第一篇：光纖通信系統試題二

試卷二

一、單項選擇題（在每小題的備選答案中選出一個正確的答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內。每小題1分，共10分）

1．單模光纖的直徑約為（）

A．4~10μmB．10~20μmC．15~20μmD．50μm

2．薄膜波導中要保證單模傳輸，則波長λ0必須滿足的條件是()

A．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE1)B．λC(TM1)＜λ0＜λC(TE1)

C．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE0)D．λC(TE0)＜λ0＜λC(TM0)

3．與光纖歸一化頻率無關的參數是：（）。

A．纖芯半徑aB．纖芯的折射率n1

C．包層的折射率n2D．包層的半徑b

4．關于漸變型光纖的本地數值孔徑，下列說法正確的是：（）

A．沿著纖芯半徑方向，本地數值越來越小。

B．沿著纖芯半徑方向，本地數值越來越大。

D．沿著纖芯半徑方向，本地數值保持不變。

C．在纖芯和包層的交界面上本地數值孔徑最大。

5．目前常用的光衰減器主要是采用金屬蒸發膜來（）光能，從而進行光衰減。

A．散射B．吸收C．反射D．會聚

6．電子從低能級到高能級的過程發生在（）

A．自發輻射B．受激輻射

C．受激躍遷D．以上答案都不正確

7．關于半導體激光器，說法正確的是（）

A．只能發激光B．只能發熒光

C．工作特性與溫度無關D．轉化效率與閾值電流有關

8．光發射機不具備的功能是（）。

A．解碼B．編碼

C．擾碼D．解擾

9．監控系統中的副控站（）。

A．不能發送信息B．不能采集信息

C．可收集其它被控站的信息D．可以發送控制指令

10．對于含有8個碼元的一組碼組10011101，若編為mB1P碼，其結果是（）。

A．100111010B．100111011C．110011101D．010011101

二、填空題（每小題1分，共10分）

11．在傳播方向上有電場分量但無磁場分量的電磁波稱為

12．所謂“導波截止”是指條件被破壞，產生襯底輻射模。

13．用導波的14．光纜是由纜芯、和外護層組成。

15．光隔離器的基本原理是

16．半導體中原子最外層電子的軌道相互重疊，使得其能級不是分立的而是一個

17．擾碼的主要作用是。

18．光子的能量為hf，半導體光電材料的禁帶寬度是Eg，若要能產生光電流，則必須要

19．光接收機的前置放大器要求是具有

20．抖動的程度多用數字周期來表示，即用符號

三、名詞解釋（每小題3分，共15分）

21．敷層輻射模

22．材料色散

23．光強

24．激光器的閾值電流

25．光電檢測器的量子效率

四、簡答題（每小題5分，共20分）

26．薄膜波導中導波是怎樣形成的?

27．簡述激光產生的過程。

28．光接收機噪聲的主要來源有哪些？

29．光纖通信中選擇線路傳輸碼型的主要要求是什么？

五、畫圖題（第30小題5分，第31、32小題各10分，共25分）

30．畫出下凹型單模光纖折射率分布的示意圖。

31．畫出光纖式定向耦合器的結構示意圖。

32．畫出光發射機的原理方框圖。

六、計算題（每小題10分，共20分）

33．階躍型光纖，若n1=1.50，n2=1.48，傳輸的光波波長λ0=1.3μm。

（1）求相對折射率指數差△。50

（2）若要保證光纖單模傳輸，光纖半徑a應取多大？

33．已知某光纖通信系統的光纖損耗為0.4 dB/km，光纖接頭平均損耗為0.1 dB/km，光源入纖功率為-8dBm，系統的最大無中繼傳輸距離為60km。系統的富余度為7dB，求光接收機靈敏度為多少dBm？

第二篇：光纖通信系統試題一

試卷一

一、單項選擇題（在每小題的備選答案中選出一個正確的答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內。每小題1分，共10分）

1．目前普遍采用的實用光纖通信系統是（）

A．相位調制直接檢波通信系統B．頻率調制直接檢波通信系統

C．強度調制直接檢波通信系統D．強度調制相干光檢測通信系統

2．在目前光纖通信系統中應用最廣的光纖是（A）。

A．石英系光纖B．石英芯、塑料包層光纖

C．多成分玻璃纖維D．塑料光纖

3．階躍光纖中傳導的基模是（B）

A．LP00B．LP01C．LP10D．LP11

4．石英光纖的最低損耗窗口是（）μm。

A．0.85B．1.55C．1.31D．1.33

5．光定向耦合器的作用是（）

A．把一路光分成兩路光。

B．把兩路光合成一路光。

C．把一路光分成兩路光或把兩路光合成一路光。

D．衰減光信號的大小。

6．在T＞0K時，下面說法正確的是：（）

A．高于費米能級的能級被電子占據的幾率小于1/2。

B．高于費米能級的能級被電子占據的幾率等于1/2。

C．高于費米能級的能級被電子占據的幾率大于1/2。

D．高于費米能級的能級被電子占據的幾率等于1。

7．對于光發射機的光源，說法正確的是（）

A．光源的輸出光功率越大越好B．光源輸出光功率不能過大

C．對光源的P-I曲線的線性要求不高D．可以使用任意發光波長的光源

8．關于光接收機的主放大器，說法正確的是：（）

A．增益大小可調B．位于均衡器之后

C．輸出信號的峰峰值為幾毫伏數量級D．位于前置放大器之前

9．用光纖傳輸監控信號時，脈沖調頂法屬于（）

A．空分復用B．頻分復用

C．時分復用D．碼分復用

10．對于含有8個碼元的一組碼組10011101，若編為mB1C碼，其結果是（）。

A．100111010B．100111011C．110011101D．01001110

1二、填空題（每小題1分，共10分）

11．在傳播方向上有磁場分量但無電場分量的電磁波稱為。

12．在光纖通信中，決定中繼距離的主要因素是光纖的和。

13．光纖的是用來表示光纖捕捉光射線能力的物理量。

14．階躍型光纖的單模傳輸的條件是

15．光衰減器可分為和兩種。

16．激光器主要由激光物質、和激勵源組成。

17．異質結半導體激光器的優點是加強了對的限制。

18．要產生光電效應，必須給PN結加上偏壓。

19．APD二極管最大的特點是具有

20．中繼器的作用是衰減的信號、恢復的波形，使光脈沖得到再生。

三、名詞解釋（每小題3分，共15分）

21．襯底輻射模

22．波導色散

23．光纖連接器

24．粒子數反轉

25．光電檢測器的響應時間

四、簡答題（每小題5分，共20分）

26．什么是光接收機的靈敏度？若用分貝毫瓦來表示，其定義式是怎樣的？

27．簡述光隔離器的工作原理

28．簡述半導體的光電效應。

29．簡述抖動性能的定義及描述方法。

五、畫圖題（第30小題5分，第31、32小題各10分，共25分）

30．畫出LED數字信號內調制原理圖。

31．畫出光纖數字通信系統的示意方框圖。

32．畫出外加正向偏壓后P-N結的能帶分布。

六、計算題（每小題10分，共20分）

33．在階躍型光纖中，纖芯的折射指數為n1=1.50，包層的折射指數為n2=1.47。

（1）光纖放置在空氣中，求數值孔徑：

（2）光纖浸在水中（n0=1.33），求光從水中入射到光纖輸入端面的最大接收角。

34．已知光纖通信系統光纖損耗為0.6dB/km，有6個接頭，平均每個接頭損耗為0.15 dB，光源入纖功率為–4dBm，接收機靈敏度為–52 dBm，設備富余量為6dB，求最大中繼距離為多少？

第三篇：光纖通信系統

第一章

1、實現光纖通信的關鍵器件與技術是什么？

答：（1）低損耗、寬帶寬的光纖。

（2）高可靠性、長壽命的光源及高響應的光檢測器件。

（3）光測量及光纖連接技術。

2、光纖通信使用光源的波長范圍是什么？

答：在近紅外區內，即0.8~1.8um。

第二章

5、光纖的損耗機理及危害是什么？

答：損耗機理：主要有吸收損耗、散射損耗及輻射損耗。

吸收損耗與光纖材料有關。散射損耗與光纖材料及光波導中的結構缺陷、非線性效應有關，這兩種損耗是光纖材料固有的。輻射損耗則與光纖幾何形狀的擾動有關。

危害：由于損耗的存在，在光纖中傳輸的光信號，不管是模擬信號還是數字脈沖，其幅度都要減小。光纖損耗是光纖傳輸系統中中繼距離的主要限制因素之一。

6、光纖的色散機理及危害是什么？

答：色散機理：由于光纖中所傳信號的不用頻率成分或不同模式成分，在傳播的過程中因群速度不同互相散開，并且造成它們到達光纖終端的時間各不相同，從而引起傳輸信號波形失真、脈沖展寬。光線的色散，主要有材料色散、波導色散和模式色散。

危害：由于信號的各頻率成分和各模式成分的傳輸速度不同，當它在光纖中傳輸一定的距離后，將互相散開，致使光脈沖展寬。若脈沖展寬過大將會造成碼間干擾，從而使誤碼率增加，通信質量下降。由于脈沖寬度與頻帶寬度成反比，脈沖展寬越大，表示帶寬能力越小。

7、光纜的主要結構是什么？答：光纖芯線、護套和加強部件。

第三章

3、半導體激光器發光的基本條件是什么？

答：向半導體P-N結注入電流，實現粒子數反轉分布，產生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實現光放大而產生激光振蕩輸出激光。

4、能級躍遷有那幾種形式？

答：熱躍遷、光躍遷（自發發射、受激輻射、受激吸收）。

5、半導體激光器的工作電壓是正向還是反向？

答：正向。

8、比較半導體激光器和發光二極管的異同。

答：不同之處：(1)工作原理不同，半導體激光器是受激輻射，再利用諧振腔的正反饋。而發光二極管是自發輻射，不需要光學諧振腔，沒有閾值。(2)發光二極管工藝簡單、成本低、可靠性好。適用于短距離、低碼速的數字光纖通信系統，或者是模擬光纖通信系統。半導體激光器適用于長距離大容量的光纖通信系統。

相同之處：使用的半導體材料相同，結構相似。

11、光電探測器的主要特性是什么？

答：（1）要有高的光電轉化效率，或者具有高的增益因子。

（2）對應于使用波長的光波，要有高的靈敏度，即響應度要高。

（3）要有足夠寬的帶寬，即檢測器輸出的電信號能不失真地反映出接受的光信號。

（4）要求穩定、可靠、便宜。

12、光電探測器的工作電壓是正向還是反向？

答：反向。

16、試說明APD和PIN在性能上的主要區別。

答：PIN光電二極管響應頻率高，可高達10GHZ，響應速度快，供電電壓低，工作十分穩定。

APD雪崩二極管靈敏度高，響應快，但需要上百伏的工作電壓，而且性能和入射光功率有關，當入射光功率大時，增益引起的噪聲大，帶來電流失真。

17、無源光器件的種類有哪些？

答：無源光器件大致可分為連接用的部件和功能性部件兩大類。

連接用的部件有各種光連接器，它們不僅可用做光纖和光纖的連接，而且還可以組成功能部件及設備的一部分，用于部件（設備）和光纖、或部件（設備）和部件（設備）的連接。

功能性部件有分路器、耦合器、光分波合波器、光衰減器、光開關和光隔離器等，它們主要用于光的分路、耦合、復用、衰減、開關、防反射等方面。

第四章

1、數字信號調制半導體激光器時，直流偏置應如何設置？

2、數字信號調制發光二極管時，直流偏置應如何設置？

4、在數字光纖通信中，線路編碼的基本要求是什么？

答：（1）要便于在不中斷通信業務的條件下進行誤碼檢測，這就要求碼型有一定的規律性。

（2）碼率增加要少，如碼速提高過多，會使系統信噪比因帶寬增大而減小，這對于高次群系統特別重要。

（3）盡量減少碼流中連0、連1碼的個數，便于定時信號的提取。

（4）要有利于減少碼流的基線漂移，即要求碼流中的“1”、“0”碼分布均勻，否則不利于接收端的再生判決。

（5）接收端將線路碼還原后，誤碼增值要小。

（6）電路簡單，體積小，耗電少。

6、現有碼流信號為***011110110，采用8B1P編碼方式，請分別給出P為奇校驗碼和偶校驗碼時的碼流信號。

（1）P為奇校驗碼：

8B碼***011110110

8B1P碼 ***101111101101

（2）P為偶校驗碼：

8B1P碼 ***1001111011007、現有碼流信號為***011110110，采用4B1C編碼方式，請給出編碼后的碼流信號。4B碼***011110110

4B1C碼******

10、SDH幀結構可分為哪幾個部分？

答：（1）段開銷。（2）信息載荷。（3）管理單元指針。

17、數字光接收機的主要性能指標是什么？

答：（1）光接收機的靈敏度。（2）光接收機的噪聲。（3）數字光接收機的誤碼率。（4）模擬光接收機的性噪比。（5）動態范圍。（6）抖動。

18、設計數字光纖通信系統的中繼距離時，應該考慮哪些因素？

答：（1）發射光功率。（2）光接收機靈敏度。（3）光纖的每公里損耗。（4）光纖的色散。

第五章

1、什么叫做基帶—光強調制？

答：模擬信號沒有經過任何電的調制就是基帶信號如電視信號?；鶐盘栔苯訉庠催M行強度調制就稱為基帶—光強調制。

2、什么叫做副載波調幅—光強調制？

答：原始的電信號先對某一電載波進行調幅，然后再對光源進行調制。

3、什么叫做副載波調頻—光強調制？

答：原始的電信號先對某一電載波調頻，然后再對光源調制。

4、什么叫做脈沖調制—光強調制？

答：首先用原始的模擬信號對脈沖副載波進行預調制，然后再對光源進行強度調制。

8、什么叫做調幅頻分多路技術？

答：首先將各頻道的視頻基帶信號對各自的副載波進行殘留邊帶調幅，組成頻分多路信號，然后對光源進行強度調制。

9、什么叫做調頻頻分多路技術？

答：首先是將各頻道的視頻基帶信號對各自的副載波進行調頻，組成頻分多路信號，再對光源進行強度調制。

10、什么叫做副載波復用（SCM）技術？

答：將數字視頻基帶信號對各自的副載波進行調制（如FSK、PSK、QAM等），組成頻分多路信號，再對光源進行強度調制。

第六章

1、EDFA的工作原理是什么？有哪些應用方式？

答：工作原理：在摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個能級： 能級1代表基態，能量最低，能級2是亞穩態，處于中間能級，能級3代表激發態，能量最高，當泵浦(Pump, 抽運)光的光子能量等于能級3和能級1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態躍遷到激發態(1→3)。但是激發態是不穩定的，Er3+很快返回到能級2。如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3+將躍遷到基態(2→1)，產生受激輻射光，因而信號光得到放大。由此可見，這種放大是由于泵浦光的能量轉換為信號光的結果。為提高放大器增益，應提高對泵浦光的吸收，使基態鉺離子盡可能躍遷到激發態。

應用方式：線路放大、接收端前路放大、發射端放大。

3、EDFA的基本種類有哪些？

答：線路放大器、前置放大器、功率放大器。

4、半導體激光放大器的種類有幾種？主要原理分別是什么？

答：FP型（FPA）和行波型（TWA）

FPA：兩端的發射系數較高，在兩端面間產生正反饋諧振放大，因此要求輸入信號與FP腔間有嚴格的頻率匹配。在略低于閾值電流偏置時，設單次通過的增益為Gs，放大器的內增益可達20~30dB。只有靠近閾值時才能獲得高增益。由于FPA的高度諧振性，它必然是一個窄帶放大器。

TWA：雖然也是與FPA一樣的LD芯片構成，但其端面反射系數要低得多。只有當端面的反射系數為零時才能被稱作行波放大器。而實際情況下，只能說只能說工作在接近行波狀態。

第七章

1、什么是波分復用系統？

答：為了充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源，根據每一信道光波的頻率不同，可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器），將不同規定波長的信號光載波合并起來，送入一根光纖進行傳輸，在接收端再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看做互相獨立，從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。

2、WDM技術的主要特點是什么？

答：（1）可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍。

（2）使N個波長復用起來在單模光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以大量節約光纖。另外，對于早期安裝的芯數不多的電纜，芯數較少，利用波分復用不必對原有系統作較大的改動即可比較方便的進行擴容。

（3）由于同一光纖中傳輸的信號波長彼此獨立，因而可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種電信業務信號的綜合和分離，以及PDH信號和SDH信號的綜合與分離。

（4）波分復用通道對數據格式是透明的，即與信號速率及電調制方式無關。一個WDM系統可以承載多種格式的“業務”信號，ATM、IP或者將來有可能出現的信號。WDM系統完成的是透明傳輸，對于“業務”層信號來說，WDM的每個波長就像“虛擬”的光纖一樣。

（5）在網絡擴充和發展中，是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業務的方便手段，增加一個附加波長即可引入任意想要的新業務或新容量。

（6）利用WDM技術選路來實現網絡交換和恢復，從而可能實現未來透明的、具有高度生存性的光網絡。

（7）在國家骨干網的傳輸中，EDFA的應用可以大大減少長途干線系統SDH中繼器的數目，從而減少成本。距離越長，節省成本就越多。

5、光頻分復用系統和光波分復用系統的區別是什么？

答：在波分復用系統中，合波器與分波器實質上是一個光波的濾波器，它們是在光波波段上將各信道的光波分隔出來。但是，這種光波的濾波器實際上做出來的通帶較寬，因而兩個光源間的波長間隔不能靠的太近，所以光波的頻帶利用率較差。

光頻分復用系統在方案上恰恰避開了上述弱點，不在光波波段上將各信道分開，而在較低的波段上用電的濾波器將各信道分開。顯然，這個頻段上電的濾波器的選擇性能要較光波器件好得多。因而，在這種復用系統中相鄰信道的間隔就可取得小。所以，同樣帶寬的光纖就可容納更多的信道。

第八章

1、簡述什么是光交換？

答：光交換機中交換的信息是光信息，速率高，能抗電干擾，提供大的帶寬，能夠實現透明技術，便于擴展業務。很適合于高速、寬帶系統。

2、光交換系統分類有幾種？分別是哪些？

答：3種?？辗止饨粨Q、時分光交換和波分光交換。

3、在全光網絡的中間節點中，為什么要進行波長轉換？

答：為了適應相應波長的信息傳輸模式，需要把攜帶有信息的一定波長信號通過處理，轉載到另外一個波長上去。

4、波長轉換技術主要有哪幾種？

答：光/電/光波長轉換技術、全光波長轉換技術。

5、什么是光孤子通信？

答：光孤子通信是一種全光非線性通信方案，其基本原理是光纖折射率的非線性效應導致對光脈沖的壓縮，可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件下，光孤子能夠長距離不變形地在光纖中傳輸。它完全擺脫了光纖色散對傳輸速率和通信容量的限制，其傳輸容量比當今最好的通信系統高出1~2個數量級，中繼距離可達幾百公里，它被認為是下一代最有發展前途的傳輸方式之一。

6、什么是相干光通信技術？

答：在發送端，采用外光調制方式將信號以調幅、調相或調頻的方式調制到光載波上，再經光匹配器送入光纖中傳輸。當信號光傳輸到達接收端時，首先與一本振光信號進行相干混合，然后由探測器進行探測。

第四篇：光纖通信試題（范文模版）

光通信填空題（紅字為答案）

1．電信網絡常用的拓撲形式有，。

2．香農（Shannon）公式為。

3．華裔科學家被稱為光纖通信之父，在于他對石英玻璃導光特性的突破性研究。有人把年稱為光纖通信元年。

4．寫出光的波長、頻率、速度三者間的關系。

5．寫出頻率與周期的關系。

6．寫出光在真空的速度c、在介質中的速度v、和折射率n之間的關系：。

7．可見光在真空中的波長范圍是：。

8．光在水中的折射率為。

10．光由光密媒質n1向光疏媒質n2傳播時，全反射角為θIC=。

11．光子的能量與其頻率的關系為EP =。

12．光子的波長（納米）與其能量（電子伏特）的關系為：。

13．裸光纖通常包括3個部分，為：。

14．光纖包層的直徑為。

15．單模光纖的纖芯的直徑約為。

16．相對折射率Δ定義為。

17．多模光纖的相對折射率Δ通常為：。

18．單模光纖的相對折射率Δ通常為：。

19．數值孔徑NA與纖芯和包層折射率n1、n2的關系：NA=。

20．數值孔徑NA的物理意義是：。

21．數值孔徑NA與相對折射率Δ的關系：NA=。

22．光纖通信的三個透光窗口的波長分別是。。

24．單位長度的光纖的衰減A的定義是： A(dB/km)=。

25．歸一化截止頻率V與纖芯直徑、波長及折射率的關系是V=。

30．光纖色度色散參數D（λ）的定義式：（它與脈沖展寬Δtchrom、光纖長度L、譜線寬度Δλ的關系為： D（λ）=。

31．寫出偏振模色散的脈沖展寬ΔtPMD與偏振模色散系數DPMD及光纖長度L的關系為：

ΔtPMD =。

32． 比特率的定義為：。

35．解決模式色散的最好方法是：。

36．帶寬BW(Gbps)與脈沖展寬Δt（ns）的簡單關系為 ：BW(Gbps)=。

38．相速度是如何定義的？vphase = ω / β.39．群速度是如何定義的？vgroup = dω /d β.40．信號的能量是以哪種速度傳輸的？能超過光速嗎？群速度、不能。

41．“光纖的光能僅僅在纖芯中傳播”，這種說法對嗎？不對。

42．當V值減小到 2.405時，光纖中僅僅由基模存在(即LP01)，其他模式均截止。

43．光纖通信為什么不使用可見光作光源？硅光纖透光窗口均在近紅外。用可見光時衰減和色散都很嚴重。

44．可見光能否在通常的單模光纖中傳播？可以，但衰減大，且通常的單模光纖對可見光已不是單模的。

45．在普通硅光纖中，零色散波長為1310nm.46．對光纖進行色度色散補償可使用的方法有色散補償光纖（DCF）和色散補償光柵（DCG）。

47．如果任何頻率的光在光纖中的傳播速度均相同，還會產生色度色散嗎？不會。

48．偏振模色散（PMD）難以補償的原因在于該色散是隨時間隨機變化的。

48．什么是菲涅耳公式？它用一組方程描述了電磁波在平面界面的傳播規律（透射波和反射波的幅度位相變化規律。

49．什么是MFD？模場直徑。

50．什么是光的非線性效應？光的傳播特性對光功率（強度）的依賴性。

51．什么叫光孤立子？對它的研究有什么意義？

可保持形狀和寬度穩定不變的光脈沖。有望在長距離傳輸時克服色散（特別是偏振模色散）。

52．什么叫四波混合？它在通信中有什么危害？應該怎樣克服？

在波分復用（WDM）時，當三個光波（電磁波）在光纖中傳播時，由于非線性效應，會產生第四個光波，它的頻率與前三個光波非常接近，造

成信息光的能量損失和“串音”。

使用非零色散偏移光纖可以減小其危害。

53．在所鋪設的光纖中，絕大多數（約90%）為單模光纖，光纖中的信息形式主要是數字信息。

54．光纖由預制棒拉制成。

55．光纜是在裸光纖外加上緩沖管、加固件和外套組成。

56．光纖的連接分為熔接和連接器（插頭）連接兩種，熔接的損耗一般在0.1dB以下，插接的平均損耗在0.25dB左右。

57．目前大量使用的連接器為ST、SC、FC。

58．測量光功率的儀器是光功率計（PM），它是使用最廣泛的光通信儀器。

59．光時域反射儀（OTDR），又稱光雷達，主要用于光纖故障定位。

60．測量光鏈路的誤碼率要使用誤碼測量儀。

61．G．652光纖常規單模光纖，1310nm 處零色散。

62．G．653光纖色散位移光纖，1550nm處零色散，且損耗最小。

63．G．654光纖G.653的改進型，1310nm 處零色散，損耗更小，可用于海底光纜。

64．G．655光纖改進的色散位移光纖，非零色散，用于波分復用。

65．瑞利散射：由硅材料固有的非均勻性引起的光傳播方向的改變，它造成的損耗的理論極限是0.149dB/km

66．受激散射：出射波對于入射波發生頻率改變（屬非線性效應）。主要有兩種：受激拉曼散射和受激布里淵散射。其原理可用于光放大。

67．光與物質作用的三種形式是：吸收、自發輻射、受激輻射。

68．能夠產生激光的基本條件是：實現粒子數反轉和光學諧振腔。

69．諧振腔中的駐波條件為：λ= 2nL/q ,其中L為諧振腔長度，q為整數。不同的q取值可對應于不同的縱模。

70．實用的半導體激光器均為異質結，即PN結由不同的半導體材料制成。

71．對于半導體激光器，當電流達到某一值時，開始產生激光，并使輸出光功率急劇增加，該電流稱為閾值電流。

72．激光器的閾值電流應越小越好，目前好的激光器的閾值電流在10mA以下。

73．當溫度增加時，對同樣的輸入電流，輸出的光功率減小。

74．分布反饋式激光器（DFB-LD）的諧振腔帶有光柵結構，能夠產生單縱模激光。

75．激光器的有源區做的非常小時（納米量級），可大大改善激光器的性能和效率，這種結構稱為量子阱。

76．激光器激活區輻射的光子數與注入載流子數之比稱為激光器的內部量子效率。

77．常用的光電檢測器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。

78．PIN 中的I 表示本征半導體。

79．光電檢測器的響應度定義為：R=I / P。其中I為檢測器輸出電流，P為入射光功率。

80．響應度和光波長成正比。

81．保持一定的誤碼率所需要接收的最小光功率稱為接收器的靈敏度，通常其范圍是-30至-45 dBm.82．在沒有光照時，檢測器輸出的微小電流稱為：暗電流。

83．無源光器件主要包括：光連接器、光衰減器、光耦合器、光隔離器、光環行器、光開關等。

84．無源光器件的制作技術通常可分為光纖型、光波導型、微鏡片型三種。

85．解波分復用的基本元件為光柵。它是一種可對光波進行空間周期性阻擋的光學元件。

86．在實際光通信中，目前使用的調制方法均為光強度調制，又稱直接檢波調制。

87．直接檢波調制又可分為內調制和外調制兩種，在高速大容量系統應采用外調制。

88．當光信號衰減后需要用重發器（再生器），將信號增強，3R重發器首先對光信號進行O/E轉換。然后將電信號進行放大，并對信號進行整形和再定時，最后進行E /O轉換。

89．使用光放大器對信號放大，不需要對信號作O/E、E /O轉換。

90．光放大器通常有半導體光放大器和光纖放大器兩種。

91．摻鉺光纖放大器工作的波長范圍約為1500nm至1600nm。它是一種寬帶放大器。

92．摻鉺光纖放大器的信號能量是由泵激光器提供的，它的波長為980nm。泵激光和信號激光的能量轉換是在摻鉺光纖中進行的。

93．按照國際標準，密集波分復用（DWDM）的頻率間隔為100GHz, 相當于0.8nm.94．在脈沖序列中連“0”碼后出現的“1”碼，脈沖明顯變小，這種現象稱為碼型效應，產生該效應的原因是由于激光器的電光延遲。用過調制補償可以解決該效應。

95．光電檢測器的噪聲主要包括量子噪聲、暗電流噪聲、熱噪聲、放大器噪聲。

96．光纖通信線路編碼的原則是：1）直流分量相對穩定，利于判決識別；2）限制長串的“1”或“0”碼，便于時鐘提取；3）有一定的冗余碼由于管理。

97．PDH的含義為準同步數字體系。

98．SDH的含義為同步數字體系。

99．PDH的主要缺點是：1）世界標準不統一。2）光接口不統一。3)采用準同步復用，上下路不方便。4）網絡管理能力弱，主要面向話音業務。100．PDH的最基本傳送模塊是STM-1，其速率為155.520MHz.

第五篇：光纖通信技術試題

1．什么是弱導波光纖？為什么標量近似解法只適用于弱導波光纖？

2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導光原理 3．試證明：階躍型光纖的數值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數值孔徑的定義是什么？請用公式推導出其計算式：NA?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關？

6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？ 7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導色散？

8.光與物質間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導體的光電效應？ 11.光纖通信系統都有哪些噪聲？

12．請寫出費米分布函數的表達式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪聲？它是如何產生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。

16.什么是接收靈敏度和動態范圍，它們之間的表示式是什么？ 17．什么是碼間干擾？其產生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區別是什么？ 19．請用公式推導出串聯系統總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復用通信技術的特點有哪些？ 光纖WDM與同軸電纜FDM技術不同點有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯頻率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理論上，光通信中的克爾效應能夠引起哪些不同的非線性效應? 26 簡述光纖通信中激光器直接調制的定義、用途和特點。

27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統有何影響？ 28分別說明G.652G.653光纖的性能及應用。

1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導波光纖。在弱導波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導波時，光射線的入射角θ1應滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導波是均勻平面波，即E和H與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導波光纖中的E和H分布是近似TEM波。其橫向場的極化方向不變。由于E（或H）近似在橫截面上，且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的E（或H）變為沿傳輸方向其方向不變的標量E（或H），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。2.階躍光纖中入射光線在纖芯和包層分界面上發生全反射，從而在纖芯中沿之字形的曲折路徑前進，實現光的傳輸。

非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸到某一點時發生全反射，折向光纖軸線，從而以曲線形式在光纖中傳輸。

3．當光射線從空氣射向光纖端面時，發生折射，滿足折射定律n0sin?=n1sin?z，此光線在纖芯中沿?z角方向前進，此光線若能在纖芯中傳輸，則需滿足全反射條件，即

?1≥?C?Sin?1n2n?sin?1≥2，又因為θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin?=n1sin?z=

222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，有sin?max=n1?n2，只要光射線的射入角?≤?max，此光線就可在纖芯中形成導波，也即這些光線被光纖捕捉到了。而反映這種捕捉光線能力的物理量就定義為數值孔徑，所以數值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。NA?n0sinφmax

見教材P30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt

θt?90??θi

若發生全反射，θi至少應等于θC，所以θt?90??θC，此時對應入射角φmax，NA?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 22n1C?n11?sin2θC?n11?(n222)?n12?n2 n1 所以 NA?n12?

5.光纖的色散有材料色散、波導色散和模式色散。

材料色散由光纖材料的折射率隨頻率的變化而變化引起的。

波導色散由模式本身的群速度隨頻率的變化而變化引起的。

模式色散由光纖中的各模式之間的群速度不同而引起的。6.漸變型光纖纖芯折射率隨 r的增加按一定規律減小，即n1(r),則就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，產生自聚焦現象，從而減小光纖中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率隨頻率而變化，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。

波導色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自發輻射、受激輻射、受激吸收

自發輻射：可自發光，是非相干光，不受外界影響。

受激輻射：吸收外來光子能量，發相干光，產生全同光子，產生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發光。

9.為了補償激光器內光學諧振腔存在的損耗，使激光器維持穩定的激光輸出需要滿足的振幅平衡條件，就是閾值條件。10.光照射到半導體的P-N結上，使半導體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現光電子，在價帶中出現光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內建電場的共同作用下，在外電路中出現光電流，這就實現了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(E)=11?e(E?Ef)/KT

式中f(E)——費米分布函數，即能量為E的能級被一個電子占據的幾率。E——某一能級的能量值。K——波爾茲曼常數，K=1.38×10

?2

3J/K T——絕對溫度 Ef——費米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數是在一個統計平均值附近浮動，因而產生了噪聲。這就是量子噪聲，這就是量子噪聲，這也是量子噪聲的形成原因。

14.高速率的激光器，其譜線呈現多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經光纖傳輸之后，發生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現隨機分布，因此當它們經過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，至此引入了附加噪聲，這種噪聲就稱為模分配噪聲，這也是模分配噪聲產生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內出現誤碼。

16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（BER）的條件下，光端機光接口R的最小平均光功率電平值。

所謂動態范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器R點能夠接收的最大功率電平值LR與最小功率電平值LR（即接收靈敏度）之差。'D?L'R?LR

17.由于激光器發出的光波是由許多根線譜構成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產生的原因。

18．可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力?？煽慷仁侵府a品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的概率?？煽啃詫Ξa品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產品做出了定量的分析，它反映出一種數量特性。

19.若光纖數字通信系統由幾個部分串聯而成，系統的可靠度 表示為：

RS?R1?R2????????Rn

式中R1，R2，·······Rn分別是串聯系統中n個部分的可靠度。

RS?e??St?R1?R2????????Rn =e??1te??2t??????e??nt =e?(?1??2????????n)t

?S??1??2????????n???i?1ni

由上式可見，系統總的故障率等于各串聯部件故障率之和。

20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。

輸入抖動容限是指光纖通信系統（或設備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統（或設備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復用器結構簡單、體積小、可靠性高

②不同容量的光纖系統以及不同性質的信號均可兼容傳輸

③提高光纖的頻帶利用率

④可更靈活地進行光纖通信組網 ⑤存在插入損耗和串光問題

22⑴傳輸媒質不同，WDM系統是光信號上的頻率分割，同軸系統是電信號上的頻率分割利用。

⑵在每個通路上，同軸電纜系統傳輸的是模擬信號4kHz語音信號，而WDM系統目前每個波長通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的數字信號系統。

23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(SRS)。

25在理論上，克爾效應能夠引起下面三種不同的非線性效應，即自相位調制(SPM)、交叉相位調制(XPM)和四波混頻(FWM)。

26直接調制：即直接對光源進行調制，通過控制半導體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內調制。傳統的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系統使用的LED或LD光源基本上采用的都是這種調制方式。直接調制方式的特點是，輸出功率正比于調制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規G.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5Gbit/s。

27由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。28 G.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規單模光纖其性能特點是：(1)在1310nm波長處的色散為零。

(2)在波長為1550nm附近衰減系數最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數，為17ps/(nm2km)。

(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區域，又可選在1550nm波長區域，它的最佳工作波長在1310nm區域。G.652光纖是當前使用最為廣泛的光纖。G.653 稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結構參數、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統。