2025年光纤考试试题及答案

2025年光纤考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.光纤的核心导光部分由以下哪种材料构成？A.高纯度塑料B.二氧化硅（SiO₂）C.金属合金D.半导体晶体答案：B2.单模光纤与多模光纤的主要区别在于：A.包层折射率不同B.纤芯直径大小C.外层护层材料D.工作温度范围答案：B（单模纤芯直径约8-10μm，多模约50-62.5μm）3.光纤的数值孔径（NA）主要反映其：A.抗弯曲能力B.对光的收集能力C.色散特性D.耐高温性能答案：B（NA=√(n₁²-n₂²)，n₁为纤芯折射率，n₂为包层，NA越大，集光能力越强）4.光纤中最主要的本征损耗来源于：A.杂质吸收B.瑞利散射C.弯曲损耗D.连接损耗答案：B（本征损耗由材料本身特性决定，瑞利散射占主导，与波长四次方成反比）5.下列色散类型中，仅存在于多模光纤中的是：A.材料色散B.波导色散C.模式色散D.偏振模色散答案：C（多模光纤中不同模式传输路径不同，导致模式色散）6.光纤通信系统中，用于将电信号转换为光信号的核心器件是：A.光检测器（PD）B.光放大器（EDFA）C.光源（LED/LD）D.光调制器答案：C7.OTDR（光时域反射仪）的主要功能是：A.测量光纤长度B.测试光功率C.校准光源波长D.分析光纤损耗分布答案：D（可检测损耗、断点、接头损耗等）8.光纤熔接机的关键参数“推进量”主要影响：A.放电时间B.熔接损耗C.加热温度D.光纤固定稳定性答案：B（推进量不足或过大均会导致熔接处光场失配，增加损耗）9.光缆接续时，“加强芯固定”的主要目的是：A.提高抗拉强度B.减少信号衰减C.防止水分渗入D.优化光传输模式答案：A（加强芯承担机械应力，保护纤芯不受拉力损伤）10.G.652光纤的零色散波长通常位于：A.850nmB.1310nmC.1550nmD.1625nm答案：B（G.652为常规单模光纤，1310nm色散最小，1550nm损耗最低）二、填空题（每空1分，共20分）1.光纤的三个主要低损耗窗口为______nm、______nm和______nm。答案：850；1310；15502.单模光纤的“模场直径”是指______。答案：光能量在纤芯中分布的等效直径（反映基模场的空间分布）3.半导体激光器（LD）的发光机制是______，而发光二极管（LED）是______。答案：受激辐射；自发辐射4.光纤的衰耗系数单位是______，色散系数单位是______。答案：dB/km；ps/(nm·km)5.光缆的基本结构由______、______和______三部分组成。答案：缆芯（光纤）；加强件（金属/非金属）；护层（外护套）6.OTDR的英文全称是______。答案：OpticalTimeDomainReflectometer（光时域反射仪）7.光纤熔接损耗的常用测量方法有______和______。答案：后向散射法（熔接机内置）；插入损耗法（光功率计）8.G.655光纤的主要应用场景是______。答案：高速率、长距离波分复用（WDM）系统（抑制非线性效应）9.光功率计校准的常用参考波长为______和______。答案：1310nm；1550nm三、简答题（每题6分，共30分）1.简述光纤的导光原理。答案：光纤导光基于光的全反射现象。纤芯折射率n₁略高于包层折射率n₂，当光以大于临界角（θc=arcsin(n₂/n₁)）的角度入射到纤芯-包层界面时，发生全反射，光信号被限制在纤芯内沿轴向传输。2.列举光纤损耗的主要类型，并说明其产生原因。答案：（1）本征损耗：包括瑞利散射（材料内部微观不均匀性引起的散射，与λ⁻⁴成正比）和本征吸收（材料分子振动对红外区的吸收、电子跃迁对紫外区的吸收）；（2）非本征损耗：杂质吸收（OH⁻离子等杂质对特定波长的吸收）、弯曲损耗（宏弯/微弯导致光泄漏）、连接损耗（端面不平整、轴向偏移、折射率失配等）。3.色散对光纤通信系统的主要影响是什么？如何减小色散的影响？答案：色散会导致光脉冲在传输过程中展宽，引起码间干扰（ISI），限制系统的传输速率和距离。减小色散的方法包括：（1）使用单模光纤（消除模式色散）；（2）选择零色散波长（如G.652光纤在1310nm）；（3）采用色散补偿光纤（DCF）或啁啾光纤光栅（CFBG）；（4）使用外调制技术（降低光源光谱宽度）。4.比较LED和LD在光纤通信中的优缺点。答案：LED（发光二极管）：优点是结构简单、成本低、寿命长、温度稳定性好；缺点是光谱宽（约50-100nm）、输出功率低（约-10dBm）、调制速率低（≤100Mbps），适用于短距离、低速系统（如局域网）。LD（半导体激光器）：优点是光谱窄（＜1nm）、输出功率高（＞0dBm）、调制速率高（≥10Gbps）；缺点是成本高、温度敏感、需要温控和驱动电路，适用于长距离、高速系统（如骨干网）。5.简述光缆接续的关键步骤及注意事项。答案：关键步骤：（1）开剥光缆：去除外护套、加强芯，保留足够长度纤芯（≥1.5m）；（2）固定光缆：将加强芯、金属护层固定在接续盒内，确保机械强度；（3）清洁与端面制备：用无水乙醇清洁纤芯，使用切割刀制作平整端面（角度≤0.5°）；（4）熔接：调整熔接机参数（推进量、放电强度），完成纤芯对准与熔接；（5）保护：热缩套管保护熔接点，固定到接续盘；（6）测试：用OTDR或光功率计检测熔接损耗（单模≤0.08dB/点，多模≤0.15dB/点）。注意事项：保持操作环境清洁（避免灰尘污染端面），控制切割角度，定期校准熔接机，接续后检查余纤盘留半径（≥40mm）。四、综合题（每题15分，共30分）1.设计一个10Gbps、传输距离50km的单模光纤通信系统，需考虑哪些关键参数？请列出主要器件选型及设计依据。答案：关键参数包括：（1）光源：需选择光谱窄、调制速率高的半导体激光器（LD），波长可选1550nm（该窗口损耗最低，约0.2dB/km）；（2）光纤：选用G.652或G.655单模光纤（G.652在1310nm零色散，但1550nm色散约17ps/(nm·km)，需考虑色散补偿；G.655在1550nm色散低，适合高速传输）；（3）光放大器：50km传输总损耗约50×0.2=10dB（光纤损耗）+2×0.5=1dB（两端连接损耗）=11dB，需用EDFA（掺铒光纤放大器）补偿损耗；（4）色散补偿：10Gbps系统中，色散容限约为1/(B²×D)（B为码率，D为色散系数），10Gbps时容限约1000ps/nm，50km×17ps/(nm·km)=850ps/nm＜1000ps/nm，可无需补偿；若距离更长（如80km），则需色散补偿光纤（DCF）；（5）接收机：选择灵敏度高的PIN-FET或APD（雪崩光电二极管），10Gbps系统接收灵敏度约-28dBm；（6）功率预算：发射功率（LD约0dBm）-总损耗（11dB）≥接收灵敏度（-28dBm），满足0-11=-11dBm≥-28dBm，余量充足。2.某段单模光纤线路通过OTDR测试得到如下曲线：起点500m处有一反射峰（幅度-12dB），1.2km处曲线斜率突然增大（损耗由0.2dB/km升至0.5dB/km），3.8km处曲线骤降至噪声电平。请分析各异常点的可能原因，并计算1.2km至3.8km段的平均损耗。答案：（1）500m处反射峰：可能为活动连接器（如FC/APC接头），反射峰幅度大（-12dB），正常活动连接头反射应≤-40dB，可能因端面污染或损伤导致反射增强；（2）1.2km处斜率增大：可能为光纤宏弯（如管道挤压）或微弯（光缆受侧压力），导致额外损耗；（3）3.8km处信号骤降：为光纤断点（如外力切断），断点后无后向散射光，曲线进入噪声区。计算1.2km至3.8km段损耗：假设起点（0