光纤通信复习题
光纤通信复习题(相对完整版)
光纤通信技术复习题（非考试题序）一、填空题P9 1、（1）：光纤通信是指利用（光纤）作为传输介质，实现（光信号）传输的通信方式。
（5）WDM的含义是（波分复用），FTTH的含义是（光纤入户）。
（这是名词解释的题目）SDH:同步数字系统WDM:波分复用系统DWDM：密集波分复用系统OTDR:光时域反射仪P44 1、（3）：未经涂覆和套塑的光纤称为裸光纤，是由（纤芯）和（包层）构成的。
（6）纤芯的折射率n1（大于）（大于或小于）包层的折射率n2。
（7）按折射率分布划分，光纤可分为（阶跃型光纤）、（渐变型光纤）。
（9）光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是（0.85）（1.31）（1.55），最低损耗窗口的中心波长是（1.55）。
（24）按缆芯结构的特点，光缆可分为（层绞式）光缆、（中心管式）光缆和（骨架式）光缆等。
（25）按线路敷设方式分类，光缆可分为（架空）光缆、（管道）光缆、（直埋）光缆、隧道光缆和水底光缆等。
P65 1、（3）：光的发射和吸收行为，包括三种基本过程，即（自发辐射）、（受激吸收）和（受激辐射）。
（8）激光器是由三个部分组成的，即：（工作物质）、（谐振腔）和（泵浦源或激励源）。
（14）发光二级管，发出的是（荧光），光谱的谱线（宽），发散角（大）。
而半导体激光器，发出的是（激光），光谱的谱线（窄），发散角很（小）。
P113 （9）光发送机的消光比越（大）越好，即全“0”时，发光功率越（小）越好，但在实际上，消光比越（大），光接收机的灵敏度会下降。
（10）在光端机中，除了光发送机外，还有（光发射机）机。
（11）当光电检测器受到光束照射时，光束横截面上包括（光子）数目的随机起伏，引起（电子--空穴对）的随机起伏，使光电检测器的（光生载流子）了随机起伏，这种随机起伏产生的的噪声就是量子噪声。
（12）暗电流是指（无光）照射时光电检测器中产生的电流。
（13）光接收机灵敏度是指在保证给定的（误码率）条件下，所需的最（小）平均接收光功率。
光纤通信复习题
光纤通信复习题第一章一、填空题通信是光纤为传输媒质。
以光波为载波的通信方式。
目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是0.85 μm、 1.31 μm和 1.55 μm。
光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的近红外区区，波长范畴为0.7～1.7μm二. 选择题〔有一个或者多个答案〕1. 目前光纤通信常用的窗口有〔ACD〕。
A、0.85 μm B、2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm2. 目前纤光通信常用的光源有〔AB〕。
A、LED B、LD C、PCM D、PDH3. 光纤通信是以光波为载波，以〔C〕为传播介质的通信方式。
A、电缆B、无线电磁波C、光纤D、红外线三、简答题1．光纤通信有哪些优点？ 2 什么缘故说光纤通信比电缆通信的容量大？3纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
答案1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和爱护，价格低廉。
2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。
尽管光波和电波差不多上电磁波，但频率差别专门大。
光纤通信用的近红外光〔波长约1μm〕的频率〔约300THz〕比电波〔波长为0.1m～1mm〕的频率〔3～300GHz〕高三个数量级以上。
载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。
第2章一、填空题：1．光纤中的纤芯折射率必须大于包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一样分别为0.3%～0.6%和1%～2%。
2．单模光纤纤芯直径一样为8～10μm，多模光纤纤芯直径为50～80μm，光纤包层直径一样为125μm。
3. 光纤通信的最低损耗波长是〔 1.55μm〕，零色散波长是〔 1.31μm〕。
4.单模光纤中不存在〔模间〕色散，仅存在〔模内〕色散，具体来讲，可分为〔材料色散〕和〔波导色散〕。
5、光缆大体上差不多上由〔缆芯〕、〔加强元件〕和〔护层〕三部分组成的。
6、承诺单模传输的最小波长称为〔截止波长〕。
7、数值孔径〔NA〕越大，光纤接收光线的能力就越〔强〕，光纤与光源之间的耦合效率就越〔高〕。
光纤通信总复习相关习题
第一章光纤系统1.光纤系统组成结构图及各部分作用第二章光纤及传光原理1.光纤的传输特性主要是（）A 光纤的传光原理；B 光纤的结构特性和光学特性；C 光纤的损耗及色散特性；D 光纤的传输模式。
2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是（）A．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μmC．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm3. 将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（）A．折射B．包层—涂覆层界面上的全反射C．纤芯—包层界面上的全反射 D．光纤塑料涂覆层的反射4. 下列现象是光纤色散造成的是（）A．光散射出光纤侧面B．随距离的增加，信号脉冲不断展宽C．随距离的增加，信号脉冲收缩变窄D．信号脉冲衰减5. 要使光纤导光必须使（）A、纤芯折射率小于包层折射率B、纤芯折射率大于包层折射率C、纤芯折射率是渐变的D、纤芯折射率是均匀的6.光纤损耗的原因主要有损耗、损耗和损耗。
7. 光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，，；最低损耗窗口的中心波长是在：。
8. 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。
（√）9. 对于单模光纤来说，主要是材料色散和波导色散，而对于多模光纤来说，模式间色散占主要地位。
10. 什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？答：由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。
光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。
从机理上说，光纤色散分为材料色散、波导色散和模式色散。
前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。
11. 什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？答：直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号而变化。
光通信实操复习题附答案
光通信实操复习题附答案光通信专业知识部分复习题⼀、填空题1、光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的⼀种有限通信⽅式。
2、光纤通信的主要优点是容量⼤、损耗低、抗⼲扰能⼒强、保密性好、中继距离长、抗腐蚀、体积⼩。
3、光纤的传输特性有损耗、⾊散。
4、通信系统由信源、变换器、信道、反变换器、信宿五部分组成。
5、STM—1帧结构由：段开销、信息净负荷、管理单元指针三部分构成。
6、段层开销包括RSOH 、MSOH ；通道层开销包括⾼阶POH 、低阶POH 。
7、S1是同步状态字节，表⽰时钟源质量，位于MSOH 开销内。
8、单向通道保护环的触发条件TU-AIS 告警。
9、双纤双向复⽤段保护环的触发条件R-LOS、R-LOF、MS-AIS、MS-EXC 告警。
10、STM-1可复⽤进63 个2M 信号， 3个34M信号， 1 个140M信号。
11、PCM端机输出端⼝的接⼝码型为HDB3 码。
12、30/32路PCM基群帧结构的每⼀个复帧包括16 帧，每帧有32 个时隙，每个时隙包含8 ⽐特码。
13、产⽣误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和噪声。
14、光纤传输的三个低损耗窗⼝是850nm 、1310nm 、1550nm。
15、在SDH传送⽹中，任何类型的通过光纤直接相连的两个⽹元之间构成再⽣段，两个相邻的ADM或TM之间构成复⽤段。
16、DWDM设备类型有OTM 、OADM 、OLA 。
17、在⼆纤或四纤复⽤段保护环中，ADM ⽹元个数最多只能是16 个，这是由K1 字节的第5到第8⽐特决定的。
18、根据ITU-TG.707建议，各种PDH速率信号可以通过AU-3或AU-4复⽤成STM-N。
如果通过AU-4复⽤，PDH⾼阶通道的速率是140 Mbit/s。
19、根据ITU-TG.707建议，各种PDH速率信号可以通过AU-3或AU-4复⽤成STM-N。
如果通过AU-3复⽤，PDH⾼阶通道的速率是34 Mbit/s、45 Mbit/s和140 Mbit/s。
光纤通信复习题库(整合版)
光纤通信复习题库（整合版）一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
光通信复习题
光通信复习题1．光纤通信的优点有哪些？答： 1）传输容量大。
2）传输损耗小，中继距离长。
3）泄漏小，保密性好。
4）节省大量有色金属。
5）抗电磁干扰性能好。
6）重量轻，可挠性好，敷设方便。
2．为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种？答：由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗-波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm。
3．光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？答：原因：光纤中所传输的光信号的不同的频率成分和不同模式成分的群速不同而引起的传输信号的畸变。
影响：色散会导致传输脉冲展宽，产生码间干扰，增加误码率。
色散会限制光纤传输系统的通信容量，也限制了无中继传输距离。
4．光纤产生衰减的原因是什么？衰减对通信有什么影响？答:光纤产生衰减的原因是吸收、散射和辐射。
衰减会导致信号功率损失，造成接收困难。
5．比较半导体激光器和发光二极管的异同。
答：LD和LED都可用作通信光源。
LD发射的是受激辐射光;LED发射的是自发辐射光。
LD需要光学谐振腔，有阈值，谱线宽度较窄，适宜于高速率系统;LED不需要光学谐振腔，没有阈值，谱线宽度较宽，输出光功率较小，调制频率较低，适用于要求较低的场合。
6．为什么LD要工作在正向偏置状态？答：LD加正向偏置电压用以克服PN结中自建场的影响，从而降低势垒，以形成粒子数反转分布。
7．某数字光纤通信系统，在实际使用中发现LD的输出光功率慢慢下降，简述其原因并提出解决办法。
答：从阈值电流与使用时间及温度的关系可知，输出光功率下降的可能原因包括使用时间长和温度升高引起的阈值电流增加。
采取的措施如温度引起的使用ATC致冷，如因寿命引起的使用APC增加偏置电流。
8．何谓LD输出光脉冲的消光比？消光比不合要求时，将会对整个系统产生什么影响？答：通断比（也称消光比），指光源器件发出光的“1”脉冲和“0”脉冲的比值，定义为EXT=全“0”码时平均输出光功率/全“1”码时平均输出光功率。
光纤通信复习题
光纤通信复习题第一篇：光纤通信复习题光纤通信复习题一、填空题1、利用光波作为载波的通信方式称为（）。
2、光在光纤中传输是利用光的（）原理，光纤既为光导纤维的简称，光纤通信是以（）为传输载体，以（）为传输媒质的一种通信方式。
3、光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是()。
4、造成光纤中传输的光波信号出现畸变的重要原因是()。
5、SDH系统取代传统的 PDH 系统的主要原因是（）（）、（）、和（）。
6、DWDM系统是指波长间隔相对较小，波长复用相对密集，各信道共用光纤一个（）窗口，在传输过程中共享光纤放大器的高容量WDM系统。
7、DWDM系统的工作方式主要有双纤单向传输和（）。
8、G.652光纤有两个应用窗口，即1310nm和1550nm，前者每公里的典型衰耗值为0.34dB，后者为（）。
9、G.653光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将1310nm附近的零色散点，位移到（）nm附近，从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。
10、在多模光纤中，纤芯的半径越()，可传输的导波模数量就越多。
11、光缆由缆芯、()和外护层组成。
12、激光振荡器必须包括增益介质、激励源和()。
13、对LD的直接调制将导致()，限制光纤通信系统的传输速率和容量。
14、LD属于受激发射发光，而LED属于()发光。
15、APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为()。
16、限制光接收机灵敏度的主要因素是()。
17、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（）。
18、我国采用的同步复用过程为（）的同步复用过程。
19、同步系统是数字通信系统中的重要组成部分之一，所谓同步是指通信系统的收、发端要有（），使收端和发端步调一致。
20、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（）。
二、选择题1、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：()A.850nm、1200nm、1800nmC.850nm、1310nm、1550nmB.800nm、1510nm、1800nmD.800nm、1200nm、1700nm2、随着激光器温度的上升，其输出光功率会()A.减少B.增大C.保持不变D.先逐渐增大，后逐渐减少3、光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为()A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声4、弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是()A.n1≈n2B.n1=n2C.n1>>n2D.n1<A.调节光信号的功率大小B.保证光信号只能正向传输D.将光纤中传输的监控信号隔离开C.分离同向传输的各路光信号6、光纤数字通信系统中，同步数字系列SDH的最基本速率等级是STM-1其速率为()。
光纤通信期末复习题
光纤通信期末复习题名词解释1.截止波长（41）截止波长指的是光纤中只能传导基模的最低工作波长。
2.数值孔径（37）光纤端面临界入射角的正弦值3.抖动（201）数字脉冲信号时间坐标位置相对于其标准位置的随机性变化，称为抖动。
4.暗电流（114）无光照射时，光电二极管的反向电流，称为暗电流Id。
5.光时分复用技术（OTDM）（142）在光域内进行时间分割复用，使不同的信道占有不同的时隙，在单根光纤单个波长上完成多信号复用。
6.消光比（213或65）光发送电路输出全“1”码时的平均输出光功率P1与输出全“0”码时的平均输出光功率P0之比，称为消光比，即EX=101lg（P1/P0）(dB).7.mBnB码（93）将输入二进制码每m比特分成一组作为一个码字，在不改变每组时间宽度的条件下，根据一定的规律将其变换成n（n 大于m）比特一组的新码输出，则新码速率是原码速率的n/m倍。
简答题1.简述光波分复用的基本特点。
（147）1能够充分利用光纤的低损耗带宽资源，使单根光纤的传输容量增大几倍至几十倍以上，进一步显示了光纤通信的巨大优势，巩固了光纤通信在通信领域中的核心地位。
目前，将16路或32路光波复合到一根光纤中进行传输已经实用。
2各个载波信道彼此独立，可以互不干扰地同时传输不同特性的信号，各种信号的合路与分路能够方便地进行，为宽带综合业务数字网的实现提供了可能。
3初步解决了中继全光化问题，为全光通信网的实现奠定了基础。
4节省了光纤和光电型中继器，大大降低了建设成本，方便了已建成系统的扩容。
2.光纤数字通信系统的基本设计步骤。
（205-206）1选定传输速率和传输制式2选定工作波长3选定光源和光检测器件4选定光纤光缆类型5选定路由，估算中继距离6估算误码率3.简要描述LD的伏安特性，并画出其特性曲线。
（72）正向导电性4.简述参铒光纤放大器的工作原理。
（158）掺铒光纤放大器昰一种直接对光信号进行放大的光学器件，穴可以充任全光传输型中继器，用来代替目前光纤通信中的光－电－光型再生中继器，在WDM型光纤通信中应用广泛。
光纤通信概论 考题,复习题及答案
光纤通信概论参考题库1、光电二极管的主要功能是什么：将信号光功率转化成信号电流2、P-I-N代表什么意思？P型半导体和N型半导体之间夹有一层厚的本征型半导体。
3、与P-N光电二极管相比P-I-N的优点是什么？大大提高了光电转换效率，同时还提高了PIN管的响应速度。
4、与P-I-N光电二极管相比APD的优点是什么？内置放大，不引入外部电路相关噪声，偏压电路简单、价格低，超高速和较高灵敏度的接收器。
5、APD的缺点是什么？极大的温度倚赖性，存在倍增随机噪声，偏压电路复杂、价格高。
6、光电二极管的响应度是0.85A/W，饱和输入光功率是1.5mW，当入射光功率是1mW和2mW时，光电流分别是多少？解：当输入光功率是1mW时，由I=RP，可得，I=RP=[ 0.85A/W] ×[1mW]= 0.85mA当输入光功率是2mW时，公式I=RP不适用，因此我们无法得到光电流的值。
7、光波长解复用器的作用是什么?把在同一根光纤中传输的不同波长信道分别送到不同的光纤中传输。
（即：分解同一根光纤中传输的不同波长信道）8、解释电吸收调制器的工作原理：电吸收调制器的工作原理为，由激光器发射的连续光穿过半导体波导管。
当不加电压时，光直接穿过，因为它的截止波长λC小于入射光的波长；当加上了调制电压后，波导材料的禁带Eg变窄了。
这称为弗朗兹-科尔迪希效应，它是理解EA调制器工作原理的关键。
由于禁带Eg变窄，因而截止波长增大（λC=1024/ Eg ），波导材料开始吸收入射光。
因此，通过对半导体波导管施加调制电压，可以改变其吸收特性。
9.写出几种无源器件，它们的用途？1.光纤连接器：连接光纤2.光衰减器：减少传输光功率3.光纤定向耦合器：实现光的分路、合路4.波分复用器：5.光隔离器：阻挡背向光，保护激光器、光纤放大器6.光环行器7.光滤波器：对光波进行筛选，允许特定波长范围光通过8.光开关：用光控制电路的通路或断路9.光调制器10.把你所知道的光纤通信元件分为两组：有源的和无源的。
光纤通信复习题
一、重要知识点：1、在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ满足0°<θ<θc2、影响光接收机灵敏度的主要因素是噪声3、在阶跃型(弱导波)光纤中，导波的基模为LP014、在薄膜波导中，导波的截止条件为λ0<λC，5、在光纤中，单模传输的条件为V≤2.4056、EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是使光信号放大7、根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形式分为三类：一为HE波;二为TE波;三为TM波。
8、渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为自聚焦现象9、利用光波作为载体并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信10、在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为I层11、STM-1帧结构12、光纤的色散主要有：13、光纤的损耗主要有：14、EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：前置放大器、后置放大器和作光中继器。
15、EDFA的工作波长范围16、EDFA的泵浦光的波长17、光纤损耗的原因，归结起来主要包括两大类：吸收和散射损耗，吸收损耗又分为：散射损耗包括：18、LD适用于长距离、中容量的光纤传输系统，LED适用于：19、光纤通信的发展趋势：大容量（高速）、长距离20、光隔离器的作用是保证光信号只能正向传输21、PIN和APD的特点22、数字光纤通信系统中继距离主要受光纤损耗和带宽的限制23、光隔离器的主要指标24、时延：25、EDFA作前置放大器使用时，要求其有高增益和低噪声的特性26、激光器主要由能够产生激光的工作物质、泵浦源和光学谐振腔等三部分组成.27光向耦合器的指标、类型28、光开关的功能、类型29、数字光纤通信系统的主要指标30、模拟光纤通信系统的主要指标31、光发射机、光接收机的组成及性能指标32、光接收机的主指标：灵敏度和动态范围32、决定期光接收机的灵敏度的主要因素为噪声（量子噪声、暗电流噪声、热噪声）33、适于光纤通信的线路码？34、SDH的主要设备35、列出几种光纤通信新技术36、二、简答：1-1，1-2，1-5，2-6，2-7，3-4，3-19，半导体材料的光电效应。
光纤通信复习题及答案
光纤通信复习题及答案一、选择题1. 光纤通信中使用的光导纤维是由什么材料制成的？A. 塑料B. 玻璃C. 金属D. 陶瓷答案：B2. 光纤通信中，光信号的传输方式主要是什么？A. 反射B. 折射C. 散射D. 透射答案：A3. 光纤通信中，光信号的调制方式不包括以下哪一项？A. 强度调制B. 频率调制C. 相位调制D. 极化调制答案：D4. 在光纤通信中，信号衰减的主要原因是什么？A. 光的散射B. 光的吸收C. 光的反射D. 光的折射答案：B5. 光纤通信中，光纤的类型不包括以下哪一项？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 同轴光纤D. 有源光纤答案：C二、填空题6. 光纤通信的基本原理是利用_________作为传输介质，通过_________来实现信息的传输。
答案：光导纤维；光信号7. 光纤通信具有_________、_________、_________等优点。
答案：传输距离远；传输带宽大；抗干扰能力强8. 光纤通信中，光信号的传输速度可以达到_________。
答案：光速9. 光纤通信中，信号的衰减与_________、_________、_________等因素有关。
答案：光纤材料；光纤长度；光的波长10. 光纤通信中，光纤的损耗主要由_________损耗和_________损耗组成。
答案：材料；弯曲三、简答题11. 简述光纤通信系统的组成。
答案：光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光接收机和光放大器等部分组成。
12. 光纤通信中，单模光纤与多模光纤有何区别？答案：单模光纤只允许单一模式的光波在其中传播，具有较高的传输速率和较长的传输距离；而多模光纤允许多个模式的光波传播，传输速率较低，传输距离较短。
13. 光纤通信中，光信号的衰减对通信质量有何影响？答案：光信号的衰减会导致信号强度降低，从而影响通信质量，使得信号传输距离受限，严重时还可能导致通信中断。
四、论述题14. 论述光纤通信在现代通信中的重要性。
光纤通信复习题
光纤通信练习题一、填空题1.单模光纤中不存在模式色散，仅存在色度色散色散，具体来讲，可分为材料色散和波导色散。
2. 光纤中的最低阶非线性效应起源于三阶电极化率，它是引起、、和等现象的原因。
3．光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为0.85um，1.31um ， 1.55um；最低损耗窗口的中心波长是在 1.55um 。
4.数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越强，光纤与光源之间的耦合效率就越高。
5光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是自发辐射，受激吸收，受激辐射；产生激光的最主要过程是受激辐射。
6.光纤单模传输条件，归一化频率V应满足0＜V＜2.40487、光源的作用是将电信号变换为光信号；光检测器的作用是将光信号转换为电信号。
8. 散射损耗与光纤的缺陷及材料不均匀有关。
9. 单模光纤只能传输一个模式，即HE11，称为光纤的基模。
10. 光缆的种类很多，但是不论它的具体结构如何，都是由缆心、护套和加强元件组成。
11. 限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是带宽和长度。
12. LD是一种有阀值器件，它通过受激发射发光，具有输出功率大、输出光发散角窄、与单模光纤耦合效率高、辐射光谱线窄等优点。
13. PIN二极管的特点包括、和。
14. LED的主要特性参数为P-I特性、光谱特性和调制特性。
15.光纤和光纤连接的方法有两大类永久连接和可拆卸连接。
16.影响光纤耦合性能的主要因素有插入损耗、功率耦合系数、分光比和隔离度。
17.在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是PIN光电二极管(PIN-PD)和雪崩光电二极管(APD) 。
18. 光发送机主要由光源、驱动器和调制器组成。
19. 接收机中存在的噪声源可分为光电检测器的噪声 . 和光接收机的电路噪声组成。
20. 构成SDH网络的基本单元称为网元。
该设备有TM-终端复用器、ADM-分/插复用器、REG-再生中继器和DXC-数字交叉连接设备四种。
光纤通信复习题
一．填空1.今后光纤通信的发展主方向是扩大通信容量和延长中继距离。
2.在多模光纤中，纤芯的半径越大，可传输的导波模数量就越多。
3.光缆由缆芯、护套和外护层组成。
4.激光振荡器必须包括增益介质、激励源和光学谐振腔。
5.对LD的直接调制将导致激光器动态谱线增宽，限制光纤通信系统的传输速率和容量。
6.LD属于受激发光，而LED属于自发辐射发光。
7.限制光接收机灵敏度的主要因素是噪声。
8.光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是通过光缆的金属导线传输。
9.造成光纤中传输的光波信号出现畸变的重要原因是光纤色散。
10.激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的预知条件。
11.由于双折射的存在，将导致光波的偏振状态沿光纤长度变化。
12.EDFA在光纤通信系统中的作用包括做前置放大器、做功率放大器和做线路放大器等。
13、光复用技术有光波分复用技术、光时分复用、光频分复用、光码分复用和光副载波复用等。
14、光互联网是随着以IP为核心的业务整合而新兴起来的，主要包括IP over SDH技术、IP over WDM等。
15、目前光纤通信所用光波的光波波长范围为:0.8—1.8um,属于电磁波谱中的近红外区。
16、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由涂覆层、包层和纤芯三部分组成。
17、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：0.85um，1.31um，1.55um；最低损耗窗口的中心波长是在：1.55um。
18、光纤的色散分为模式色散、材料色散和波导色散。
19、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射，受激辐射，受激吸收；产生激光的最主要过程是：受激辐射。
20、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率；光检测器的作用是将光信号功率转换为电信号电流。
21、光纤喇曼放大器可以分为两大类：分立式喇曼放大器和分布式喇曼放大器。
22、光交换技术可分成光通路交换和光分组交换两种主要类型。
光纤通信复习题
1，利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
（填空）2，目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm的波长区，对应的频率为167～375THz（太赫兹），目前光纤通信的使用工作波长，即0.85μm，1.31μm，及1.55μm。
3，光纤通信的优越性：答：1，传输频带宽，通信容量大；2，传输损耗小，中继距离长；3，抗电磁干扰能力强；4，光纤线径细，重量轻，而且制作光纤的资源丰富。
4，光纤通信网络的发展趋势：答：1，全光网（AON）；2，SDH技术；3，波分复用技术；5，光纤通信的关键技术答：1，大容量，超长距离传输技术；1）正交频分复用；2）光时分复用；3）偏振复用。
2，全光缓存器；3，光层调度技术。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
（如下图）6，光纤的结构，涂敷层，包层，纤芯。
（填空）7，光纤的分类：横截面折射率划分：1.阶跃型光纤；2.渐进型光纤；传输模式划分：1.单模管钱；2.多模光纤。
8，全反射：若入射角θ再增大，光就不再进入第二种介质了，入射光全部被反射回来，这种现象称为全反射。
9，自聚焦：渐变型光纤中，不同射线具有相同轴向速度的现象称之为自聚焦现象。
10，在导波系统中，截止波长最长的模式最低哦，称之为基模，其余所有模式均为高次模。
LP01最低工作模，LP11第一个高次模0<V<2.40483.11，模场直径d：模场直径是描述光纤横截面上，基模场强分布的物理量。
12，单模光纤的双折射：在单模光纤中，电场沿x方向或y方向偏振的偏振模LPx及LPy，当它们的相位常数不相等是（即βx≠βy），这种现象称为模式的双折射。
13，模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同，它所引起的色散称之为模式色散。
材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长而变化，这样引起的色散称为材料色散。
光纤通信技术复习题答案
光纤通信技术复习题答案一、选择题1. 光纤通信中使用的光波频率通常在以下哪个范围内？A. 100 THzB. 300 THzC. 10 THzD. 1 THz答案：B2. 光纤通信中，光信号的传输损耗主要来源于：A. 材料吸收B. 散射C. 反射D. 所有以上答案：D3. 下列哪种光纤类型不是按照传输模式分类的？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 单极光纤D. 双极光纤答案：C二、填空题4. 光纤通信的基本原理是利用_________作为传输媒介，通过_________将信息传输到远距离。
答案：光纤；光波5. 光纤通信中的色散主要分为两种类型：_________和_________。
答案：材料色散；波导色散三、简答题6. 简述光纤通信的主要优点。
答案：光纤通信的主要优点包括高带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强、保密性好、重量轻、体积小、易于安装等。
7. 描述单模光纤与多模光纤的主要区别。
答案：单模光纤只允许一种模式的光波传输，具有较小的芯径，通常用于长距离传输。
多模光纤允许多种模式的光波传输，芯径较大，通常用于短距离传输。
四、计算题8. 假设一个光纤通信系统中，光信号的衰减系数为0.3 dB/km，试计算在传输距离为100 km时的总衰减。
答案：总衰减 = 0.3 dB/km * 100 km = 30 dB五、论述题9. 论述光纤通信在现代通信网络中的应用及其重要性。
答案：光纤通信在现代通信网络中扮演着至关重要的角色。
它广泛应用于互联网、电话网络、电视传输、数据传输等领域。
光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，使得信息传输更加高效、稳定。
随着5G技术的发展，光纤通信在构建高速、大容量的通信网络中的作用愈发凸显。
六、案例分析题10. 某城市需要建立一个覆盖全城的光纤通信网络，请简述设计该网络时需要考虑的主要因素。
答案：设计一个覆盖全城的光纤通信网络时，需要考虑以下主要因素：网络的覆盖范围、网络的容量需求、光纤的类型（单模或多模）、网络的可靠性和冗余设计、成本效益分析、维护和升级的便利性、以及与现有通信基础设施的兼容性等。
光纤通信技术期末复习题
光纤通信技术期末复习题光纤通信技术期末复习题⼀.选择题。
1.光纤包层需要满⾜的基本要求是（A）A.为了产⽣全反射，包层折射率必须必纤芯低B.包层不能透光，防⽌光的泄露C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须必空⽓地2.在激光器中，光的放⼤是通过（A）A.粒⼦数反转分布的激活物质来实现的B.光学谐振腔来实现的D.泵浦光源来实现的 D.外加直流来实现的3.STM-64信号的码速率为（D）A.155.520Mb/sB.622.080Mb/sC.2488.320Mb/sD.9953.280Mb/s4.以下哪个是掺铒光纤放⼤器的功率源（C）A.通过光纤的电流B.EDFA不需要功率源C.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器D.从光信号中提取的功率5.数字光接收机的灵敏度Pr=100微⽡，则为（ A）dbmA.-10B.10C.-20D.-306.为了使雪崩光电⼆极管能正常⼯作，需在其两端加上（B）A.⾼正向电压B.⾼反向电压C.低反向电压D.低正向电压7.光纤的数值孔径与（C）有关。
A.纤芯的直径B.包层的直径C.相对折射率指数差D.光的⼯作波长8.光缆的规格代号中⽤两位数字来表⽰光纤的损耗常数，⽐如02表⽰光纤的损耗系数不⼤于（B）A.2dB/KmB.0.2dB/KmC.20dB/KmD.⽆具体含义9.光缆的规格代号中⽤⼀位数字来表⽰光纤的适⽤波长，⽐如3表⽰的波长是（C）A.0.85umB.1.31umC.1.55umD.1.51um10.PIN光电⼆极管，因雪崩倍加作⽤，因此其雪崩倍加因⼦为（C）A.G＞1B.G＜1C.G=1D.=011.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（B）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12.EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送⼊掺铒光纤中的器件是（B）A.光滤波器B.光耦合器C.光环形器D.光隔离器13.STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（D）A.第4列， 1～3⾏B.第4列，1～9⾏C.1～3列，第4⾏ C.1～9列，第4⾏14掺铒光纤放⼤器的⼯作波长所处范围是（D）A.0.85um～0.87umB.1.31um～1.35umC.1.45um～1.55umD.1.53um～1.56um15.光缆的规格代号中⽤字母来表⽰附加导线的材料，如铜导线则附加字母是（D）A.CuB.LC.TD.没有字母16.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（D）的测量。
光纤通信复习题精华
第一章1用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出？用光导纤维进行通信最早在1966年由英籍华人高锟提出2光纤通信有哪些优点？光纤通信的优点是：频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
4比较光在空气和光纤中传输的速度，哪个传输得快？光在光纤中传输的速度比在空气中传输得慢，慢n 倍，n 是光纤纤芯折射率。
5简述抗反射膜的工作原理当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来，除增加耦合损耗外，还会对系统 产生不利的影响，为此需要在器件表面镀一层电介质材料，以便减少反射6简述电介质镜的工作原理电介质镜由数层折射率交替变化的电介质材料组成，从界面上反射的光相长干涉，使反射光增强，如果层数足够多，波长为 的反射系数接近17简述分光镜的工作原理两个三角棱镜A 和C 被一层低折射率薄膜B 分开，此时A 中的一些光线穿过薄膜B 进入C ，然后从立方棱镜出去。
由于A 镜斜面阻止全反射的作用，导致产生透射光束，因此入射光束被分成两束。
两种光束能量分配的比例取决于薄膜层厚度和它的折射率。
8说明为什么布拉格衍射的条件是sin d m θλ=?假定入射光束是平行波，因此裂缝变成相干光源。
并假定每个裂缝的宽度a 比把裂缝分开的距离d 更小，从两个相邻裂缝以角度q 发射的光波间的路经差是d sin q9说明半波片相位延迟的工作原理假如 L 是晶体片的厚度，寻常光（o ）和非寻常光（e ）通过晶体经历的相位变化不同。
于/复接层 层) /网络层 OADM: OXC ：º 光分插复用光交叉连接 ()e o 2πn n Lϕλ=-是出射光束和分量通过相位延迟片产生的相位差是 f = p 是半波长延迟10说明平面介质波导传输单模光线的条件波导中有一个允许在其中传输的最大模数。
最大模数m 必须满足等式A:()πφ-≤V m 2 等式B ：()2122212n n aV -=λπV 数也叫V 参数，或归一化频率，在平面波导中也叫归一化厚度。
光纤通信复习题(含答案)
1.Make a choice （共十题 每题1分）10p(1).Which of the following dispersion (色散)dose not exist in single-mode optical fiber? （ D ）A .material （材料）dispersion B.waveguide （波导） dispersionC.polarization-mode （偏振）dispersionD.intermodal （联合） dispersion(2).The unit （单位）of the fiber attenuation coefficient （衰减系数）is (C)A. dBB. dBmC. dB/kmD. dBm/km(3).the bands of Optical fiber communication is (B)A.0.01um-0.39umB. 0.8um-2.0umC.0.39um-0.79umD.100um-1000um(4).If the optical input power of a Optical amplifier is 10mW ，and the optical output power is 100mW as well ,then its output gain level is (A)A.10dBB.20dBC.30dBD.40dB(5)In order to make sure of the system BER （比特误差率） conditions , if the minimum optical input power of the receiver is 1 uW, the sensitivity of the receiver must be (A)A.－30dBmB.－40dBmC.－20dBmD.－43dBm(6)The principal （主要）light sources used for fiber optical communications applications are ：（D ）A.OA 、LDB.PIN 、APDC.PD 、LEDD.LD 、LED(7)laser （激光） action is the result of three key process ，which one of the following is not be included ？（D ）A.photon absorption （光子吸收）B.spontaneous emission （自发发射）C.stimulated emission （受激发射）pound radiation （复合发射）(8) A single mode fiber usually has a core diameter （芯径）of A.A. 10mB. 62.5nmC. 125nmD. 50mm (9)To make sure that the APD photo-detector works properly, a sufficiently D is applied across the p-n junction.A. high forward-bias voltage （高的前置偏压）B. low forward-bias voltageC. low reverse-bias voltage （低的反相偏压）D. high reverse-bias voltage(10) When DFA fiber amplifier uses as light Repeaters （中继器）, its main effect is B.A. amplifying and regenerating the signalB. regenerating the signalC. amplifying the signalD. reducing the signal noise(11) In graded-index optical fiber, the numerical aperture （数值孔径） NA can be expressed as C. A. 21n n - B. ∆2a C. ∆2n 1 D. 21n n a -(12) In practical SMFs, the core diameter is just below the cutoff （截止） of the first higher-order （高阶）mode; that is, for V slightly A.A. <2.4B. > 2.4C. =3D. =3.5(13) It is well known that the total dispersion in the single-mode regime is composed of two components: C.A. mode-partition noise （电流分配噪声）, inter- symbol InterferenceB. frequency chirp, modal dispersionC. material dispersion, waveguide dispersionD. modal dispersion, waveguide dispersion(14)At present, erbium doped （涂饵的）fiber amplifier’s maximum small signal gain （小信号增益）is around A.A. 40 dBB. 30 dBC. 20 dBD. 10 dB(15)Which of the following doesn’t belong to passive optical components （无源光学组件）BA. Directional coupler（定向耦合器）B. Semiconductor laser（半导体激光）C. Optical fiber connector（光纤连接器）D. Optical attenuator（光学衰减器）(16) The A mode has no cut off（截止）and ceases（停止）to exist only when the core diameter （芯径）is zero.A. HE11B. TE01C. TM01D. EH11(17)When the phase difference（相位差）is an integral multiple（整数倍）of A, the two modeswill beat and the input polarization（偏振）state will be reproduced.A. 2πB. πC. 1800D. π/2(18)which one of the following model can transmit in the single-mode optical fiber ?(A)A.HE11B. TE01C. TM01D. EH112. Write the full name of the following acronym（共十题每题1分）10p(1)DCF: dispersion compensating fiber（色散补偿光纤）(2)CNR: carrier to noise ratio（载噪比）(3)SRS: Stimulated Raman Scattering（受激的拉曼色散）(4)SOA: Semiconductor optical amplifier（半导体激光放大器）(5)NA: numerical aperture（数值孔径）(6)PON: passive optical network（无源光网络）(7)SLM: single longitudinal mode（单纵向模式）(8)NEP: noise-equivalent power(噪声等效功率)(9)DSF: dispersion shift fiber（色散转移光纤）(10)SONET: synchronous optical network（同步光网络）(11)A TM: asynchronous transfer mode（异步传输模式）(12)ISDN: integrated services digital network（综合业务数字网）(13)WDM: wavelength-division multiplexing(波分多路复用)(14)SDH: Synchronous digital hierarchy(同步数据系列)(15)TLLM: transmission-line laser model(传输线激光模式)(16)ONSL: optical network simulation layer（光网络模拟层）(17)OVPO: outside vapor-phase oxidation（外气相沉积法）(18)V AD: vapor-phase axial deposition(汽相轴向沉积)(19)CDMA: code-division multiple access(码分多址)(20)FDM: frequency-division multiplexing（频分复用）(21)DSP: digital signal processing（数字信号处理）(22)MCVD: modified chemical vapor deposition（修正的化学汽相沉积）(23)EDFA: erbium-doped fiber amplifier(惨饵光纤放大器)(24)FDDI: fiber distributed data interface(光纤分布式数据接口)(25)SIOF: step index optical fiber(阶跃指数光纤)(26)GIOF: graded index optical fiber(渐变性光纤)(27)SQW: single quantum-well（单量子井）(28)ARQ: automatic reapt request(自动重发请求)(29)FEC: forward error correction（前向纠错）3. Filling blanks(共20空每空1分) 20p(1) According the mode which propagate（传播）in the fiber, the fiber can be divided into (single mode) fiber) and (multimode) fiber.(2) The most common misalignment（非线性）occurring in practice, which also causes the greatest power loss, is (axial displacement轴向移位).(3) The electromagnetic energy（电磁能）of a guided mode is carried partly in the (core) and partly in the (cladding包层).(4)The basic attenuation mechanisms（衰减机制）in a fiber are (absorption吸收), (scattering散射) and (radiative losses辐射损耗) of the optical waveguide.(5) The two main optical amplifier types can be classified as (SOAs半导体激光放大器) and (DFAs).(6) Networks are traditionally divided into: (LANs局域网), (MANs城域网),(W ANs广域网).(7)The principal light sources used for fiber optic communications applications are (ILDs注入型激光二极管) and (LEDs发光二级管) .(8) The dominant noise generated in an optical amplifier is (ASE).(9) The two most common samples of these spontaneous fluctuations（波动）are (shot noise) and (thermal noise热噪声).(10)According to the refractive index（折射率）of the core, the fiber can be divided into (step-index) fiber and (graded-index) fiber .(11)The total dispersion in single-mode fibers consists mainly of (material) and (waveguide) dispersion.(12) The most meaningful criterion（标准）for measuring the performance of a digital communication system is the (average error probability平均概率误差). In an analog system the fidelity criterion is usually specified in terms of a (peak signal-to-noise ratio).(13) The simplest transmission link is a (point-to-point line) that has a transmitter on one end an a receiver on the other.(14)The commonly used materials for fiber lasers are (erbium) and (neodymium).(15)Absorption is related to the fiber material, whereas scattering is associated both with the (fiber material) and with (structural imperfections) in the optical waveguide.(16)The two basic LED configurations being used for fiber optics are (surface emitters) and (edge emitters).(17) The basic schemes for improving the reliability are (ARQ自动重发请求) and (FEC前向纠错).4. Give a brief description of following terms and questions（共5题每题3分）15p (1) Briefly describe the key system features of WDM.波分复用1) capacity upgrade（容量升级）2) transparency （透明度）3) wavelength routing（波长选路）4) wavelength switching（波长转换）5) the connectors used to join individual fiber cables to each other and to the source anddetector(2) Briefly describe there major goals of SDH.同步数据系列1) Avoid the problems of PDH2) Achieve higher bit rates3) Better means for operation, administration and Maintenance(3) List at least three advantages of SOA半导体激光放大器.1) Small size, and easy to be integrated with semiconductor circuits.2) Fabrication（制造）is simple and with low power consumption（功耗）, long life-span and low cost.3) Gain response is very quick and well suited for switching and signal processing in optical networks application.4) Can amplify optical signal and process signal in the same time such as switch, so can be used in wavelength converting and optical switch.(4) List more than three disadvantages of SOA.1) The coupling loss with optical fiber is too large2) Sensitive to polarization3) Noise figure is high(~8 dB)4) crosstalk串音干扰5) Easy to be affected by temperature, low stability(5) Stimulated Emissions受激发射If a photon（光子）of energy hv12 impinges on（撞击）the system while the electron is still in its excited state, the electron is immediately stimulated to drop to the ground state and give off a photon of energy hv12.(6)Dynamic rangeSystem dynamic range is the maximum optical power range to which any detector must be able to respond.(7) What conditions should be met to achieve a high signal-to-noise ratio?1) The photodetector（光电探测器）must have a high quantum efficiency（量子效率）to generate a large signal power.2) The photodetector and amplifier noises should be kept as low as possible.(8) Please write the three basic categories（类别）of degradation of light sources1) internal damage2) ohmic contact degradation3) damage to the facets of laser diodes（激光二极管）(9)List the three factors largely determining the frequency response of an LED1) the doping level（掺杂度）in the active region2) the injected carrier lifetime Ti in the recombination region3) the parasitic capacitance(寄生电容) of the LED.(10)Write the three basic types of two-level binary line codes that can be used for optical fiber transmission links.1) non-return-to-zero (NRZ) format2) return-to-zero (RZ) format3) phase-encoded (PE) format(11) Please write the three different mechanisms causing absorption briefly1) Absorption by atomic defects （原子缺陷） in the glass composition.2) Extrinsic （非固有的） absorption by impurity atoms in the glass material.3) Intrinsic absorption by the basic constituent atoms of the fiber material.(12) The disadvantage of Raman amplifierNeed large output power pump laser. As Raman Scattering, the energy is transferred from high frequency to low frequency. Cross talk will affect signal.5. Figure （共1题 每题5分）5p（1）Please draw the basic step for an automatic-repeat-request (ARQ) error-correction scheme. Solution:（ARQ纠错机制）(2)Please draw out the basic elements of the optical receiver.(5p)（光接收器）Solution:(3)Please draw out the basic elements of an analog link and the major noise contributions. Solution:（模拟链路及噪声源）光发送机电模拟输入信号谐波失真互调失真RIN激光削波光纤信道模式失真损耗GVD 光放大器ASE 噪声光检测器散弹噪声热噪声放大器噪声APD 倍增噪声电模拟输出到RF 接收机(3) consider the encoder shown in Fig.1that changes NRZ data into a PSK ing this encoder,draw the NRZ and PSK waveforms for the data sequence 0001011101001101.clock/2PSK dataNRZ datafrequency Afrequency BFig.1Solution:6. Calculation Problems(共3-4题，统计40分) 40p(1) A wave is specified by 8cos 2(20.8)y t z π=-,where y is expressed in micrometers and the propagation constant （传播常数） is given in 1m μ-.Find (a) the amplitude,(b) the wavelength,(c) the angular frequency （角频率）, and (d) the displacement at time 0t = and 4z m μ=. Solution:The general form is:y = (amplitude) cos()cos[2(/)]t kz A vt z ωπλ-=-.Therefore(a) amplitude 8m μ=(b) wavelength: 11/0.8m λμ-= so that 1.25m λμ=(c) 22(2)4v ωπππ===(d) At 0t = and 4z m μ= we have 18cos[2(0.8)(4)]8cos[2( 3.2)] 2.472y m m πμμπ-=-=-=(2) A certain optical fiber has an attenuation of 0.6dB/km at 1300nm and 0.3dB/km at 1550nm.Suppose the following two optical signals are launched simultaneously into the fiber: an optical power of 150W μ at 1300nm and an optical power of 100W μ at 1550nm. What are the Solution:power levels in W μof these two signals at (a) 8km and (b) 20km?Since the attenuations are given in dB/km, first find the power levels in dBm for100W μ and 150W μ. These are, respectively,P(100W μ) = 10 log (100 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.10) = - 10.0 dBmP(150W μ) = 10 log (150 W μ/1.0 mW) = 10 log (0.15) = - 8.24 dBm(a) At 8 km we have the following power levels:P 1300(8 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(8 km) = - 13.0 dBm = 50W μP 1550(8 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(8 km) = - 12.4 dBm = 57.5W μ(b) At 20 km we have the following power levels:P 1300(20 km) = - 8.2 dBm – (0.6 dB/km)(20 km) = - 20.2 dBm = 9.55W μP 1550(20 km) = - 10.0 dBm – (0.3 dB/km)(20 km) = - 16.0 dBm = 25.1W μ(3) A double-heterojunction （异质结） InGaAsP LED emitting at a peak wavelength of 1310nm has radiative and nonradiative recombination times of 25 and 90ns, respectively. The drive current is 35mA.(a) Find the internal quantum efficiency and the internal power level.(b) If the refractive index （折射率） of the light source material is n=3.5, find the power emitted from the device.Solution: (a) From Eq. int 11/r nr rτητττ==+, the internal quantum efficiency is int 10.783125/90η==+， and from Eq.int intint I hcI p hv q q ηηλ== the internal power level is int (35)(0.783)26(1310)hc mA p mW q nm ==(b) From Eq.int e int 2p (1)n t p P n n η==+, 21260.373.5(3.51)P mW mW ==+ (4) An LED with a circular emitting area of radius 20m μ has a lambertian emission pattern with a 1002()W cm sr ∙axial radiance at a 100mA drive current. How much optical power can be coupled into a step-index fiber having a 100m μ core diameter and NA=0.22? How much optical power can be coupled from this source into a 50m μ core-diameter graded-index fiber having 12.0, 1.48n α== and 0.01∆=?Solution:The source radius （半径） is less than the fiber radius,so Eq. 222222,1()2LED step s o s o P r B NA r B n ππ==∆ holds: 22223222,()(210)(100/)(0.22)191LED step s o P r B NA cm W cm W ππμ-==⨯= From Eq. 222,122[1()]2s LED graded s o r P r B n απαα=∆-+ 232222,122(210)(100/)(1.48)(0.01)[1()]15925LED graded P cm W cm W πμ-=⨯-=(5)Suppose an avalanche photodiode hasthe following parameters ：1/231,1,0.85,,10L D L I nA I nA F M R η=====Ω, and 1B kHz=.Consider a sinusoidally(正弦） varying 850nm signal, which has a modulation index m=0.85 and an average power level 050P dBm =-, to fall on the detector at room temperature. At what value of M does the maximum signal-to-noise ratio occur?Solution: Using Eq.2222()()24/p P D L B Li M S N q I I M F M B qI B k TB R <>=+++ we have 22005/2001()22()24/D L B LR P m M S N qB R P I M qI B k TB R =+++ 162235/2191.215102.17610 1.65610M M ---⨯=⨯+⨯ The value of M for maximum S/N is found from Eq.224/()x L B L opt P D qI k T R M xq I I ++=+, with x = 0.5:Moptimum = 62.1.(6)An LED operating at 1300 nm injects 25W μ of optical power into a fiber. If the attenuation （衰减） between the LED and the photodetector （光电探测器） is 40 dB and the photodetector quantum efficiency （量子效率） is 0.65, what is the probability that fewer than 5 electronhole pairs （电子空穴对） will be generated at the detector in a 1-ns interval ?Solution: From ⎰==τηη0)(hvN hv E dt t P ,the average number of electron-hole pairs generated in a time t is 6.10)/103)(106256.6()103.1)(101)(1025(65.0/8346910=⨯⨯⨯⨯⨯===----s m Js m s W hc Pt h E N ληνη Then,from Eq.(7-2)%505.0120133822!5)6.10(!)(6.106.105=====---e e n e N n P N n(7) An engineer has the following components available:(a) GaAlAs laser diode operating at 850 nm and capable of coupling 1 mW (0 dBm) into a fiber. (b) Ten sections of cable each of which is 500 m long, as a 4-dB/km attenuation, and hasconnectors on both ends.(c) Connector loss of 2dB/connector.(d) A pin photodiode receiver.(e) An avalanche photodiode receiver.Using these components, the engineer wishes to construct a 5-km link operating at 20 Mb/s. If the sensitivities of the pin and APD receivers are -45 and -56 dBm, respectively, which receiver should be used if a 6-dB system operating margin is required?Solution:(a)Use margin 2system L l P P P f C R S T ++=-=α，to analyze the link power budget.(a) For the pin photodiode,with 11 jointsdB L km dB dB dBm dBm insystemm L l P P P f C R S T 6)/4()2(11)45(0arg )(11++=--=++=-=αWhich gives L=4.25km. the teansmission distance cannot be met with these components. (b)For the APDdB L km dB dB dBm dBm 6)/4()2(11)56(0++=--Which gives L=7.0km. the transmission distance can be met with these components.(8) Suppose we want to frequency-division multiplex 60 FM signals. If 30 of these signals have a per-channel modulation index i m =3 percent and the other 30 signals have i m =4 percent, find the optical modulation index （调制指数） of the laser.Solution:The total optical modulation index is%4.27])04(.30)03(.30[][2/1222/12=+==∑ii m m(9) An optical transmission system is constrained to have 500-GHz channel spacings. How many wavelength channels can be utilized in the 1536-to-1556-nm spectral band （频谱带）? Solution: In terms of wavelength,at acentral wavelength of 1546nm a 500-GHz channel spacing isnm s sm nm f c 410500/103)1546(19822=⨯⨯=∆=∆-λλ The number of wavelength channels fitting into the 1536-to-1556 spectral band then is 54/)15361556(=-=nm nm N(10) The output saturation （饱和） power sat out P , is defined as the amplifier output power for which the amplifier gain G is reduced by 3 dB (a factor of 2) from its unsaturated value 0G . Assuming 0G >>1, show that in terms of the amplifier saturation power sat amp P ,, the output saturation power issat amp sat out P G G P ,00,)1(2ln -=Solution: Let 2/0G G = and 0,/22/G P P P sat out out in ==.then Eq.(11-15) yields2ln 212,,00satout sat amp P P G G += Solving for s a t out P , and with 10>>G ,we havesat amp sat amp sat amp sat out P P P G G P ,..00,693.0)2(ln 22ln =≈-=。
光纤通信技术复习试题一
复习试题一一、填空题(每空1分，共20分)1.光纤通信系统是由光发送机、和光接收机三部分组成。
2.光纤按折射率分类有突变性光纤和两类。
3.光缆由缆芯、_______和外护层组成。
4.激光振荡器必须包括工作物质、激励源和_______。
5.在半导体激光器中P—I曲线中，当驱动电流I大于阈值电流I t时，激光器发出的是。
6.LD属于受激发射发光，而LED属于_______发光。
7.APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为_______。
8. STM-N的复用方式是。
9.4B1H码码率的提高比例为。
10.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为_______。
11.在SDH网中，为了网络的OAM，在SDH的帧结构中设置了段开销和_______。
12.EDFA在光纤通信系统中的作用包括作前置放大器、作功率放大器和_______。
13.STM-1帧结构中管理单元指针位置在1~9列中的第行。
14.STM-1可复用进__ __个34M信号。
15.当VC-4、VC-3或VC-12的帧速率比AU-4、TU-3或TU-12帧速率高时为。
16. STM-4的帧结构中RSOH有字节。
17. TU-12是以1个字节为一个调整单位，TU-12指针值的范围为。
18.EDFA_______(能/不能)对1.3μm的光信号进行放大。
19.传送网可以从垂直方向分解为三个独立的层网络，既电路层、通道层、。
20.WDM系统可以分为集成式WDM系统和两大类。
二、单项选择题(每小题2分，共30分)1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( )。
A.光纤的型号B.光纤的损耗和传输带宽C.光发射机的输出功率D.光接收机的灵敏度2.光隔离器的作用是( )。
A.调节光信号的功率大小B.保证光信号只能正向传输C.分离同向传输的各路光信号D.将光纤中传输的监控信号隔离开3. 在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用时，需要( )来完成。
光钎通讯复习题
复习题一、填空题1．在光纤通信系统中起主导作用的是光源、和三种部件。
2. 1966年，英籍华人博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
3. 通信用的光纤，折射率高的中心部分称为，折射率稍低的外层称为。
4．单模光纤是指在给定的工作波长上，只传输的光纤。
5．光与物质相互作用主要有三个过程，分别是、和，产生激光的最主要过程是。
6．光纤通信中最常用的光源是和。
7．阶跃折射率光纤中的光射线有和两类。
8. 数字光纤通信系统的抖动常用作为单位来描述。
9．在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之差（dBm）称为光接收机的。
10．半导体光检测器和接收机中的合称为光接收机前端。
11．我国数字同步网的网络结构是方式。
12．EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、结构和双向泵浦结构。
13．光波分复用技术是用一根光纤传输光载波。
1.光纤通信是以光波作为和作为传输介质的通信方式。
2.在光纤通信发展史上被誉为“光纤之父”的是。
3.光纤通信系统中起主导作用的是、和光纤三种部件。
4.光缆一般由、护层、和其它部件（如：阻水油膏、聚酯带）组成。
5.光纤通信中最常用的光检测器是和。
6.光缆型号由两部分组成，即光缆型式代号和，中间用一短横线分开。
7.要产生光电效应，必须给PN结加上偏压。
8.在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为。
9. EDFA在光纤通信系统中可作为、前置放大器和功率放大器。
10.ITU－T最终采纳了SDH的帧结构是以为基本单位的矩形块状帧结构。
对于STM-4而言，一帧总的列数为。
11.在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率P min（mW）称为光接收机的。
12.数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越。
13.WDM系统主要由五部分组成：、光中继放大、光接收机、和网络管理系统。
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考试题型1. 填空题:10小题,每小题3分,共30分2. 简答题:4小题,每小题10分,共40分3.计算题:3小题,每小题10分,共30分1. 1966年7月，英籍华人 高锟 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
2. 光放大器是基于 受激辐射 或 受激散射 原理，实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。
3. 光纤通信的最低损耗波长是1.55m μ，零色散波长是1.31m μ。
4. 光纤耦合器是实现 光信号的合路/分路 功能的器件。
5. 在单模光纤中，由于光纤的双折射率特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 偏振模色散 。
6. 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为 光波分复用 。
7. 光缆大体上都是由 缆芯 、 加强元件 和护层三部分组成的。
8. 光纤通信是以 光波 为载频率，以 光纤 为传输媒质的一种通信方式。
9. 允许单模传输的最小波长称为 截至波长 。
10. 光纤的 色散 和 损耗 是限制光纤通信线路中继距离的主要因素。
11. 激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现__ 粒子数反转_，这是激光器工作的先决条件。
1.什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？2.简述光纤的损耗机理。
3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述光纤通信系统的工作过程。
4.简述LD和LED的工作原理？5.简述LD与LED的差别。
6.说明APD与PIN的工作原理及主要区别。
7.简述掺铒光纤放大器的基本构成及各部分的功能。
8.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件及扰码的作用。
9.光端机主要由哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？10.光发送电路的基本组成及主要性能指标是什么？11.光接收电路的基本组成及主要性能指标是什么？12.简述如何测量光端机的平均发送光功率？13.简述如何测量光纤数字通信系统的误码率？14.简述如何测量光接收机灵敏度及动态范围？15.简述为什么光纤令牌环局域网是一种自愈网？16.简述全光通信网的关键技术。
1. 假设阶跃折射率光纤1 1.48n =，2 1.478n =，工作波长为1320nm ，试求单模传输时光纤的纤芯半径、数值孔径以及光纤端面光线容许的最大入射角。
解：12222aV n n πλ=-单模光纤要求： 2.405V < ，故 6.565a m μ=12220.077NA n n =-=22221200 1.48 1.478sin 0.5581n n n φ--==≈，即0 4.416θ=2. 假设有一光纤的折射率1 1.45n =，相对折射率差0.002∆=，试问：纤芯半径3a m μ=或5m μ时，此光纤在820nm 波长上是单模光纤还是多模光纤？解：（1）3a m μ=时:12232 1.4520.002 2.1081 2.40480.82aV n ππλ⨯=∆=⨯⨯⨯=< 故此光纤在820nm 波长上是单模光纤。
（2）5a m μ=时：12252 1.4520.002 3.5135 2.40480.82aV n ππλ⨯=∆=⨯⨯⨯=> 故此光纤在820nm 波长上是多模光纤。
3. 若要制造一石英纤芯的阶跃多模光纤，其归一化频率75V =，数值孔径0.30NA =，工作波长0.85m λμ=，如果1 1.45n =，问包层折射率2n 为多少？纤芯半径应为多大？解： 因为2212NA n n =-， 所以222221() 1.450.30 1.42n n NA =-=-≈750.8534220.30V a m NA λμππ⨯==≈⨯⨯。
4. 均匀光纤芯与包层的折射率分别为1 1.50n =，2 1.40n =，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 。
（3）在1m 长的光纤上，由子午线的光程差引起的最大时延差max τ∆。
解：（1）121 1.50 1.400.0671.50n n n --∆=== （2）2222121.50 1.400.539NA n n =-=-= （3）2max 1()0.3232L NA ns n cτ∆== 5. 假设有一均匀多模光纤1 1.50n =，相对折射率差0.01∆=，工作波长为1m μ，纤芯直径260a m μ=，试求：（1）光纤的数值孔径NA 是多少？(2)归一化频率(3)模式数量N(4)光纤传输100m ，最大时延是多少， 其最大传输容量多大？ 解：NA ＝n 1(2 ∆)1/2=0.212V ＝k 0aNA=40∆T ＝(100/3⨯108) n 1∆=50ns)B ＝1/∆T=20MHz6. 某光纤在1.55m μ的材料色散系数是8()ps nm km ∙，若使用谱宽2nm λ∆=的光源，试问：10km 长时该光纤的材料色散时延差是多少？材料色散带宽是多少？解：材料色散时延差33()()10()8210100.16n L n D L ns ns ns τλλ--=∆=⨯⨯⨯= 。
材料色散带宽()3()441441441()2756()100.16n L n L n B MHz MHz D L τλλ-====∆ 。
7. 硅PIN 光电二极管具有直径为0.4mm 光接受面积，当波长700nm的红光以强度20.1mW/cm 入射时，产生56.6nA 的光电流。
计算它的响应度和量子效率。
（346.6310h J s -=⨯⋅，191.6010e C -=⨯）解：入射功率：2270.1/(0.02) 1.2610in P mW cm W π-=⨯⨯=⨯响应度：/0.45/ph in R I P A W ==量子效率：(/)/(/)0.880%ph in I e P hv η===8. 一个GaAs PIN 光电二极管平均每三个人入射光子产生一个电子空穴对。
假设所有的电子都被收集。
（1）计算该器件的量子效率。
（2）在0.8m μ波段接收功率是710W -，计算平均输出光电流。
解：（1） 10.3333η==（2） P P in in I q I hc P h P q ηυλ==⋅ 82.21022p in q I P A nA hc ηλ-==⨯=9. 一个GaAs-PIN 光电二极管（已知GaAs 材料 1.43g E eV =），平均每三个入射光子产生一个电子-空穴对。
假设所有的电子都被收集，那么（346.6310h J s -=⨯⋅，191.610e C -=⨯）：（1）试计算该器件的量子效率；（2）当在0.8m μ波段，接收功率是710W -时，计算平均输出光电流及响应度；（3）计算这个光电二极管的长波长截至点c λ（超过此波长时光电二极管将不工作）。
解： (1) 0.33η-==产生的光生电子空穴对数入射的光子数(2) 7619348P 100.810 1.610I 0.33216.6310310e nA hf η----⨯⨯⨯⨯=⋅=⨯=⨯⨯⨯/0.21/R I P A W == (3) 1.240.867()c g m E eV λμ==10. 一个二进制光纤传输系统采用LD 发射机，工作波长为1.55μm ，耦合入光纤的光功率为0dBm 。
单模光纤在该波长处的衰减系数α=0.2dB/km 。
假设光接收机灵敏度NR=1000个光子/比特。
若忽略色散的影响，当系统传输速率为2.5Gbit/s 时，确定系统能提供的最长传输距离。
(h=6.626×10-34J ·S)解：根据光纤衰减系数的定义α=10L P P TR lg式(1)中L 为光纤长度，P T 和P R 分别为系统发射和接收到的平均功率。
∵ P R =N R R b h υ式中R b 表示系统传输速率，υ表示光波频率。
将式(2)代入式(1)，经变换后得 L=hcR N P h R N P b R T b R T λαναlg 10lg 10= 将题中已知参量代入式(3)，得到 L=1002101015510100025106626103101750369348.lg ...⨯⋅⨯⋅⨯⋅⨯⋅⨯≈---km 即系统能提供的最长传输距离约为175公里。
11. 一长距离单模光纤通信系统，工作波长在1.55m μ，光发射机发射功率为2T P dBm =-，光纤损耗为0.3/dB km ，熔解损耗为0.2/dB km ，发射机和接收机端的连接损耗都为1dB 。
当传输比特率为800/Mbit s 时，APD 接收机所需的平均功率为60dBm -。
假定功率余量为6dB ，求此系统无需中继器所能传输的最长距离。
（不考虑色散代价） 解：最大允许链路损耗=-2-(-60)=58dB光纤损耗（光纤＋熔接）=(0.3dB+0.2dB)×L 最大传输距离：max (58126)/0.5100L km =-⨯-=12. 一段30km 长的光纤线路，其损耗为0.5dB km 。
（1）如果在接收端保持0.3W μ的接收功率，则发送端的功率至少为多少？（2）如果光纤的损耗变为0.25dB km ，则所需的输入光功率又为多少？解：（1）由题意得：min 10lg0.5300.3P dB km W μ=⨯ 解得min 9.49P W μ=（2）由题意得：min 10lg0.25300.3P dB km W μ=⨯ 解得min 1.69P W μ=。