2025年光纤通信题库及答案

2025年光纤通信题库及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.光纤通信中，单模光纤的截止波长λc与纤芯半径a、相对折射率差Δ的关系为（）。A.λc∝a√ΔB.λc∝a/√ΔC.λc∝1/(a√Δ)D.λc∝√Δ/a答案：A2.以下哪种损耗属于光纤的非本征损耗？（）A.紫外吸收损耗B.红外吸收损耗C.瑞利散射损耗D.杂质离子吸收损耗答案：D3.发光二极管（LED）与激光二极管（LD）的主要区别在于（）。A.LED基于受激辐射，LD基于自发辐射B.LED光谱较宽，LD光谱较窄C.LED适用于长距离传输，LD适用于短距离D.LED输出功率更高答案：B4.2025年高速光传输系统中，800Gbps速率通常采用的调制方式是（）。A.直接强度调制（IM-DD）B.正交相移键控（QPSK）C.16进制正交幅度调制（16QAM）D.64进制正交幅度调制（64QAM）答案：D5.掺铒光纤放大器（EDFA）的最佳泵浦波长为（）。A.850nmB.980nm或1480nmC.1310nmD.1550nm答案：B6.光纤的模式色散主要影响（）。A.单模光纤的传输带宽B.多模光纤的传输带宽C.所有光纤的损耗特性D.光检测器的响应速度答案：B7.光时域反射仪（OTDR）的工作原理基于（）。A.瑞利散射B.受激拉曼散射C.受激布里渊散射D.四波混频答案：A8.相干光通信相比直接检测的优势不包括（）。A.更高的接收灵敏度B.支持更多调制格式C.无需光放大器D.可同时解调幅度、相位和偏振信息答案：C9.光纤到户（FTTH）中，GPON标准的下行速率最高可达（）。A.1.25GbpsB.2.5GbpsC.10GbpsD.25Gbps答案：C10.以下哪种光纤非线性效应会导致波分复用（WDM）系统中不同波长信道间的能量转移？（）A.自相位调制（SPM）B.交叉相位调制（XPM）C.受激拉曼散射（SRS）D.四波混频（FWM）答案：B11.单模光纤的偏振模色散（PMD）主要由（）引起。A.纤芯折射率不均匀B.光纤几何不对称C.材料吸收D.模式耦合答案：B12.光调制器中，马赫-曾德尔（M-Z）调制器的工作原理基于（）。A.电光效应B.声光效应C.磁光效应D.热光效应答案：A13.2025年新型空芯光纤的主要优势是（）。A.更低的色散B.更高的非线性系数C.更小的传输延迟D.更宽的工作波长范围答案：C14.光接收机的灵敏度定义为（）。A.给定误码率下的最小接收光功率B.给定误码率下的最大接收光功率C.接收机的最大输出电信号D.接收机的噪声功率答案：A15.波分复用系统中，密集波分复用（DWDM）的信道间隔通常为（）。A.100GHz或50GHzB.200GHz或400GHzC.1THz或2THzD.10THz以上答案：A16.光纤连接损耗的主要因素不包括（）。A.横向偏移B.纵向间隙C.光纤涂覆层厚度D.角度倾斜答案：C17.数字相干接收机中，DSP（数字信号处理）的主要功能不包括（）。A.色散补偿B.偏振解复用C.模式转换D.相位恢复答案：C18.拉曼光纤放大器（RFA）的增益带宽主要取决于（）。A.泵浦光功率B.泵浦光波长C.掺铒光纤长度D.信号光波长答案：B19.光纤的数值孔径（NA）与纤芯折射率n1、包层折射率n2的关系为（）。A.NA=√(n1²-n2²)B.NA=n1-n2C.NA=(n1+n2)/2D.NA=λ/(2πa)答案：A20.2025年光传输系统中，用于降低非线性效应的关键技术是（）。A.提高发射功率B.采用高阶调制C.优化光纤色散管理D.增加中继距离答案：C二、填空题（每空1分，共30分）1.光纤的基本结构由内到外依次为______、______和涂覆层。答案：纤芯；包层2.光纤的三个低损耗窗口波长分别为______nm、______nm和______nm。答案：850；1310；15503.光发送机的核心器件是______，光接收机的核心器件是______。答案：光源（或LD/LED）；光检测器（或PIN/APD）4.光纤的色散可分为______色散、______色散和波导色散三类。答案：模式；材料5.EDFA的组成包括______、泵浦源和______。答案：掺铒光纤；光耦合器6.WDM系统中，合波器的功能是______，分波器的功能是______。答案：将不同波长的光信号合并；将合并的光信号按波长分离7.光调制方式分为______调制和______调制，其中高速系统通常采用后者。答案：直接；外8.偏振模色散（PMD）的单位是______，其值越大，系统传输距离______。答案：ps/√km；越短9.OTDR通过测量______信号的时间延迟和强度来定位光纤故障点。答案：后向散射10.相干光通信的检测方式包括______检测和______检测，其中零差检测无需本地振荡光频偏。答案：外差；零差11.硅光子集成技术的优势包括______、______和低功耗。答案：高集成度；低成本12.光纤的非线性效应主要有自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、______和______。答案：四波混频（FWM）；受激拉曼散射（SRS）13.PON（无源光网络）的典型结构包括______、______和光分配网络（ODN）。答案：光线路终端（OLT）；光网络单元（ONU）14.2025年高速光传输系统中，常用的数字信号处理（DSP）技术包括______、______和相位噪声补偿。答案：色散补偿；偏振解复用三、简答题（每题6分，共30分）1.简述光纤低损耗窗口形成的主要原因。答：光纤的低损耗窗口由材料吸收和散射损耗的最小值决定。在850nm、1310nm和1550nm附近，材料的本征吸收（紫外吸收和红外吸收）较弱，同时瑞利散射损耗（与波长四次方成反比）随波长增加而降低，因此这三个波段的总损耗最低，形成低损耗窗口。2.单模光纤为何能实现单模传输？答：单模光纤通过设计纤芯半径a、相对折射率差Δ和工作波长λ，使归一化频率V=2πa/λ√(n1²-n2²)≤2.405（单模截止条件）。此时光纤中仅能传输基模（LP01），高阶模因截止而无法传播，从而实现单模传输。3.EDFA的主要组成部分及其作用是什么？答：EDFA由三部分组成：（1）掺铒光纤（EDF）：作为增益介质，铒离子在泵浦光激发下实现粒子数反转；（2）泵浦源（通常为980nm或1480nm激光器）：提供能量使铒离子跃迁到高能级；（3）光耦合器：将泵浦光与信号光耦合进入EDF，实现能量转移。4.色散对光纤通信系统的影响有哪些？答：色散会导致光脉冲在传输过程中展宽，当脉冲展宽超过符号周期的30%时，会引起码间干扰（ISI），增加误码率。对于高速系统（如10Gbps以上），色散限制了最大无中继传输距离；对于WDM系统，色散还会加剧非线性效应（如四波混频），降低信道间隔离度。5.相干光通信相比直接检测的优势有哪些？答：（1）更高的接收灵敏度：相干检测利用本地振荡光与信号光的干涉，可将接收灵敏度提升20dB以上；（2）支持多参数解调：可同时获取信号的幅度、相位和偏振信息，允许使用高阶调制格式（如16QAM）；（3）色散和PMD补偿：通过数字信号处理（DSP）可在电域补偿光纤色散和偏振模色散，延长传输距离；（4）频谱效率高：高阶调制结合相干检测可显著提高系统容量（如800Gbps/λ）。四、计算题（每题10分，共20分）1.某单模光纤的纤芯折射率n1=1.46，包层折射率n2=1.455，工作波长λ=1550nm，纤芯半径a=4μm。计算该光纤的归一化频率V，并判断是否满足单模传输条件（单模截止V=2.405）。解：相对折射率差Δ=(n1²-n2²)/(2n1²)≈(1.46²-1.455²)/(2×1.46²)≈(2.1316-2.1160)/4.2632≈0.0156/4.2632≈0.00366归一化频率V=2πa/λ√(n1²-n2²)=2π×4×10⁻⁶/1550×10⁻⁹×√(1.46²-1.455²)计算√(n1²-n2²)=√(2.1316-2.1160)=√0.0156≈0.125则V=2π×4×10⁻⁶/(1550×10⁻⁹)×0.125≈(25.1327×10⁻⁶)/(1.55×10⁻⁶)×0.125≈16.21×0.125≈2.026因V=2.026<2.405，满足单模传输条件。2.某10Gbps光纤通信系统，使用G.652光纤（色散系数D=17ps/(nm·km)），光源