《光纤通信》试卷题及答案

1、相信你们，加油吧！2007-2008年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。总分一二三四五六七八九十1002018302012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 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差2、随着激光器使用时间的增长，其阈值

2、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 A.TEM波、TE波和TM 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4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于A. B. C. D. 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，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.

3、作光中继器使用7、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8、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？A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM10、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

4、论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）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、EDFA中的关键器件是 和 。14、SDH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 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1.48和1.46，则其临界传播角为 。16、设PIN光电二极管的量子效率为75，渡越时间为10ps，则该检测器的3dB带宽为 。（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6

5、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WDM+EDFA方式。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。试画出SDH帧结构。（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=0.3 1 R=0 2 O

6、 w0 频率w O w0 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，1是 放大器的带宽，通常该值不超过 GHz，同样2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。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

7、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n1=1.5，相对折射率差，工作波长为1310nm，试计算： (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MLMLD，光源谱宽为2nm，光纤的色散系数为2.5ps/(km nm)，光通道

8、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。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=4.0m,=0.003,纤芯折射率为n1=1.48。试问：（1） 此光纤能否传输波长=1.31m的TE01和TM01模？说明理由。（2） 如要使TE01和TM01模能够传输，光波长应做怎样的调整？2008-2009年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：

9、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。总分一二三四五六七八九十1002018302210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、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

10、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。二、

11、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、EDFA噪声系数的定义为 。（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WDM传输系统。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GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子空

12、穴对，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、mBnB码： 。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？EDFA有哪些优点？图122、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EDFA的典型结构。（7分）24、阅读下图，按要求完成

13、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 。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n1=1.5，=0.01，芯子半径a=10m，波长0=1.5m,试计

14、算：（1）数值孔径NA（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？（2）如果光纤的损耗变为，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）已知某光纤参数如下：a=6m,=0.002,纤芯折射率为n1=1.5。若干HEmn模的截止频率和若干EHmn模的截止频率如表1和表2。试问：（1）当光波长分别为1=1.55m，2=1.31m，3=0.85m时，光纤中能传输哪些导波模？（2）从（1）中能看出波长与归一化频

15、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HEmn模的截止频率模式HEmnHE21HE22HE23HE24HE31HE32HE33HE34截止频率Vc2.0455.5208.65411.7923.8327.01610.17313.32表2 若干EHmn模的截止频率模式EHmnEH11EH12EH13EH14EH21EH22EH23EH24截止频率Vc3.3827.01610.17313.3245.1368.41711.62014.792009-2010年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

16、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。总分一二三四五六七八九十1002018302210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LED的工作原理是 A.光的吸收 B.光的自发辐射 C.光的受激发射 D.光的受激散射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Ac Dc3、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Ex与E

17、y的振幅相等且相位差为900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？A.材料色散 B.模式色散 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A.激光，谱线较窄 B.荧光，光谱较宽 C. 激光，谱线较宽 D. 荧光，光谱较窄6、APD光电二极管出现雪崩击穿是因为A.载流子在耗尽区的漂移时间过长 B.将光信号转换为电信号的效率太低C.其所加的反向偏置电压过大 D.其注入的非平衡载流子扩散过快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.

18、 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WDM系统中应用较多的是 A.光时域反射仪 B.光纤熔接机 C.光谱分析仪 D.光功率计9、DWDM与WDM的主要区别可以说DWDM使用的波长间隔A. 很大，常常大于0.8nm B. 很小，常常小于0.8nm C. 很大，常常大于1.6nm D.很小，常常小于1.6nm10、以下不是OCDMA扩频多址访问技术的是 A.直接序列 B.频率跳变 C.啁秋系统D.双线性光序列二、 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、目前在光纤通信系统使

19、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：n1=1.48,n2=1.46,则其最大接收角0为 。17、弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.45,则纤芯和包层的相对折射指数差为 。（三

20、）、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ASON的优点。（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(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：能级1代表基态，

21、 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PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3m和1.55m波长时的响应度，说明为什么在1.55m处光电二极管比较灵敏。27、（本小题8分）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？（

22、2）在1310nm波长上可以支持多少个模？28、（本小题6分）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，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度。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SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100m，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=850nm。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。2010-2011年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

23、：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。总分一二三四五六七八九十1002018302210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NA来表示

24、。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、LED比LD更适合作为WDM系统的光源。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

25、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5B6B码和 。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3.4KHz，则接收机信噪比S/N=30dB是的信道容量是 。16、已知某阶跃光纤参数如下：=0.003，纤芯折射率为n1=1.46，已知光波长 =1.31m，则单模传输时光纤具有的纤芯半径an2 D.n1

26、n24、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. G05、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.W0 B.0 C.V0 D.U06、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7、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，它不可以用作以下哪项的测量？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8、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9、在一根光纤中同时传输

27、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10、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、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85m、和 。12、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。13、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

28、的传输容量。14、SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为 ，其最低级别STM1网络节点接口的速率为 Mbit/s。（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1.48和1.46，则其临界传播角为 。16、光接收机的灵敏度Sr是指在满足给定误码率或信噪比条件下，接收机接受微弱信号的能力，工程上常用最低平均光功率 Pmin 来描述，现若有最低平均光功率Pmin为10mW，则其灵敏度Sr为 。（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、粒子数反转分布： 。18、数值孔径： 。19、 啁啾： 。三、简答画图题（本题共两部分，每部分15

29、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、简述构成激光器的三个基本条件。21、简述形成光纤损耗的主要原因。22、简述掺铒光纤放大器(EDFA)工作原理。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、请画出半导体激光器与边发光二极管的P-I特性曲线。（7分）24、阅读下图，按要求完成各题。（8分）均衡滤波器掺铒光纤 掺铒光纤 掺铒光纤（1）如上图在掺铒光纤链路上放置均衡滤波器的目的是 。（2分）（2）结合上图及题意暗含内容，画出图（a）和图（b）的内容。（6分）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

30、（a） 图（b） 图（c）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，已知纤芯和包层的折射率分别是：n1=1.486,n2=1.472,现仅考虑模式色散，则：（1）每1km长度的脉冲宽度。（2）假设输入光脉冲的宽度T与模式色散产生的展宽t相比可以忽略不计，在以上情况下计算可传输光脉冲的最大比特率。26、（本小题10分）弱导波阶跃型光纤的纤芯折射率为n11.50，相对折射率差0.25，纤芯的半径a5m，工作波长1.31m。 求：（1）该光纤的数值孔径NA； （2）光纤中传输模式的数量； （4） 为保证光纤的单模传输，光纤的芯径应取多大？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）某LAN光纤链路工作波长=850nm，链路长度L=2000m，最大比特率为16Mb/s，采用线宽为20nm的LED光源，光设备的上升时间为8ns，10/100Mb/s LAN最大光缆长度如表1，用MMF（多模光纤）62.5/125m的光纤。表1 10/100Mb/s LAN最大光缆长度LAN类型波长/nm最大长度/m最大损耗dB/km带