光纤通信期末试题

11、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d1=4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～10μm，多模光纤的纤芯为50μm。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。直径d2=125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？光缆由缆芯、护层和加强芯组成。其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM波？0.85μm、1.31μm、1.55μm。光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM波）4、什么是归一化频率V，V取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？光纤的归一化频率V012/1/)2(2n是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a、折射率相对差△）和工作波长0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。光纤单模传输的条件是0V2.4。光纤的截止波长c是一组数组波长，表示不同导模刚好截止不传（波长大于该值时，相应的电磁场模式不能沿光纤有效传输）。单模光纤进行单模传输的最小波长称为单模光纤的截止波长。4、什么是数值孔径NA，它的大小与相对折射率及色散大小有无关联？光纤的数值孔径数值孔径表征了光纤的集光能力(最大有效入射角的正弦值)。因为21nNA，cn1max。所以相对折射率和色散值成越大则NA也越大5、光纤和光缆如何分类？G.652、G.653、G.654、G.655特性有何不同？按光纤横截面的折射率分布分类：突变折射率、渐变折射率传导模式数量分类：多模、单模按光纤构成的原材料分类：石英系、多组分玻璃、塑料包层、全塑套塑层分类：紧套、松套光缆分类方法按传输性能、距离和用途分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。种类分多模光缆、单模光缆。按光纤套塑方法分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。按光纤芯数多少分为单芯、双芯、四芯、六芯、八芯、十二芯和二十四芯光缆等。按加强件配置方法分为中心加强构件光缆、分散加强构件光缆、护层加强构件光缆和PE外护层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。按敷设方式分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。按护层材料性质分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。按传输导体、介质状况分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。2按结构方式分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆和高密度用户光缆等。G.652、G.653、G.654、G.655特性不同处：①G.652光纤称常规（标准）单模光纤（SMF），色散零点在1310nm附近的光纤。1310nm衰减系数大，1550nm衰减系数较小。②G.653光纤称色散位移光纤（DSF），色散零点在1550nm的光纤。适用于1550nm窗口的高速单信道系统，不适用于DWDM系统。③G.654光纤称截止波长移位的单模光纤，在G.652光纤基础上进一步减小1550nm的衰减系数，主要应用于长距离海底光纤通信。G.655光纤称非零色散位移光纤（NDSF）散色零点的位置从1550nm附近移开一定波长数，适用于DWDM系统。6、单模光纤与多模光纤在尺寸和使用场合上各有什么不同？单模光纤的纤芯直径为4μm～10μm，适用于高速长途通信系统。多模光纤的纤芯直径为50μm，适用于低速短距离通信系统。7、光纤传输性能的主要指标有哪些？其单位是什么？G.652光纤1550窗口衰减的典型值是多少？试画出单模光纤色散与波长的典型关系曲线衰减系数a，单位db/km；色散系数d，单位ps/nm.km；0.25db/kmP33图，正斜率的近似斜直线，色散零点在1310nm附近光与半导体物质的三个基本的作用过程是什么？半导体激光器、光检测器和光放大器分别基于哪个过程？受激吸收、自发辐射、受激辐射。别基于受激辐射，受激吸收和受激辐射。8、光发送器、接收器和无源光器件的主要技术指标各有哪些？光发送器：工作波长和光谱特性、输出光功率、消光比、调制特性、温度特性和工作寿命等光接收器：工作波长和响应度，响应速度，噪声水平、线性关系和工作寿命等。无源光器件：工作波长、插入损耗、回波衰耗、隔离度等10、LED与LD有何不同？SLM-LD与MLM-LD有何不同？内调制激光器和外激光器有何不同？FP-LD、DBF-LD、DBR-LD和VCSEL-LD中文名是什么？LED没有光学谐振腔，不能形成激光，所发出的是荧光。LD发出的是激光。SLM-LD是单纵模激光器，MLM-LD是多纵模激光器，SLM-LD比MLM-LD光谱窄。内调制器激光器简单、损耗小、成本低适用于短途小容量通信系统。外调制器性能优越，适用于各种场合。FP-LD：F-P腔激光器、DBF-LD分布反馈激光器DBR-LD分布Bragg反射激光器、VCSEL-LD垂直腔面发射激光器9、PIN与ADP中文名是什么？它们有何不同？试画出PIN响应度与波长的典型关系曲线。PIN：PN结光电二极管，ADP：雪崩光电二极管；ADP因为雪崩效应而灵敏度较高。P93图，是个上凸曲线，存在上截止波长，波长太小时转换效率也大大下降。13举例说明光纤通信系统的应用场合有哪些？什么是损耗受限系统和色散受限系统？什么是最坏值设计法？什么是光通道代价Pp和光缆富裕度Mc？色散受限距离与色散系数、光源光谱宽度、信息速率大致有何关系？光纤模拟通信系统：模拟电视光纤测量和传感系统。光纤数字通信系统：国家和地区的骨干数字传输网络。根据再生段的总损耗要求来进行计算和设计的系统称为损耗受限系统。根据再生段的总色散要求来进行计算和设计的系统称为色散受限系统。实际系统根据两个系统的最坏值来设计再生段的通信距离的设计方法。光通道代价Pp指因环境等多种因素引发的光信号质量变差而折算成光功率代价的量。光缆富裕度Mc指因为光缆衰减各种因素退化变差而留有的富裕量散受限距离与色散系数、光源光谱宽度、信息速率大致成反比例的关系11、试列出五种以上无源光器件的名称和用途？试列出三种以上光放大器的名称和特点？叙述EDFA原理，比较3光信号波长与光泵浦波长的波长范围。光纤连接器：完成ODF架到设备尾纤之间的连接等。光纤衰减器：用于光信号电平的调整。光耦合器：用于信号的合路和监控等。光隔离器：单向光传输器件。光环形器：多端口的单向光传输器件。光栅：色散补偿（啁啾光栅）或光滤波（光纤光栅）。滤波器：光调制器或光滤波（M-Z滤波器）。波分复用解复用器件：光波合路和分路。NOLM（非线性环路镜）：快速光开关。偏振控制器：保持或控制光的偏振态。自聚焦透镜：用于准直光束半导体光放大器（SOA）、掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼放大器（RFA）。SOA具有体积小、成本低和易于其它器件集成的特点，EDFA具有增益高的特点、RFA具有带宽适应性好的特点。光放大器的共同特点是延长通信距离但对色散没有改善作用。EDFA的原理是：在泵浦光作用于掺铒光纤的铒离子和电子，产生受激吸收和粒子反转，信息光此时再作用于掺铒光纤，产生受激辐射从而放大了信息光。光泵浦波长比光信号波长短（能量高），在光信号波长的带外12、试列出五种以上DWDM系统的关键部件（技术），说明DWDM系统在C波段的波段范围、最小波长间隔和频率间隔，试比较光信号波长与光监控波长的波长范围和信息速率。DWDM系统的核心部件（技术）有：波长转换器（或DWDM光源技术）、光放大器、波分复用器、光监控系统、光复用段保护和色散补偿部件等C-波段的波长范围1525~1565nm（写成1526~1563也可），最低标准波长间隔是0.8nm（个别情况最小可达0.4nm），频率间隔是100GHz。光信号波长，如1552.52nm，信息速率10Gbit/s较高。监控波长151010nm在带外，2Mbit/s是低速信号。1、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?(B)A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用光耦合器4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成：光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（保证传输的透明度）6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A两者都能提供动态的通道连接）7、目前EDFA采用的泵浦波长是(C．0.98μm和1.48μm)8、下列不是WDM的主要优点是(D)A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中包括：全光解复用技术、时钟提取技术、超短波脉冲光源10、掺饵光纤的激光特性（Ａ．由掺铒元素决定）11下述有关光接收机灵敏度的表述正确的是B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率C．光接收机度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B．10％）13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D．10-3）14、日前采用的LD的结构种类属于（D．双异质结半导体激光器）15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B．8.448Mb/s，HDB3）17、WDH系统的单纤双向传输方式可实现（C．全双工）通信。18、光孤子源主要有哪几种（A．掺铒光纤孤子激光器、锁模半导体激光器）19、前置放大器的三种类型中，属于双极型晶体管放大器的主要特点是（A）。A．输入阻抗低B．噪声小C．高频特性较差D．适用于低速率传输系统20、下列哪一个不是SDH网的特点(D)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1、光缆的基本型式有哪些A．层绞式B骨架式C．中心束管式D．带状式42、光缆有哪些特性A．拉力特性B．压力特性C．弯曲特性D．温度特性3、下列哪项是光纤的光学特性（BC）B．折射率分布C．模场直径4、模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有（ABC）A．模拟基带直接光强调制B．模拟间接光强调制C．频分复用光强调制5、DFP激光器与FP激光器相比有的优点：单纵模激光器、普线窄，动态普线好，线性好6、PIN光电二极管的主要特性是：量子效率和光谱特性、响应时间和频率特性、噪声7、光接受机的噪声主要来源是（C．光检测器D．前置放大器）8、光有源器件包括光源、光放大器、光检测器9、光开关可以分为：机械光开关、固体光开关）10、通信网的发展方向是（ABC）A．数字化B．综合化C．宽带化1、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。（√）2、采用雪崩光电二极管（APD）的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。（√）3、固体光开关优点是插入损耗小,串扰小,适合各种光纤,技术成熟,缺点是开关速度慢。（×）4、我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是HDB3码。（×）5、将通信网的所有站点串联起来首尾相连，且没有任何点开放，就形成了线形拓扑网。（×）6、帧结构是由段开销和有效信息载荷组成的。（×）7、激光振荡