《光纤通信》试卷题及答案

相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 1 页（共 47 页） 2007度教学质量综合评估测验试卷 光纤通信试题 注： 1、 开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组张延锋 2、 考试时间： 90 分钟。 试卷满分： 100 分。 3、 请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、 所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。 总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 100 20 18 30 20 12 试题如下： 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共 10 小题，每小题 2分，共 20 分） 1、 表示光纤色散程度的物理量是 差 2、 随着激光器使用时间的增长 ， 其阈值电流会 后逐渐减少 3、 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 、 和 和 底辐射模和敷层辐射模 、导波和 4、 平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A. 121 n B. 21n C. 22V D. 42V 5、 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 6、 在光纤通信系统中 ， 何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 7、 用于降低放大器噪声的器件是 8、 关于 偏置电压表述 ， 正确的是 后者反偏 后者正偏 9、 下列哪项 技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径 ？ 信 B. C. D. 0、 光纤数字通信系统中不能传输 1”或长连“ 0” 二、 填空题（本题共三部分，每部分 6 分，共 18 分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空 1 分，共 4 小题 6 小空，共 6 分） 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 2 页（共 47 页） 11、以色散为基， 对于单模光纤来说，主要是材料色散和 ，而对于多模光纤来说， 占主要地位。 12、 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。 13、 的关键器件是 和 。 14、 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 区域。 （二）、基本运算能力填空（每小题 3 分，共 2 小题，共 6 分） 15、 某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 其临界传播角为 。 16、 设 电二极管的量子效率为 75，渡越时间为 10该检测器的 3 。 （三）、名词解释填空（每小题 2 分，共 3 小题，共 6 分） 17、 光纤色散 ： 。 18、 插入码 ： 。 19、啁啾 ： 。 三、 简答画图题（本题共两部分，每部分 15 分，共 30 分） （一）、按要求简答各题（每小题 5 分，共 3 小题，共 15 分） 20、简述半导体激光器 由 哪 三个部分构成 ？ 试分别加以说明。 21、 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？ 22、 解释光纤通信为何越来越多 地采用 式 。 （二）、按题要求画图或据图回答问题（共 2 小题，共 15 分） 23、 证网络可靠有效运行的关键。 试画出 （ 7 分） 24、阅读下图同学的，按要求完成各题。（ 8 分） 增益 增益 G G R=1 R=0 2 O 频率 w O 频率 w 图（ a） 图（ b） （ 1） 示 ，它分为法布里 行波放大器 大类。 （ 2）图（ a）中 放大器的增益频谱是一条振荡的曲线，其 R=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， 1是 放大器的带宽，通常该值不超过 样 2是 放大器的带宽。 （ 4） 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 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 补偿增益差。 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 3 页（共 47 页） 四、 综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 25、（本小题 10 分） 一阶跃折射率光纤，纤芯折射率 对折射率差 %1 ，工作波长为1310计算： (1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大？ (2) 若取芯径 ，求其数值孔径及其模式数。 26、（本小题 10 分） 若一个 565s 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 纤接头损耗为 源的入纤功率为 收机灵敏度为 路码型 5输速率为 677990s,光源采用源谱宽为 2纤的色散系数为 km 光通道功率参数取 计中取光功率代价为 1连接器衰减为 1备富余度为 试求：系统的最大中继距离。 五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共 1 题，共 12 分） 27、（本小题 12 分） 已知某光纤参数如下： a = = 芯折射率为 试问： （ 1） 此光纤能否传输波长 = 明理由。 （ 2） 如要使 波长应做怎样的调整？ 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 4 页（共 47 页） 2008度教学质量综合评估测验试卷 光纤通信试题 注： 1、 开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组张延锋 2、 考试时间： 90 分钟。 试卷满分： 100 分。 3、 请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、 所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。 总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 100 20 18 30 22 10 试题如下： 一、 判断题（每小题所诉只有对错之分，请判断正误，共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 1、 光纤中的孤子是光纤色散与非线性相互作用的产物 。 2、 示光纤接受和传输光的能力， 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 1550掺铒光纤放大器和工作在 1300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、 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 分组交错 有前一种方式需要利用信号区分不同的复用数据或分组。 二、 填空题（本题共三部分，每部分 6 分，共 18 分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空 1 分，共 4 小题 6 小空，共 6 分） 11、 阶跃型光纤的单模传输条件是 。 12、 由于双异质结激光器在有源区两侧 ， 既限制了光波 ， 又限制了 ， 故它的光强分布基本被约束在有源区 ， 而且 大大降低 。 13、 发光二极管依靠 发光 ， 半导体激光器依靠 发光。 14、 声系数的定义为 。 （二）、基本运算能力填空（每小题 3 分，共 2 小题，共 6 分） 15、 有一个由 4 信道组成的 假设信道具有零带宽， 则 信道间隔应为 ，才能保证被选信道比检测到的相邻信道的功率大 10 倍 。 16、 一个 电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子空穴对，相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 5 页（共 47 页） 假设所有的电子都被接收 ，则 该器件的量子效率 为 。 （三）、名词解释填空（每小题 2 分，共 3 小题，共 6 分） 17、 ： 。 18、 子午射线 ： 。 19、 光源的外调制 ： 。 三、 简答画图题（本题共两部分，每部分 15 分，共 30 分） （一）、按要求简答各题（每小题 5 分，共 3 小题，共 15 分） 20、 从形成色散的机理来看，光纤的色散可以分为哪几种？ 色散对光纤通信系统性能有什么影响？ 21、 光放大器包括哪些种类？ 哪些优点？ 22、 简述右图 1 所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法。 （二）、按题要求画图或据图回答问题（共 2 小题，共 15 分） 23、请画出 典型结构 。 （ 7 分） 24、阅读下图，按要求完成各题。（ 8 分） （ 1）上图为 、直接检测方式的数字光接收机方框图 。 （ 2） 主放大器和 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 。 四、 综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 25、（本小题 10 分） 已知阶跃型光纤的 =子半径 a=10m，波长 0=试计算： （ 1）数值孔径 （ 2）归一化频率 （ 3）入射光线的激励角范围 26、（本小题 10 分） 一段 12损耗为 dB 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？ （ 2） 如果光纤的损耗变为 dB 则所需的输入光功率为多少？ 五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共 1 题，共 10 分） 27、（本小题 10 分） 光 检 测 器偏 压 控 制前 置 放 大 器 器 判 决 器时钟提取再 生 码 流主 放 大 器光 信 号图 1 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 6 页（共 47 页） 已知某光纤参数如下： a = 6m,= 芯折射率为 干 和表 2。试问： （ 1） 当光波长分别为 1 = 2 = 3 = 纤中能传输哪些导波模？ （ 2） 从（ 1）中能看出波长与归一化频率、可传输的模式数量有何关系？可传输的模式数量与归一化频率的近似关系表达式是？ 表 1 若干 模式 止频率 c 2 若干 模式 止频率 c 信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 7 页（共 47 页） 2009度教学质量综合评估测验试卷 光纤通信试题 注： 1、 开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组张延锋 2、 考试时间： 90 分钟。 试卷满分： 100 分。 3、 请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、 所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。 总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 100 20 18 30 22 10 试题如下： 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共 10 小题，每小题 2分，共 20 分） 1、 激光二极管 工作原理是 2、 现知临界传播角为 c，要保证光线在光纤内全反射，必须要求传播角 A c D c 3、 偏振反映了在给定点上电场强度矢量的取向随时间变化，当电磁波的 00时，其为 A圆偏振 B线偏振 C椭圆偏振 D垂直偏振 4、 色散是由于光在光纤中传输的物理现象，单模光纤不存在以下哪种色散？ C. 波导色散 D. 色度色散 5、 半导体激光器的发光谱线会随着工作条件的变化而变化，当注入电流低于阈值电流时发出的是 线较窄 谱较宽 C. 激光，谱线较宽 D. 荧光，光谱较窄 6、 电二极管出现雪崩击穿是因为 7、以下属于光纤通信系统所用的有源器件的是 A. 耦合器 B. 隔离器 C. 掺铥光纤放大器 D. 光开关 8、用来显示和测量光纤中波长光信号特性，在 统中应用较多的是 9、 主要区别可以说 用的波长间隔 A. 很大，常常大于 B. 很小，常常小于 C. 很大，常常大于 常小于 0、 以下不是 频多址访问技术的是 二、 填空题（本题共三部分，每部分 6 分，共 18 分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空 1 分，共 4 小题 6 小空，共 6 分） 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 8 页（共 47 页） 11、 目前在光纤通信系统使用的外调制器通常是 电光调制器。 12、 和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题。 13、 由物理学可知，光具有 和波动性，对其分析也有两种：一是几何光学分析法，二是 。 14、为解决半导体激光器温度敏感问题，可以在驱动电路中进行 ，或是采用制冷器来保持器件的温度稳定 。 15、法布里 珀罗放大器的增益频谱是一条 的曲线。 （二）、基本运算能力填空（每小题 3 分，共 2 小题，共 6 分） 16、 一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是： 其最大接收角 0为 。 17、 弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为 纤芯和包层的相对折射指数差 为 。 （三）、名词解释填空（每小题 2 分，共 3 小题，共 6 分） 18、调制带宽 ： 。 19、本征区 ： 。 20、 响应时间 ： 。 三、 简答画图题（本题共两部分，每部分 15 分，共 30 分） （一）、按要求简答各题（每小题 5 分，共 3 小题，共 15 分） 21、 光线中的非线性效应有哪些 ？ 22、 什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？ 23、简述自动交换网络 优点。 （二）、按题要求画图或据图回答问题（共 2 小题，共 15 分） 24、画出 典型的数字光纤通信系统接收端机的原理框图 。（ 6 分） 25、阅读下图，按要求完成各题。（ 9 分） （ 1）上图显然为 的工作原理 。 （ 2） 在掺铒光纤 (，铒离子 (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 ： 。（ 3 分） （ 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 。 四、 综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共 3 小题，共 20 分） 26、（本小题 8 分） 设 电二极管的量子效率为 80%，计算在 明为什么在 27、（本小题 8 分） 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 9 页（共 47 页） 一根数值孔径为 阶跃折射率多模光纤在 850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 1310长上可以支持多少个模？ 28、（本小题 6 分） 用纤芯折射率为1 ，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率0 8f 光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度 L 。 五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共 1 题，共 10 分） 29、（本小题 10 分） 某 光纤， 光纤的芯径 d=2a 为 100m，折射率 层的折射率该光纤中传输的光波的波长 =850则： （ 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。 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 10 页（共 47 页） 2010度教学质量综合评估测验试卷 光纤通信试题 注： 1、 开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组张延锋 2、 考试时间： 90 分钟。 试卷满分： 100 分。 3、 请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、 所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。 总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 100 20 18 30 22 10 试题如下： 一、 判断题（每小题所诉只有对错之分，请判断正误，共 10 小题，每小题 2分，共 20 分） 1、 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。 2、 光放大器可以代替再生中继器。 3、 最大接收角 0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 表示。 4、 多模光纤通常用于短距离通信场合。 5、 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。 6、 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。 7、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。 8、 适合作为 统的光源。 9、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。 10、 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。 二、 填空题（本题共三部分，每部分 6 分，共 18 分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空 1 分，共 4 小题 6 小空，共 6 分） 11、衰减 和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题，其中衰减的主要原因有散射损耗、 和 ；色散主要包括模式色、材料色散和 。 12、我们将光纤内的光线分为两类：子午光线和斜光线。其中斜光线是 。 13、 数字光纤传输系统中常用的码型是 5和 。 14、衰减器的功能是对 进行预定量的衰减 。 （二）、基本运算能力填空（每小题 3 分，共 2 小题，共 6 分） 15、 已知语音信道的带宽为 接收机信噪比 S/N=30的信道容量是 。 16、 已知某阶跃光纤参数如下： = 芯折射率为 已知 光波长 = 单模传输时光纤具有的纤芯半径 a 因为 = 2 ，所以有： 1 = 21= 106 1062 = 22= 06 1062 = 23= 06 1062 1 = 0 c( 因为 = 2 ，所以有： 相信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 45 页（共 47 页） 1 = 21= 106 1062 = 22= 06 1062 = 23= 06 1062 1 = 0 c( 1 = c(，此时光纤中只能传输 当 2 = c( 2 = c(， 此时光纤中只能传输 当 1 = c( 3 = c(， 此时光纤中只能传输 故光纤中能传输的导波模有 （ 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 = 12 2 (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223V，对于光波长为 1 = 1 = 功率为 1000包层传输的功率 223 1 223000 = 信你们，加油吧！ 光纤通信试卷试卷综合第 46 页（共 47 页） 2014度教学质量综合评估测验试卷 评卷答案： 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 2、 D 2、 C 3、 A 4、 C 5、 B 6、 A 7、 D 8、 D 9、 D 10、 D 二、 填空题（本题共三部分，每部分 6 分，共 18 分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空 1 分，共 4 小题 6 小空，共 6 分） 11、 响应度 12、 动态范围 13、 同步数字系列（ ， s 14、 光电型光中继器 15、 单极性码 （二）、基本运算能力填空（每小题 3 分，共 2 小题，共 6 分） 16、 注意单位！ 17、14 9 /2 b （三）、名词解释填空（每小题 2 分，共 3 小题，共 6 分） 18、 光纤的数值孔径是表示光纤捕获光射线能力的物理量 。 19、光波模式是指能够独立存在的电磁场的结构形式。 20、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 。 三、 简答画图题（本题共两部分，每部分 15 分，共 30 分） （一）、按要求简答各题（每小题 5 分，共 3 小题，共 15 分） 21、 在光纤模拟通信系统中，由于光源 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 线非线性的影响。 22、 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。 23、 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