叫外调制，就是不直接调制光源，而是在光源输出的通路上，利用某些晶体的电光、声光和磁光效应等特性，加外调制器来对光波进行调制。 5. 这是有线路放大器的WDM系统应用代码，其中8表示的是8路波长信号复用; L表示是长距离通信目标距离达80Km;第二个8表示整个系统允许的最大区段数是8;16表示的是一路信道速率为STM,16的速率等级;3表示系统采用的光纤是色散位移光纤G.653 6. 主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的电平，并通过它实现自动增益控制(AGC)，以使输入光信号在一定的范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。 7. 在掺铒光纤中，铒离子(Er3+)有三个能级:能级1代表基态，能量最低，能级2是亚稳态，处于中间能级，能级3代表激发态，能量最高，当泵浦光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1?3)。但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2。如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2?1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。 8. 半导体材料的光电效应是指光照射到半导体的P-N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，它们总起来称作光生载流子。 光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下，在外电路中出现光电流。从而在电阻R上有信号电压 输出。这样，就实现了输出电压跟随输入光信号变化的光电转换作用。 9. 作用:光发射机的作用是把电端机送来的电信号变为光信号送入光纤中传输。?光源特性:包括发光波长、谱线宽度、P-I特性和寿命等。? 调制特性:可以采用直接调制和外调制。? 输出特性:包括光功率、稳定性、消光比 10. (激光工作物质、激励、光学谐振腔) ? 需要有合适的工作物质,具有合适的能级分布,可以产生合适波长的光辐射; ?需要可以实现工作物质粒子数反转分布的激励能源——泵浦源; ?需要可以进行方向和频率选择的光学谐振腔。 11. 在有源区中高掺杂的PN结上，由于外加电压不断注入电子形成粒子反转分布，在有源区中产生受激辐射而 发出激光。激光的产生需要满足三个条件:可实现粒子数反转分布的增益介质，泵浦源到激发态，光学谐振 腔，通过有源区两端的反射镜实现正反馈。 《光纤通信》习题册 答案详解 12. ?产生激光的工作物质，能够产生激光的工作物质,也就是处于粒子数反转分布状态的工作物质,它是产生激光 的必要条件; ?能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源，使工作物质产生粒子数反转分布的外界激励源。物 质在泵浦源的作用下,使粒子数从低能级跃迁到高能级,使得在这种情况下受激辐射大于受激吸收,从而有 光的放大作用。这时的工作物质已被激活,成为激活物质或增益物质; ?有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。激活物质只能使光放大,只有把激活物置于光学谐振腔中, 以提供必要的反馈及对光的频率和方向进行选择,才能获得连续的光放大和激光振荡输出。 13. (材料的吸收损耗、光纤的散射损耗、辐射损耗) ?材料的吸收损耗,包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收等,是材料本身所固有的,是一种本征吸收损耗。 ?光纤的散射损耗,主要有瑞利散射损耗、波导散射损耗和散射损耗。 ?辐射损耗,当理想的圆柱形光纤受到某种外力的作用时,会产生一定曲率半径的弯曲,导致能量泄漏到包层 造成损耗。 14. 传输频带宽,通信容量大;中继距离远;抗电磁干扰能力强,无串话;光纤细,光缆轻;资源丰富,节约有色金属 和能源;均衡容易;经济效益好;抗腐蚀、不怕潮湿。 15. 由于噪声引起的抖动;时钟恢复电路产生的抖动;其他原因引起的抖动。如数字系统的复接、分接过程，光缆的 老化等。 16. 3R中继器:均衡放大、识别再生、再定时的功能;2R中继器:均衡放大、识别再生的功能;光中继器实现方 式主要有光-电-光中继器和对光信号直接放大的中继器两种。 17. 它们表示相应模式的光纤截面上的分布规律，m表示沿圆周方向光场出现最大值的对数，而n表示沿半径方 向光场的最大值的个数。 18. 在二极管的P-N结上加上高反向电压形成的，此时在结区形成一个强电场，在高场区内光生载流子被强电场 加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的电子得到能量，越过禁带到导带，产生新的电子- 空穴对，新产生的电子-空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子-空穴对„如此下去，像 雪崩一样的发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。 19. 响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换能力的物理量。响应度R0 定义为:R0=IP?A/W?P0式中: IP: 光电检测器的平均输出电流;P0:光电检测器的平均输入功率。量子效率n定义为:n=(光生电子-空穴对 数)/入射光字数。二者关系:R0=en/hf。这即是说，光电二极管的响应度和量子效率与入射光波频率有关。 20. 从渐变型光纤的导光原理可知:只要n(r)取得合适,那么不同模式的光线就会具有相同的轴向速度。即具有不同 条件的子午射线,从同一地点出发,达到相同的终端。利用渐变型光纤n随r变化的特点,可以减小模式色散。 这种现象称为光纤的自聚焦现象,相应的折射指数分布称为最佳折射指数分布。 22n(0),n(a)r21/2,,n(r),n(0)[1,2,()]22n(0)a折射指数选取平方律型分布形式:;式中: ;n(0)— —光纤轴线处(r=0)的折射率;a——纤芯半径。 21. 普通单模光纤的材料色散系数Dm、波导色散系数Dw和总色散D随波长变化的曲线,总色散在1.31μm附近 为零,这个波长称为零色散波长。而在1.55μm附近色散系数D=15,18ps/(km?nm)。 在1.55μm附近的损耗最低,如果合理地设计光波导的结构就可以把零色散波长位移到1.55μm附近, 这样1.55μm附近色散也最小,利用这种原理制成色散位移光纤(DSF)。无疑对长距离大容量的光纤通信是 十分有利的。 22. 光接收机的噪声是与信息无关的随机变化量，分为:与信号光电检测器有关的噪声包括量子噪声、雪崩倍增噪 声、暗电流和背景噪声等;与光接收机电路有关的的噪声包括放大器噪声、负载热电阻噪声等。 23. 掺饵光纤放大器主要由掺饵光纤、泵浦光源、光耦合器、光隔离器以及光滤波器等组成。 光耦合器是将输入光信号和泵浦光源输出的光波混合起来的无源光器件;光隔离器是保证光信号只能 正向传输的器件;光滤波器的作用是滤除光放大器的噪声,降低噪声对系统的影响,提高系统的信噪比。 24. θmax是光纤纤芯所能捕捉的射线的最大入射角,意味着射入角小于θmax的所有射线均可以被光纤所捕捉, 因此数值孔径NA,sinθmax表示光纤捕捉光射线的能力。 25. LD和LED的不同之处:工作原理不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。LED不需要 光学谐振腔，而LD需要。和LD相比，LED输出光功率较小，光谱较宽，调制频率较低。但发光二极管性 能稳定，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。所以，LED的主要应用场合是小容 量(窄带)短距离通信系统;而LD主要应用于长距离大容量(宽带)通信系统。 LD和LED的相同之处:使用的半导体材料相同、结构类似，LED和LD大多采样双异质结结构，把 有源层夹在P型和N型限制层中间。 26. 四波混频是指当多个频率的光波以很大的功率在光纤中同时传输时，由于非线性效应引发多个光波之间出现 能量交换的一种物理过程，(3分)这种能量转移不仅导致信道中光功率的衰减，而且引起各信道之间的彼此 干扰。(2分) G.653光纤在1550nm波长附近是零色散，易产生四波混频效应，所以G.653光纤不适于用于WDM系统。 27. 由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后， P层的空穴和N层的电子注入有源层。 P层带隙宽，导 带的能态比有源层高，对注入电子形成了势垒，注入到有源层的电子不可能扩散到P层。 同理， 注入到有 《光纤通信》习题册 答案详解 源层的空穴也不可能扩散到N层。这样，注入到有源层的电子和空穴被限制在厚0.1~0.3 μm的有源层内形成粒子数反转分布，这时只要很小的外加电流，就可以使电子和空穴浓度增大而提高效益。(5分) 另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在有源区内，因而电/光转换效率很高，输 出激光的阈值电流很低，很小的散热体就可以在室温连续工作。。 28. 光波分复用技术的基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原始信号送入不同终端。 光波分复用技术的主要特点有:(1)充分利用光纤的巨大带宽资源;(2)同时传输多种不同类型的信号;(3)节约线路投资;(4) 降低器件的高速度要求;(5)高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 29. 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。 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。 30. 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。 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。 31. 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。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。泵浦光和信号光一起 通过光耦合器注入掺铒光纤;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。 32. 优点有:带宽资源丰富，通信容量大;损耗低，中继距离长;无串音干扰，保密性好;适应能力强;体积小、重量轻、便于施工维护;原材料来源丰富，潜在价格低廉等。 缺点有:接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验 等。 33. 光纤通信系统由三部分组成:光发射机、光接收机和光纤链路。 光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。光源组件包括光源、光源—光 纤耦合器和一段光纤(尾纤或光纤跳线)组成。 模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配(限制输入信号的振幅)作用。光源是LED 或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口， 用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或 光缆中。 光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。光检测器组件包括一段光纤(尾纤或 光纤跳线)、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。 光检测器将光信号转化为电流信号。常用的器件有PIN和APD。然后再通过电流—电压转换器，变 成电压信号输出。模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。 光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。 光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。光缆线路盒:光缆生产厂家生产的光缆一般为 2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连 《光纤通信》习题册 答案详解 接起来。光缆终端盒:主要用于将光缆从户外(或户内)引入到户内(或户外)，将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。光纤连接器:主要用于将光发送机(或光接收机)与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。 34. (1)SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的准同步数字体制(PDH)完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性; (2)SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的， 它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步 复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了数字交叉连接(DXC)， 减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性; (3)由于采用了较先进的分插复用器(ADM)、数字交叉连接(DXC)、网络的自愈功能和重组功能就显 得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5,开销比特，它的网管功能显得特 别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管 费和生存能力起到了积极作用; (4)由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功 能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化; (5)SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种 拓扑结构的网络，十分灵活; (6)SDH并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。 这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线 网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网(HFC)相兼容; (7)从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH 上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输; (8)SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整; (9)标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。 全光网络将成为继纯电缆网络、光电耦合网络后的第三代网络。全光网络是指信号只是在进出网络时才进行35. 电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在，因此在整个传输过程中没有电的处理。 全光网络的关键技术主要有光放大中继技术、光复用技术、光交换技术、光分插复用技术等。 36. 波分复用的基本思想是将工作波长略微不同、各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入到同一根光纤中进行传输。 37. 采用WDM技术的原因是和它的优点分不开的，它有如下优点: (1)充分利用了光纤的巨大带宽资源; (2)同时传输多种不同类型的信号; (3)实现单根光纤双向传输; (4)多种应用形式; (5)节约线路投资; (6)降低器件的超高速要求。 采用EDFA技术的原因是和它的优点分不开的，它有如下优点: (1)中继器的价格下降了; (2)对传送的数据速率和调制格式透明，这样系统只需改变链路的终端设备就很容易升级到高的速率; (3)可以同时放大多个波长信号， 使波分复用(WDM)的实现成为可能; (4)提供了系统扩容的新途径， 无需增加光纤和工作的速率， 只需通过增加波长就可提高系统的容量; (5)最关键的是系统的成本下降了。 38. 能充分利用光纤的带宽资源，故容量大，传输质量好，开放性，易于实现网络的动态结构，可扩展性，结构简单，透明性，可靠性高，可维护性好。 39. 受激吸收，受激辐射和自发辐射。 40. 粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。处于粒子数反转分布的介质(叫激活介质)可实现光放大。 41. 阈值增益为 11G,，, lnthLrr212 GG,,rr,其中是介质的损耗系数，分别是谐振腔反射镜的反射系数。当激光器的增益时，th12 才能有激光放出。 2,hc2Ehc,/,,,,,,,,,,,,E,E,E42. 由得到，于是得到，可见当一定时，与成正比。 ,2hc, 《光纤通信》习题册 答案详解 43. 一次光生载流子穿过一个具有非常高的电场高场区。在这个高场区，光生电子,空穴可以获得很高的能量。 他们高速碰撞在价带上的电子，使之电离，从而激发出新的电子,空穴对。新产生的的载流子同样由电场加 速，并获得足够的能量，从而导致更多的碰撞电离产生，这种现象叫雪崩效应。 44. 量子噪声，暗电流噪声，漏电流噪声和热噪声。 45. 光纤连接器引入的损耗有插入损耗(insertion loss)和回波损耗(return loss)。插入损耗是由光纤端接缺陷造成的光信号损失，插入损耗越小越好。回波损耗是由于光波在光纤端接的界面处产生菲涅耳反射，反射波对光源造成干扰，故回波损耗越大越好。ITU建议回波损耗值不小于38dB。 由径向偏移产生的损耗比纵向偏移大得多，因而首先要保证光纤轴心对准、靠紧。 46. 集成阵列波导光栅由输入,输出波导、星型波导和阵列波导三部分组成。输入、星型波导与阵列波导组成一 个相位控制器，使得到达衍射光栅的光波相位与光的输入端口和光波长有关。与阵列波导输出端面相连的星 型波导的输入端面充当衍射光栅的作用。每个阵列中的波导正对中心的输入,输出波导，端面展开以减小耦 合损耗，阵列波导数要保证所有衍射光能被收集。这样从输入波导进来的光就能被无畸变(或畸变小)传输到 输出波导。波导阵列中相邻波导间的长度差为常数，对入射光的相位周期性地调制。 47. 光纤耦合器是实现光信号分路/合路的功能器件，一般用于把一个输入光信号分配给多个输出，或把多个输入 光信号组合成一个输入。耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 48. 光滤波器种类有:?.F-P腔型光滤波器:光纤型F-P腔滤波器，铁电液晶光滤波器，微机械F-P滤波器;?. 马赫-曾德干涉型光滤波器:?.基于光栅的滤波器:声光可调滤波器，电光可调滤波器，光栅滤波器，光纤 布拉格光栅滤波器;?.介质膜滤波器;?.有源滤波器;?.原子共振滤波器。光滤波器主要应用于DWDM系 统中。 49. 光开关的性能参数有:开关速度，通断消光比，插入损耗，串扰，偏振依赖损耗。光开关是空分光交换(SDOS) 的核心器件，它通过机械、电或光的作用进行控制，能使输入端任一信道按照要求与输出端任一信道相连， 完成信道在空间位置上的交换。 50. F-P腔可调谐滤波器的种类:光纤型F—P腔滤波器、铁电液晶光滤波器以及MEMS滤波器。这里就以光纤型F—P腔(FFP)滤波器为例说说它的工作原理。光纤型F—P腔(FFP)滤波器如图所示。图中两根光纤相对的端面镀膜以增强反射率，形成F—P光学谐振腔。在光纤型F—P腔滤波器中利用了压电陶瓷的压电效应，通 F—P谐振腔的腔长，造成谐振波长改过改变外加电压的大小改变压电陶瓷的长度，从而改变了由光纤构成的 变，实现了用电信号来选通光波长。 51. 光纤激光器、WDM合波/分波器、超高速系统的色散补偿器、EDFA增益均衡器等。 52. 可以。当传输光纤有行进的光波时，在耦合器中耦合进光纤环，并绕环行进一周后又返回耦合器，绕环后的 光波与来自传输光纤的光波之间将产生相移，相移的大小由环的长度和光波的波长决定。因此，这两个光波 之间将产生相长或相消干涉，利用这个原理，可以用非线性光纤环镜来选择所需的信号:对于不需要的波长 信号，让其相移为180?;对于需要的波长信号，让其相移为360?。 53. 光放大器包括半导体光放大器、光纤放大器(由可分为非线性光纤放大器和掺杂光纤放大器)。 1)半导体光放大器 它是根据半导体激光器的工作原理制成的光放大器。将半导体激光器两端的反射腔去除，就成为没有 反馈的半导体行波放大器。它能适合不同波长的光放大，缺点是耦合损耗大，增益受偏振影响大，噪声及 串扰大。 2)光纤放大器 (1)非线性光纤放大器 强光信号在光纤中传输，会与光纤介质作用产生非线性效应，非线性光纤放大器就是利用这些非线性 效应制作而成。包括受激拉曼放大器(SRA)和受激布里渊放大器(SBA)两种。 (2)掺杂光纤放大器(常见的有掺铒和掺镨光纤放大器) 在泵浦光作用下，掺杂光纤中出现粒子数反转分布，产生受激辐射，从而使光信号得到放大。 EDFA优点:高增益、宽带宽、低噪声及放大波长正好是在光纤的最低损耗窗口等。 54. EDFA的三种泵浦形式:同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵浦:信号光和泵浦光经WDM复用器合在一起同向输入到掺铒光纤中，在掺铒光纤中同向传输;反向泵浦:信号光和泵浦在掺铒光纤中反向传输;双向泵浦:在掺铒光纤的两端各有泵浦光相向输入到掺铒光纤中。 同向泵浦增益最低，而反向泵浦比同向泵浦可以提高增益3dB~5dB。这是因为在输出端的泵浦光比较 强可以更多地转化为信号光。而双向泵浦又比反向泵浦输出信号提高约3dB，这是因为双向泵浦的泵功率也 提高了3dB。其次，从噪声特性来看，由于输出功率加大将导致粒子反转数的下降，因此在未饱和区，同向 泵浦式EDFA 的噪声系数最小，但在饱和区，情况将发生变化。不管掺铒光纤的长度如何，同向泵浦的噪 声系数均较小。最后，考虑三种泵浦方式的饱和输出特性。同向 EDFA 的饱和输出最小。双向泵浦 EDFA 的 输出功率最大，并且放大器性能与输出信号方向无关，但耦合损耗较大，并增加了一个泵浦，使成本上升。 55. FBA与FRA间的区别: ?、FRA是同向泵浦，FBA是反向泵浦; ?、FRA产生的是光学声子，FBR产生的是声学声子， ?、FRA比FBA的阈值功率大; ?、FRA比FBA的增益带宽大。 《光纤通信》习题册 答案详解 在SBA中，泵浦光在光纤的布里渊散射下，产生低频的斯托克斯光，方向与泵浦光传播方向相反。 如果这个斯托克斯光与信号光同频、同相，那么信号光得到加强。故要使信号光得到放大，信号光应与泵 浦光方向相反。 56. (1)作为光中继器，用EDFA可代替半导体光放大器，对线路中的光信号直接进行放大，使得全光通信技术 得以实现。(2)作为前置放大器，由于EDFA具有低噪声特点，因而如将它置于光接收机的前面，放大非 常微弱的光信号，则可以大大提高接收机灵敏度。(3)作为后置放大器，将EDFA置于光发射机的输出端， 则可用来提高发射光功率，增加入纤功率，延长传输距离。 57. (1)增益，是指输出功率与输入功率之比G=Pout/Pin，如果用分贝作单位定义为G=10log10(Pout/Pin); (2)噪声系数，是指输入信号的信噪比与输出信号的信噪比Fn,(SNR)in/(SNR)out 。 58. (1)在线放大器:当光纤色散和放大器自发辐射噪声的累积，尚未使系统性能恶化到不能工作时，用在线放 大器代替光电光混合中继器是完全可以的。特别是对多信道光波系统，节约大量设备投资。(2)后置放大器: 将光放大器接在光发送机后，以提高光发送机的发送功率，增加通信距离。(3)前置放大器:将光放大器接 在光接收机前，以提高接收机功率和信噪比，增加通信距离。(4)功率补偿放大器:功率补偿放大器的运用 场合:A.用于补偿局域网中的分配损耗，以增大网络节点数;B.将光放大器用于光子交换系统等多种场合。 59. 热噪声、散粒噪声和自发辐射噪声。 60. NRZ(非归零码):编码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期，0对应无光脉冲。RZ(归零码):编 码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期的一半，0对应无光脉冲。NRZ码的优点是占据频宽窄，只 是RZ码的一半;缺点是当出现长连“1”或“0”时，光脉冲没有交替变换，接收时对比特时钟的提取是不利的。 RZ码解决了长连“1”的问题，但长连“0”的问题没解决。 61. 扰码、mBnB码、插入码和多电平码。 62. 光源的外调制类型有:电折射调制、电吸收MQW调制、M-Z型调制。内调制器简单且廉价，这种调制会引 起输出光载波的频率啁啾;外调制器可以有更高的速率工作，并且有较小的信号畸变。 63. PDH逐级复用造成上下路复杂而不灵活;预留开销很少，不利于网络运行、管理和维护;T系列和E系列的 帧结构和线路码特性不同，难以兼容，转换比较复杂;点对点传输基础上的复用结构缺乏组网的灵活性，难 以组建具有自愈能力的环形网等。 与PDH相比，SDH有以下特点:有统一的标准传输速率等级;有国际标准化的网络节点接口;具有 一次完成同步复用的功能;具有强大的网络管理功能。 64. SDH体制对网络节点接口(NNI)作了统一的规范。接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。 65. 引入智能特性，可以将光网络带来的好处归结如下: ?实现灵活的Mesh(网状)组网，提高带宽利用率，增强网络生存性。 ?网络拓扑自动发现。 ?简化网络结构。 ?提供增值业务，使传统传输网向业务网演进。 ?缩短业务时间，实现带宽动态申请和释放。 ?最终实现不同网络之间的互连和互通。 66. OCDMA相对WDM和OTDM有以下不可比拟的优点: ?OCDMA通过不同的码字来区分不同用户信息，不需要WDM所要求的波长控制和波长转换，这样地址 分配灵活，用户可以随机接入。 ?保密性好，安全性高。 ?OCDMA可以利用任何现有的光纤与WDM技术结合使用。 ?可异步接入性。 ?可根据不同的业务要求，提供不同的QoS的服务。 ?OCDMA可传送任何数字信号，包括SONET、ATM、及DS-1和DS=3信号。它是一项协议独立的技术， 可与现有任何新老设备兼容 第七部分:计算、综合、分析题练习 1. 解:由单模传输条件 2,a2,an221V,n,n,2,,2.405 12,, 2.405,a,,2.36,m得 2,n2,1 由数值孔径的定义式有 《光纤通信》习题册 答案详解 22 NA,n,n,n2,,0.21 121 2,an2,a221 V,n,n,2,,5.0312,, 2V则模式数为， m,,12.652 所以光纤中存在13个模式。 0.420.4242. 解:(1) f,,,4.2，10MHz,42GHzc,12,10，10d (2)响应度R定义为光生电流与输入光功率之比，即 ,,IPIPpininP 因为入射光功率对应于单位时间内平均入射的光子数而入射光子以量子效率部分被吸收，并,P/(hf)inc在外电路中产生光电流，则有响应度 e,,, ,,,hf1.24c 0.75，1.3 波长为1.3um时，,,,0.79(A/W)_ 1.24 0.75，1.55 波长为1.55um时，,,,0.94(A/W) 1.24 由上式可知，在量子效率一定时，响应度与波长成正比。所以由PIN在1.55um处的灵敏度高于在1.3um 处。 3. 解:(1) NA,n2,,1.52，0.005,0.15122n,nn122(2) ？,,,0.005;？,0.9922nn11 n2:， ,,arcsin(),arcsin(0.99),84.3cn12V(3) M,,2;？V,2 22,2,22 ？V,an,n,na2,,2121,,V,2，1.31 ？a,,,2.78(,m) 2,n2,2，3.14，1.5，2，0.0051 4. 解: (1) 由量子效率的定义得 光生电子,空穴对1 ) ,,,,50,入射光子数2 Ihfp(2)由公式,,, ,得 Pe0 ,Pe,Pe,00I,,phfhc ,7,19,60.5，10，1.6，10，1.31，10,8,,5.3，10A,3486.628，10，3，10 ,,1.24/Eg (3) 根据光电效应的产生条件hf>Eg可得，因GaAs的禁带宽度为1.424ev,所以c ,,0.87,m。 c 2,22,,Vann5. 解:(1) 由于归一化频率 12, 《光纤通信》习题册 答案详解 2,22 ,，，,501.4581.450.85 ,56.36 2,1588(2)传播的模式总数 MV,/2 22NAnn,,,0.153(3)该光纤的数值孔径: 12 (4)该光纤单模工作的波长: 2,222222,,2.613ann,，，,2.61350nn,19.9(μm) ,,,ann,,1212c122.405 6. 解 : 已知 1) 因非全反射导致的等效损耗系数 -1 (mm) 2)由 q=1,2,3…. (Hz) ,10 波长间隔 9.510， (m) 3)由 1374 7. 解:根据题意得 ,,0.4 /dBkm，，，， PdBm,,3 PdBm,,38 ,,0.05 /dBkmfSRs MdB,4 /个 , ,,0.5 dBc PPLML,,，，，2,,,由 SRcfs ,,,,，,33820.54PPM,,,2,，，SRc,66.7 kmL,,得 ，0.40.05，,,fs PP128. 解:由题意得 S,3即: S,RRPPPP，，1212 PP,3故有 12 PP-0.1511已知 -10lg1.5, ，得 ,10 PP00-0.15-0.15P,1 mw由于 所以 PP,,1010=0.70 mw010 11-0.15PP,,,100.23 mw 2133 9. (1)见图，由折射定律可得 nsinα=nsinβ (1) nsin(90?-β)=nsinγ (2) 0112 n2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= n1 (3) 《光纤通信》习题册 答案详解 22nn,12由式(1)和式(3)联立可得 sinα= (4) n0 将题中已知参量代入式(4)，得到 22152149..,sinα=,0226. 133. ?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?。 2222(2)光纤放置在空气中，则n=1NA= nn,,,,152149030...012 10. 解:衰减的影响 L=(P-P-2A-P-Me)/(A+As+Mc)=(-2.5+37-2-1-5.5)/(0.4+0.1+0.1)=43.3(km) aTRcpf 色散的影响 66L=(ε×10)/(B×Δλ×D)=(0.115×10)/(677.99×2×2.5)=33.9km D由上述计算可以看出,中继段距离只能小于33.9km,对于大于33.9km的线段,可采取加接转站的方法 解决。 11. 对于弱导波光纤:Δ=(n1-n2)/n1=(1.5-1.45)/1.5=0.033;NA=n1?(2Δ)=1.5?(2*0.033)=0.387。 ,,57,,5712. 解:入射光与玻璃表面之间的夹角33?，则入射角?，反射角?。由于折射光束和反,,ri1 ,,33射光束之间的夹角正好为90?，所以折射角?。 y nnsinsin,,,n,n,1由折射定律，得到 iiyyi0 n,n,sin,/sin,,sin67/sin331yiy ,1.69 n,1其中利用了空气折射率。这种玻璃的临界角为 i 11,,arcsin,,0.59 n1.69y 13. 解:阶跃光纤的数值孔径为 22 NAnn,,,,sin0.24,max12 允许的最大入射角 ,,arcsin0.24自己用matlab算出来 ，，max 14. 解:光纤的归一化频率 22,,22,,,,,, Vannan233.3121,,00 光纤中传播的模数量 2V M,,5542 22,,22,,,,VannaNA15. 解:(1)由，得到纤芯直径为 112,,11 2M,,V0.8520001111,,,,,, a30.272220.20NANA,,, (2)当，有 ,,,1.31m2 22MM,,1212,,, 22NANA,, 得到模的个数为 《光纤通信》习题册 答案详解 220.85，，,1 ,,，,MM10004212122,，，1.312 (3)当，得到模的个数为 ,,,1.55m2220.85，，,1 ,,，,MM10003543122,，，1.552 16. 解:信号的周期为 Tf,1/0 信号在纤芯中传输的速度为 vcn,/1 由于信号延迟半个脉冲周期，则光纤的长度L为 8Tc13101， Lvm,，,，,,12.56221.52810nf，，10 22,,2217. 解:(1)由归一化频率得到 ,,,,,Vannan2121,,00 ,V0 a,2,n2,1 V,2.405为了保证光纤中只能存在一个模式，则要求，则要求光纤纤芯半径 ,2.4051.312.4050 ,,,am0.47,22,,,，，n21.520.251 (2)若取芯径，保证单模传输时，则 am,5, 22,,,,,,112.405V00 0.002,,,,,,,,2222nana,,,,,,11 18. 解:渐变光纤纤芯中某一点的数值孔径为 ,，，r,,222 NArnrnan201,,,,,，，，，，，，，,,,,a,,,,，，,,L/10P10P,P10i0i19. 解:由, 得 ,,lgLPo P,150,W,,0.6dB/km,L,8km&20kmi对于1300nm波长的光信号，,在8km和20km处的 功率各是 ,,,L/100.48,1.2PPW,,，1015010,15010，,Woi， P,100,W,,0.3dB/km,L,8km&20kmi对于1550nm波长的光信号，,在8km和20km 处的功率各是 ,,,L/100.24,0.6PPW,,，1010010,10010，,W， oi 20. 解:(1)根据损耗系数定义 P10i,, lgLPo 得到发送端的功率至少为 ,,,L/101.8PPW,,，100.310, oi 2.5/dBkm(2)如果光纤的损耗变为，则所需的输入光功率为 ,,,L/103PPW,,，100.310, oi 21. 解:(1)纤芯和包层的相对折射率差为 , 《光纤通信》习题册 答案详解 22nn,12,,,0.01 22n1 则得到 n,1.4752 接收端最快和最慢的模式之间的时延差 23Ln510，1,,,,,,，,0.010.113s 8cn3101.475，，2 (2)模式色散导致的均方根脉冲展宽实际上就等于最快和最慢的模式之间的时延差 2Ln1Ts,,,0.113,, cn2 (3)光纤的带宽距离积 844310c，，BLkmGbs,,,,8.05/ 22n,，1.490.011 22. 解:纤芯和包层的相对折射率为 , 22,,110.30NA,, ,,,,0.021,,,,221.45n,,,,1 cBL,由阶跃光纤的比特距离积，得到光纤带宽 2n,1 cBMbs,,49/ 2nL,1 23. 解:波长为的光子能量为 ,,,1m 8310/，ms,,3420 ,EhfhcJsJ,,,，,，,，/6.63101.9910c,610m 对1MHz和100MHz的无线电的光子能量分别为 ,,34628 EhfJsHzJ,,，,，，,，6.63101106.6310c,,34626 EhfJsHzJ,,，,，，,，6.6310100106.6310c 24. 解:光子数为 ,348IIhc0.146.6310310，，，，44416,n,，,，,，,，1010103.9810 ,6,hf0.710，c 25. 解:粒子数为 ,348IIhc16.6310310，，，，,21n,,,,，3.9810 ,6,hf0.510，c ,,,()0.81.3m，RAW,,,0.84/26. 解:时的响应度为; 1.3,m1.241.24 ,,,()0.81.55m，RAW,,,1/时的响应度为。 1.55,m1.241.24 因为响应度正比于波长，故在处光电二极管比处灵敏。 1.55,m1.3,m 1/2N1/2,,2m,，，，300.03400.03mm27. 解:由,得到。 ，，,i,,,,,i1 1/2N1/2,,2m,，1200.023mm28. 解:由,得到。 ，，,i,,,,,i1 PPdBm,lg2()PmW,2激光耦合进光纤的功率为，用dBm表示，光检测器接收到的功率为，tt 根据，得到 ,LPP，，,,20.5t 《光纤通信》习题册 答案详解 PPL,,,，,20.5t ,,1/dBkmLkm,12020.5，其中损耗系数，长度，为两个连接器的损耗。由于是PIN，所以载噪比为 2C0.5(mRP) ,2NRIN(RP)B，2e(I，I)B，4kTFB/ReqPDeqteqeq ,19RAW,0.6/RINdBHz,,143/把参数，，，，，eC,，1.610BGHz,5InA,10eqD ,23TK,290CN/，，，代入上式，就得出的值。 kJK,，1.3810/R,,50FdB,3teq 1/2N1/2,,,192m,，320.033RAW,0.6/29. 解:(1)由得到，参数，，eC,，1.610mm,，，,i,,,,,i1 ,23RINdBHz,,135/，，，，，PdBm=10,kJK,，1.3810/BGHz,5InA,10eqD TK,290CN/，，代入上式，就得出的值。， R,,50FdB,3teq 2C0.5(mRP), 2NRIN(RP)B，2e(I，I)B，4kTFB/ReqPDeqteqeq 1/2m,，320.07(2)将上式的，，代入上式很容易就求出载噪比。 PdBm=13,，， MdB,5.530. 解:(1)把，，，，，PdBm,,3PdBm,,56,,1dB,,0.2dBSRcs ，代入 ,,0.1/dBkm,,0.1/dBkmfm PPM,,,,,251,,SRcsL, ，,,fm 其中右边分子上的1是指色散(功率)代价。于是可通过计算得到损耗限制的最大中继距离。 (2)受色散限制的最大传输距离为 6,，10 L,BD,,6,,0.100由于是单模光纤，所以，，，分子上的10是为了,,1.8nmDpskmnm,2/(.), LBB和分母的的单位相匹配，的单位一定要用Mb/s。代入数据就可以求出的值来。其中 6BMbs,，,565678/。 5 求出受色散限制的最大传输距离，然后与损耗限制的最大中继距离相比，取最小值，就是最大 中继距离。 hc,，1000P31. 解:(1)由“为了正常工作，APD接收机需要平均1000个光子/比特”得到APD的接收功率为 R,B hc其中是普朗克常数，是光速，是波长。 , PmW,5又已知，把发射功率和接收功率用dBm表示出来。 S PP,,3SRL,受损耗限制的最大传输距离为 ,f ,,0.2/dBkm其中 f (2)受色散限制的最大传输距离为 6,，10 L,BD,,6,,0.100,,2nm10由于是单模光纤，所以Dpsnmkm,15/(.)，，，分子上的是, LBB为了和分母的的单位相匹配，的单位一定要用Mb/s。代入数据就可以求出的值来。 (3)对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括损耗和色散两种限制。用matlab 《光纤通信》习题册 答案详解 很容易表示。 MdB,632. 解:系统1:把，，，，代入 ,,3.5/dBkmPdBm,,50,,1dBPdBm,0fRcS PPM,,,2,SRc L, ,f 可得到损耗受限的最大传输距离。 MdB,6系统2:把，，，，代PdBm,,13PdBm,,38,,1dB,,1.5/dBkmSRcf PPM,,,2,SRc入 L, ,f 可得到损耗受限的最大传输距离。 P,P,MTRE,,,,,M33.解: SCL ,4,(,40),6 =,0.2,0.1,0.2dB/km 60 34. 解:(1) n=1.51，n,1.49 12 ??(n,n)/ n=(1.51-1.49)/1.51=0.013 1212 (2) M=V/2 2, Van,,21,222222,,44 Man,,,，，，,41.510.013112211.31, Ln1 (3) ,,,,maxc ,,n,,8max1.510.0131， ？,,,，6.510s/km5Lc310， 35. 解:(1) 由P = P + L + L + M Tminαα1 P = P,L( + ),M =-1-70×(0.35+0.05)-6=-35 dBm minTαα1 (2) 动态范围D=P,P maxmin D=-10-(-35)=25 dB 36.解: 37.解: 38.解: 《光纤通信》习题册 答案详解 39.解: 40.解: 41.解: 《光纤通信》习题册 答案详解 42.解: 43. 解:== 《光纤通信》习题册 答案详解 第八部分 证明题练习 dzIdI，dI,0dIGIdz,解:设光束通过厚度为的一层介质时，其光强由变为，在光放大时，可写成，I GzdIIGdz/,G即，若为常数，则积分得到; IIe,0 dI,0dIIdz,,,dIIdz/,,,在衰减时，，可写成，即，若为常数，则积分得到, z,,; IIe,0 ()Gz,,所以，当光放大和光衰减同时存在时，便有。 IIe,0显然，此式成立的条件是:都与无关。 Iz,G,, 2. 解:在谐振腔内任取一点，此点光强，该光强向右传播到前镜片，经反射后向左传播到后镜片，再经Iz()z 过反射向右传播回到点，则光强变为 z ()2GL,, IzLIzrre(2)()，,12 显然，产生激光的条件为返回点的光强要大于点发出的光强 zz IzLIz(2)()，, ()2GL,,()2GL,,即，得到，因而 IzrreIz()(),rre,11212 11 ,，,Gln2Lrr12 11记，是谐振腔的总损耗，只有增益时，才能产生激光，故把G叫激GG,G,，,lnthththLrr212 光器的阈值条件。 3. 解:光接收机输出端的信噪比定义为: 光电流信号功率/(光检测器噪声功率+放大器噪声功率) SNR, 22,,4()eGFGRPB光检测器的噪声功率表示为 mAmRe散粒 其中FG()是APD的散粒噪声系数，下标A表示APD的意思，G是APD的倍增因子(系数)，RmAm 是相应度，是灵敏度，是接收机电带宽。 PBRe RR假设放大器的输入阻抗远大于负载电阻，所以放大器电路的热噪声远小于的热噪声，那么光检测器LL 负载电阻的均方热噪声电流为 4kT2B,, FBREneRL Fk其中是放大器的噪声因子(系数)，是波尔兹曼常数，是温度。 TnB 222iGii放大器输入端的信号功率为，其中是信号功率，是用PIN检测到的信号电流。或把输入放pppm 2P大器的信号功率表示为，其中是输入到PIN的功率。 ()GRPRmR 得到放大器输入端的信噪比为 2()GRPmRSNR, 4kT2B4()eGFGRPBFB，mAmReneRL 《光纤通信》习题册 答案详解 x设APD的，代入上式得到 FGG(),Amm 2()GRPmR SNR,4kTx2B4eGGRPBFB，mmReneRL 要使APD接收机的SNR最大，可以求出一个最佳的值。通过信噪比对求导，并使导数为零，GGmm 解出的最佳值为 Gm ,,x2,,2kTFoptBn G,,,xeRPRRL,, 4. 证明: “0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样，不妨就以“1”码被误判为“0”码为例来计算误码率。“1”码被误判为“0”码的概率为 ,,II,1th [01]BERPQ,,,,,1,, 当“0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样时，阈值电流为 II，,,0110I, th，,,01 ,,II,10 代入上式得到 BERQ,,,,,，01,, 5. 证明:当输入为“1”码时，有光输入，光检测器输出的光生电流(均值电流)与入射光功率成正比 IRGP,1 在接收机中，信号与噪声的差动噪声电流方差(“1”码时光生电流方差)为 22,,,41RGPPGB ，，ne1 2“0”码时的光生电流I,0，“0”码时的光生电流方差为，代入 ,,000 ,,II,10 BERQ,,,,,，01,, ,,GP得到 BERQ,,,,,2(1)GPB,ne,, 《光纤通信》习题册 答案详解 《光纤通信》习题册 答案详解 《光纤通信》习题册 答案详解 《光纤通信》习题册 答案详解 《光纤通信》习题册 答案详解 《光纤通信》习题册 答案详解