光纤通信期末复习题

１一、填空题（每空1分，把答案写在答题纸上，共60分）1、目前使用的石英光纤有单模光纤和多模光纤，单模光纤的传输特性比多模光纤好，价格比多模光纤便宜，因而得到更广泛的应用。2、基本光纤传输系统包括光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。例如，在光纤线路中插入光纤放大器组成光中继长途系统，配置波分复用器和解复用器，组成大容量波分复用系统，使用耦合器或光开关组成无源光网络，等等。（1016）3、光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换)，是通过电信号对光的调制实现的。对光的调制可分为直接调制和间接调制(或称外调制)两种方案。其中直接调制方案是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。(P9)4、mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码，其中m和n都是正整数，nm，一般选取n=m+1。(P90)5、半导体激光二极管比发光二极管的输出（功率大）（光发散角）小，（2012）。6、一光纤的纤芯折射率是1.52，包层折射率是1.45，则其数值孔径为0.46。（2017）7、SDH网络的拓扑元件分为三种，即层网络、子网和链路。(2030)8、模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制三种。（2039）9、单模光纤配合LD光源适合大容量长距离光纤传输系统，而小容量短距离系统用多模光纤配合LED光源更加合适。（1003）10、全光通信网是在现有的传送网上加入光层，在光上进行分插复用(OADM)和交叉连接(OXC)，目的是减轻电结点的压力。由于WDM全光网络能够提供灵活的波长选路能力，又称为波长选路网络。（1008）11、目前常用的光检测器有两种：一种是在PN结中参杂浓度很低的本征半导体的PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。在光接收机灵敏度要求较高的场合一般采用APD。（1015）12、光波分复用(WDM)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。（1035）13、模／数转换目前普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式，这种方式是通过对模拟信号进行抽样、量化和编码而实现的。一路话音转换成传输速率为64kb／s的数字信号，然后用数字复接器把24路或30路PCM信号组合成1.544Mb／s或2.048Mb／s的一次群甚至高次群的数字系列,最后输入光发射机。(1038)14、单模光纤的损耗机理包括吸收损耗和散射损耗两部分。15、光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。16、目前常用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。17、基本光纤通信系统必须包括：发射机、接收机、光纤18、光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。19、中继距离受光纤线路损耗和色散(带宽)的限制，明显随传输速率的增加而减小。20、与APD光电二极管相比，PIN光电二极管使用简单，但灵敏度较低。1、在光纤通信系统中，从电端机输出的是适合于电缆传输的（电信号）。光源不可能发射负光脉冲，因此必须进行（码型变换），以适合于数字光纤通信系统传输的要求。数字光纤通信系统普遍采用二进制二电平码，即“（有光脉冲）”表示“１”码，“（无光脉冲）”表示“0”码。2、和激光器相比，发光二极管输出光功率（较小），谱线宽度（较宽），调制频率（较低）。但发光二极管性能稳定，寿命长，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。因此，这种器件在（小容量短距离传输）系统中发挥了重要作用。3、已经实际应用的3类WDM光栅分别是（布喇格光栅）、（。。。）、（。。。）。4、散射损耗与主要由（瑞利）散射和由（光纤结构缺陷引起）散射产生的。２5、光交换主要有三种方式，（时分）、（空分）和（波分）。6、我国的PDH3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是（5B6B）码。7、光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN结的（光电效应）实现的。8、物质原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态，能量比基态大的能级EJ(J＝2，3，4…)称为激发态。电子在低能级的基态和高能级的激发态之间的跃迁有三种基本方式:（受激吸收）,（受激辐射）和（自发辐射）。9、光纤损耗测量中，在满注入或欠注入的条件下，被测短光纤的长度要（等于或大于）光纤耦合长度，才能获得稳态模式分布。10、LED和LD工作原理的本质区别为前者是（自发辐射），后者是（受激辐射）。11、电缆通信和微波通信的载波是（电波），光纤通信的载波是（光波）。虽然光波和电波都是（电磁波），但是（频率）差别很大。12、SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为（STM-1），传输速率为（155.520Mb/s）；4个STM-1同步复接组成STM-4，传输速率为（622.080Mb/s）,16个STM-1组成STM-16，传输速率为（1488.320Mb/s），以此类推。13、实用光纤主要有三种基本类型，突变型多模光纤一般纤芯直径2d＝（30-80um）。渐变型多模光纤一般纤芯直径2α为（50um）。模光纤，纤芯直径只有（8-10um）。14、理想单模光纤没有模式色散，只有（材料色散）和（波导色散）。总称为（色度色散），常简称为色散，它是时间延迟随（波长）变化产生的结果。15、数字光接收机最主要的性能指标是（色散）和（灵敏度）。16、目前光纤通信常用的波长为（1310nm）和（1550nm）。17、导引模的截止条件是（n2k），此时介于传输模式和辐射模式的临界状态，这个状态也称为模式截止。18、光纤通信的长波长窗口波长是（1310nm），（1550nm），短波长窗口波长是（850nm）。。一、判断题（正确的打√，错误的打×。每题1分，共20分）×1、突变型多模光纤具有自聚焦效应.×2、G.653光纤是模式位移光纤.3、LD的张弛振荡和自脉动现象严重限制系统传输速率和通信质量。×4、光纤通信的发展方向是采用石英多模光纤。5、电缆，波导管和光纤的低损耗频率窗口各不相同。×6、石英光纤在1.3m和1.5m波长的传输损耗值完全一样。×7、模／数转换目前普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式，这种方式是通过对模拟信号进行抽样、量化和编码而实现的。一路话音转换成传输速率为8kb／s的数字信号。8、外调制最常用的是电光调制器。×9、相对折射率差对光能量束缚在纤芯的能力和信息传输容量没有影响。×10、色散对光纤传输系统的带宽没有影响。×11、LD激光振荡对相位条件没要求。12、激光束的空间分布在近场和远场总是一样的。(不确定)13、APD和PIN-PD分别应用于要求不同的场合。14、光隔离器通常采用偏振器实现光隔离。15mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并用n/m倍速率输出。（）×16PCM调制方式把一路话音转换成传输速率为8kb/s的数字信号。（）×17对于多路模拟电视传输，可用摄像机把图像转换为6MHz的模拟基带信号后同时直接输入光发射机。（）18直接调制半导体激光器比直接调制发光二极管线性更好。（）×19石英光纤低损耗“窗口”中心波长在980nm、1060nm和1310nm附近。（）３×20光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：TDM和WDM。（）×1、对于给定的光纤，当波长为650nm时，是多模传输，当波长为1550nm时，也一定是多模传输？2、在电于和空穴扩散过程中，导带的电子可以跃迁到价带和空穴复合，产生自发辐射光。3、由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。×4、电缆通信、微波通信和光纤通信的载波都是电磁波，没有任何区别。×5、光纤通信系统的容许频带(带宽)与光源无关。6、信息在光纤中传输非常安全。7、光源是光发射机的核心。8、目前光纤通信中广泛使用的光检测器是PIN光电二极管(PIN—PD)和雪崩光电二极管(APD)。×9、光纤的数值孔径NA与纤芯和包层的折射率无关。×10、光缆松套管内的光纤不受任何拉力或压力的作用。×11、FP-LD的谱线宽度与驱动电流无关。12、DFB激光器与F-P激光器相比谱线宽度更窄。13、波分复用器和解复用器可以采用同一种器件。（不确定）14、我国PDH的基础速率为2.048Mb／s。15对于数字电话传输，目前我国采用的脉冲编码调制(PCM)方式是通过对模拟信号进行抽样、量化和编码而实现的。（）×16PDH一次群速率为8×8×30kb/s。（）×17光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换)，只能通过电信号对半导体发光器件的调制来实现。（）×18设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，纤芯和包层的相对折射率差Δ越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，信息传输容量越大。（）×19目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器是半导体光敏电阻。（）×20SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM1，传输速率为(261+9)×9×8Kb/s。（）二、简答题（每题5分，共80分）1、光纤通信发展的第一个重要里程碑是哪年？为什么？P22、电缆通信、微波通信和光纤通信的载波有何区别？P43、光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于哪些因素？P54、为什么信息在光纤中传输非常安全？P75、光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由哪3部分组成？什么是光发射机的核心？P106、目前光纤通信中广泛使用的光检测器有哪两种类型？APD;PIN7、均匀光纤芯与包层的折射率分别为：50.11n，45.12n，试计算：(1)光纤芯与包层的相对折射率差。(2)光纤的数值孔径NA＝?P178、在工程应用中，为什么光缆松套管内的光纤要留有一定的余长?P369、图3.7是FP-LD的光谱特性，简述模式及谱线与电流的关系.４10、DFB激光器与F-P激光器相比。具有什么优点？P5711、波分复用器和解复用器的功能如何？P15012、简述右图所示LED光发射机中121,,CRR的作用。R1限流，没有R1电压直接加到了三极管上引起Ib过大；R2限流；C1改善频率特性，使回路的时间常数变小13、光接收机的灵敏度是如何定义的？p8914、准同步数字系列PDH有哪两种基础速率？p10215、试画出SDH帧的一般结构。P10616、根据右图光纤放大器增益和吸收曲线，若要放大m56.1~54.1的光信号，选择什么波长的泵浦光源较好？为什么？波长小于1.52UM即可1、光纤通信的发展可以粗略地分为哪三个阶段？（不做）2、电缆，波导管和光纤的低损耗频率窗口是什么频率范围？3、石英光纤在1.3m和1.5m波长的传输损耗值分别为什么范围?0.5~1dbm/km;0.20~0.5dbm/km4、模／数转换目前普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式，这种方式是通过对模拟信号进行抽样、５量化和编码而实现的。一路话音转换成传输速率为多少的数字信号？如何计算？5、外调制是怎么工作的？画出原理框图。P106、相对折射率差对光能量束缚在纤芯的能力和信息传输容量的影响如何？折射率差越大，光能量束缚在纤芯的能力越强，信息传输容量越小7、色散对光纤传输系统的影响如何？p278、LD激光振荡的相位条件是什么？p519、激光束的空间分布用近场和远场来描述，试解释什么是近场和远场。P5410、APD和PIN-PD分别应用于什么场合？高速远距离光纤通信（APD）…