内蒙古科技大学光纤通信2014-2015春A
基于超声相控阵的全聚焦三维成像
26传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies)2020年第39卷第12期DOI：10.13873/J.1000-9787(2020)12-0026-03基于超声相控阵的全聚焦三维成像+刘文婧“2,秦华军、王建国1>2,王少锋1(1.内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制重点实验室，内蒙古包头014010;2.内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古包头014010)摘要：针对传统超声相控阵二维检测图谱缺陷信息单一的问题，为更加直观反映缺陷在三维空间中的形态及尺寸等信息，采用带有位置编码器的一维线阵探头，通过分层切片处理与全聚焦算法相结合的方法，借助MATLAB软件平台及采集的全矩阵数据，绘制出一系列带有位置信息的全聚焦图像，并利用增益处理技术进行图像优化。
在此基础上，根据图像在三维空间中的真实位置信息，利用等值面法及图像的二值化处理完成缺陷的三维重构，实现了基于一维线性阵列的超声相控阵三维成像。
研究结果表明:该方法能够在空间上实现对被检测区域的直观显示，获得缺陷的高质量三维成像，使得缺陷的形态及位置等信息更加丰富。
关键词：超声相控阵；全矩阵数据；全聚焦成像；三维成像中图分类号：TG115.28; TB553; TP212 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2020)12-0026-03 Total focus 3D imaging based on ultrasonic phased array*LIU Wenjing1’2，QIN Huajun1，WANG Jianguo1，2，WANG Shaofeng1(1. Key Laboratory of Inner Mongolia for Intelligent Diagnosis and Control of Electromechanical Systems,Schoolof Mechanical Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou014010, China；2.Mining Research Institute,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou014010,China)Abstract：Aiming at the problem of single defect information in traditional ultrasonic phased array two-dimensional inspection atlas, in order to more intuitively reflect the shape and size of defects in three-dimensionalspace, a one-dimensional linear array probe with position encoder is used to draw a series of bit with bit bycombining slicing processing with total focus method, MATLAB software platform and the collected full matrix dataThe full focus image with information is set, and the image is optimized by gain processing technology. On thisbasis, according to the real position information of the image in the three-dimensional space, the three-dimensional reconstruction of defects is completed by using the isosurface method and image binarizationprocessing, and the three-dimensional ultrasonic phased array imaging based on one-dimensional linear array isrealized. The results show that ： this method can realize the visual display of the detected area in space, and obtainhigh-quality three-dimensional imaging of defects, which makes the shape and location of defects more abundant.Keywords：ultrasonic phased array；full matrix data；total focus imaging；three-dimensional imaging〇引言超声相控阵检测[1]作为现代工业无损检测技术中的 一种，其具有灵活的声束可控性、分辨率高等优势，使得超 声相控阵在许多领域有着非常广泛的应用[2’3]。
光纤通信-模拟试题
光纤通信模拟试题1一、选择题1.目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( )A.红外区B.远红外区C.紫外区D.近红外区2. 表示光纤色散程度的物理量是( )A.时延B.频带带宽C.时延差D.相位差3.在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级E2的过程称为( )A.自发辐射B.受激辐射C.受激吸收D.康普顿效应4.EDFA中，光滤波器的主要作用是( )A.使泵浦光和信号光耦合B.滤除光放大器的输出噪声C.提高光放大增益D.使信号再生5.目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( )A.-3 dB～0 dBB.0 dB～3 dBC.4 dB～5 dBD.10 dB～15 dB6.STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( )A.1～9列，1～3行和5～9行B.1～9列，1～9行C.1～3列和5～9列，1～9行D.1～3列和5～9列，1～3行和5～9行7.不属于PIN光电二极管特性参数的是( )A.暗电流B.消光比C.响应度D.响应时间二、填空题11.利用光波作为载频的通信方式称为___________________。
12.通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波，TEM波和___________________三类。
13.薄膜波导由衬底、敷层和___________________三层介质构成。
14.在薄膜波导中，导波的基模是___________________。
15.按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。
16.渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的现象。
17.光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。
它是由直径大约只有___________________的细玻璃丝构成。
18.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。
《光纤通信基础》习题及答案
光栅技术
第二章部分
2.1、光纤的结构由哪几部分组成？各有什么作用？ 答：光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的 折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射 面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 2.2、简述光纤的类型包括哪几种以及各自特点？ 解：实用光纤主要有三种基本类型： 1）、突变型多模光纤（Step Index Fiber, SIF）， 纤芯折射率为 n1 保持不变，到包层突然 变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a=50~80 μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播， 特点是信号畸变大。 2）、渐变型多模光纤（Graded Index Fiber, GIF）， 在纤芯中心折射率最大为 n1，沿径向 r 向外围逐渐变小，直到包层变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a 为 50μm，光线以正弦形 状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。 3）、单模光纤（Single Mode Fiber, SMF），折射率分布和突变型光 纤相似，纤芯直径只有 8~10 μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光 纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。 2.3、色散的产生以及危害？ 答：由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分，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。 2.4、光缆的结构分类？ 答：(1) 层绞式结构：层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。 (2) 骨架式结构：架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V 形、U 形 或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置 5~10 根一次涂覆光纤。 (3) 束管式结构：束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整 个纤芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。 (4) 带状式结构：带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后 将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。 2.5、光缆的种类？ 答：根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用
光纤通信答案
装订线 班级 姓名： 学号 密封线兰州交通大学继续教育学院试卷考题书写要求：上下不得超过黑线两端点 一、填空题（每空1分，共35分） 1．下表中V 为光纤的归一化频率，V c 为传输模式的归一化截止频率。
光纤端面入射角为θo ，数值孔径角（最大端面入射角）为θom ，临界角为θc 。
试确定给定条件下它们的关系（＞，＜，＝） 模式理论 射线理论 导行条件 临界条件 截止条件 2．光学谐振腔的作用是 选频和正反馈 ，相位条件是 ，谐振频率是 。
3．石英光纤产生本征损耗的原因 紫外吸收 和 红外吸收 。
4．根据光与物质的 自发辐射 作用，可以制成 LED 器件； 受激辐射 作用，可以制成 LD 器件； 受激吸收 作用，可以制成 光电二极管 器件。
5．石英光纤的三个低损耗窗口是 850nm 、 1310nm 和 1550nm ； 它们对应的损耗分别为2dB/km 、 0.5 dB/km 和 0.2 dB/km 。
6．按传输模式光纤可分为单模光纤 和 多模光纤 ；按折射率分布可分为 阶跃光纤 和 渐变光纤 ；按传输波长可分为 短波长光纤 、 长波长光纤 和 超长波长光纤 。
7．同质结激光器的缺点是对 载流子 和 光子 的限制作用差。
二、判断题（每题1分，共10分）1．数值孔径NA 是表征光纤捕光能力的一个参量。
（ T ） 2．费米能级是实际存在的一个能级。
（ F ） 3．根据光与物质的受激吸收作用可以制成半导体激光器。
（ F ） 4．Δ大的光纤称为弱波导光纤。
（ F ）5．在N 型半导体中，导带中电子的浓度小于价带中空穴的浓度。
（ F ） 6．相对折射率Δ越大，光纤的模式色散越大。
（ T ） 7．光纤通信系统中，接收光端机的核心部件是半导体激光器。
（ F ）8．光纤的捕光能力与光纤的几何尺寸有关。
（ F ）9．TM 波是指传输方向上没有磁波，只有电波。
（ T ）10．对阶跃光纤来说，在端面处入射角变化光线的周期随之改变，但反射半径不变。
光纤通信技术及应用习题解答
光纤通信技术及应⽤习题解答情境⼀巩固与提⾼：⼀、填空题1.华裔学者⾼锟科学地预⾔了制造通信⽤的超低耗光纤的可能性，并因此获得诺贝尔物理学奖。
2.⽬前光纤通信所使⽤的光的波长为1260nm-1625 nm 。
3.数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机构成。
4.光纤通信的3个低衰耗波长窗⼝分别是0.85um、 1.31um 、和 1.55um 。
5.⾮⾊散位移光纤零⾊散波长在1310 nm，在波长为1550nm处衰减最⼩。
6.光纤主要由纤芯和包层构成，单模光纤芯径⼀般为8-10 µm，多模光纤的芯径⼀般在50 µm左右。
7.光纤的特性主要分为传输特性、机械特性、温度特性三种。
⼆、简答题1.简述光纤通信的优点和缺点。
答：光纤通信的优点：1)频带宽、通信容量⼤2)损耗低、传输距离远3)信号串扰⼩、保密性能好4)抗电磁⼲扰、传输质量佳5)尺⼨⼩、重量轻、便于敷设和运输6)材料来源丰富、环境适应性强光纤通信的缺点：1）光纤性质脆。
需要涂覆加以保护2）对切断的连接光纤时，需要⾼精度技术和仪表器具3）光路的分路、耦合不⽅便4）光纤不能输送中继器所需的电能5）弯曲半径不宜过⼩2.简述光全反射原理。
答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较⼤）到光疏媒质的交界⾯会发⽣全反射现象，即⼊射⾓达到⼀定值时，折射光线将与法线成90°⾓，再增⼤会使折射光线进⼊原媒质传输。
3.简述光纤通信系统的基本组成。
答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。
光发射机的作⽤就是进⾏电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输⼊到光纤中进⾏传输。
光源器件⼀般是LED和LD。
光纤：完成光波的传输。
光接收机的作⽤就是进⾏光/电转换。
光收器件⼀般是光电⼆极管PIN和雪崩光电⼆极管APD。
4.简述G.652、G.653、G.655的特点和主要⽤途。
答：G.652：也称标准单模光纤，是指零⾊散点在1310nm附近的光纤；在1550nm处，G.652光纤具有最低损耗特性。
多层球形二次电子测量装置的栅网电子透过率仿真研究
第 41 卷第 2 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 41, No. 2 2024 年 4 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING219 https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544多层球形二次电子测量装置的栅网电子透过率仿真研究刘斯盛1，陈宝华1，齐 鑫1，彭卫平2,1，杜嘉余3，马彦昭1*，张 涛1*（1. 武汉大学 动力与机械学院，武汉 430072； 2. 武汉晴川学院 机电工程学院，武汉 430204；3. 北京卫星环境工程研究所，北京 100094）摘要：精确测量材料的二次电子发射系数（SEY）对研究航天器表面材料充放电具有重要意义。
在二次电子测量装置中，栅网电子透过率是影响材料SEY测量精度的重要参数。
文章通过仿真计算对一种多层球形SEY测量装置中影响栅网电子透过率的因素进行研究，并对栅网网格参数进行优化。
结果表明：栅网偏压对栅网电子透过率的影响较小；栅网网格参数是影响栅网电子透过率的主要因素，栅网线径为0.025 mm、格线间距为1 mm时栅网电子透过率达到最大。
研究可为优化SEY测量装置设计提供参考。
关键词：二次电子测量；二次电子发射系数；栅网电子透过率；仿真计算中图分类号：O461; P354.4文献标志码：A文章编号：1673-1379(2024)02-0219-06 DOI: 10.12126/see.2023145Simulation study on electron transmittance through grid for a multi-layer spherical secondary electron measurement deviceLIU Sisheng1, CHEN Baohua1, QI Xin1, PENG Weiping2,1, DU Jiayu3, MA Yanzhao1*, ZHANG Tao1*(1. School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China;2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan Qingchuan University, Wuhan 430204, China;3. Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China)Abstract: To accurately measure the secondary electron yield (SEY) is of great significance for studying the charge and discharge of spacecraft surface materials. The electron transmittance through grid in the secondary electron measurement device is an important factor affecting the measurement accuracy of the SEY of materials. In this paper, the causes of influencing the electron transmittance through grid in a multi-layer spherical SEY measurement device was simulated by calculation, and the geometry parameters of grid were optimized. The results show that the grid bias exhibits little effect on the electron transmittance through grid, whereas the grid geometry parameters are the main influencing factor. When the grid wire is 0.025 mm in diameter and the grid spacing is 1 mm, the electron transmittance reaches the maximum. The proposed research may provide a reference for optimizing the design of SEY measurement device.Keywords: secondary electron measurement; secondary electron yield (SEY); electron transmittance through grid; simulation calculation收稿日期：2023-09-18；修回日期：2024-03-18基金项目：中国航天科技集团应用创新计划项目（编号：6230114001）；可靠性与环境工程技术重点实验室基金项目（编号：6142004210201）引用格式：刘斯盛, 陈宝华, 齐鑫, 等. 多层球形二次电子测量装置的栅网电子透过率仿真研究[J]. 航天器环境工程, 2024, 41(2): 219-224LIU S S, CHEN B H, QI X, et al. Simulation study on electron transmittance through grid for a multi-layer spherical secondary electron measurement device[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2024, 41(2): 219-2240 引言航天器表面材料充放电可能导致设备内部电子系统中的控制、指令以及数据等分系统发生异常或故障，严重时会危及航天器的正常运行[1-4]。
光纤通信期末复习题
光纤通信期末复习题第一章绪论简答：光纤通信的发展方向第二章光纤和光缆填空1.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是1.31μm 和。
2.光纤中的传输信号由于受到光纤的和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
3.阶跃型单模光纤的截止波长λc=___________。
4.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 μm,1.55 μm 和___________。
5.在阶跃型光纤中，归一化频率V的定义式为。
6.按照折射率分布规律，光纤可以分为、和单模光纤等。
7.光纤的色散主要有材料色散、、。
8.单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较，通常在4μm～10μm 范围内。
多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较，典型尺寸为50μm 左右。
9．光纤特性包括它的结构特性、光学特性及传输特性。
结构特性主要指光纤的几何尺寸；光学特性包括、数值孔径等；传输特性主要是及特性。
10.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有_________和___________两类。
判断1.光纤中要求纤芯的折射率应该小于包层的折射率。
2.当光纤参数确定后，只有工作波长小于截止波长时，光纤才能实现单模传输3.光纤的数值孔径与入射光波长有关。
4.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是n1>>n2。
5.目前通信用光纤主要是用高纯度的玻璃材料制成的。
6.光纤中光能量主要在纤芯内传输，包层为光的传输提供反射面和光隔离。
7.光纤单模传输时，应该保证归一化频率V大于归一化截止频率V c。
8.光纤中传输的模式数由归一化频率决定，当归一化频率确定后，光纤中所传输的模式数和模式分布也就确定了。
（）9.．单模光纤中存在模间色散，多模光纤中不存在模间色散。
（）10.．在单模光纤传输中，实际传输信号的频谱宽度取决于两个因素，一是半导体激光器发射的光的固有频谱宽度，二是电信号调制造成的频谱展宽。
（）11．改变光纤的折射率分布和剖面结构参数，可以改变波导色散的值，从而在所希望的波长上实现零色散。
光纤通信期末考试简答
1、画出光纤通信系统的基本组成框图。
—-基本光纤传输系统2、光纤通信系统中，电信号对光的调制的实现方式有哪两种？简述各自含义及特点。
答：电信号对光的调制的实现方式分别为直接调制和外调制。
直接调制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，使输出光随电信号变化而实现的。
这种方案的特点是技术简单，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。
外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
外调制的特点是调制速率高，但技术复杂，成本较高。
因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。
3、简述半导体激光器工作原理。
答：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利 用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。
4、简述数字通信系统和模拟通信系统的区别。
答：数字通信系统用参数取值离散的信号（如脉冲的有和无、电平的高和低等）代表信息，强 调的是信号和信息之间的一一对应关系；模拟通信系统则用参数取值连续的信号代表信息，强调的是变换过程中信号和信息之间的线性关系。
这种基本特征决定着两种通信方式的优缺点和不同时期的发展趋势。
5、什么是电光延迟和张弛振荡？会产生什么样的后果？答：（1）输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间Z d ，其 数量级一般为ns ；（2）当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振 荡；（3）产生的后果：张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。
6、光纤通信有哪些优点？答：（1）容许频带很宽，传输容量很大；（2） 损耗很小，中继距离很长且误码率很小；（3） 重量轻、体积小；（4） 抗电磁干扰性能好；（5） 泄漏小，保密性能好；（6）节约金属材料，有利于资源合理使用。
简答题信息源 电发射机光发射机 光纤线路 光信号 信息宿 输入 输出 输入 输出电接收机7、基本光纤传输系统有哪几部分组成？简述各部分的主要功能及主要组成部分。
《光纤通信系统及其应用》试题及答案
《光纤通信系统及其应用》试题及答案一、填空题（每空2分，共30题）1．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：一为波；二为波；三为波。
答案：TEM TE TM2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的的薄膜波导。
答案：折射率相同3.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现象。
答案：自聚焦4.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，称为层。
答案：本征层（I）5.在薄膜波导中，导波的特征方程是。
答案：2k1xd-2Φ12-2Φ13=2mπ6. EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：、作发射机的和。
答案：作前置放大器功率放大器作光中继器7. EDFA的工作波长范围是__。
答案：1.53~1.56um8.光缆主要由、_和等几部分组成。
答案：缆芯加强元件外护层9.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_ _和。
答案：吸收损耗散射损耗10.LD适用于、的光纤传输系统。
答案：长距离大容量11.对光隔离器的主要要求是：和。
答案：插入损耗低隔离性好12.SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括、和区域。
答案：信息净负荷区域支路单元指针区域管理单元指针13.支路单元TU是SDH的一种信息结构，它是由VC和一个相应的组成的。
答案：支路单元指针14.EDFA作前置放大器使用时，要求其有和的特性。
答案：高增益低噪声15. STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第__ _行，第列。
答案：1~9 10～27016. 利用并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。
答案：光17．光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用来传输。
答案：光纤二、选择题（每题2分，共30题）1.速率为fb的NRZ码经4B1H码型变换后,其线路码的速率为（）A.1.25fbB.1.2fbC.fbD.0.8fb答案：D2.通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是（）A.光纤色散B.噪声C.光纤衰减D.光缆线路长度答案：B3.STM-1一帧的字节数为（）A.9×270×NB.9×261×NC.9×270D.9×261答案：C4.在薄膜波导中,导波的轴向相位常数k1z＝（）A.k0sinθ1B.k0n1θ1C.n1θ1D.k0n1sinθ1答案：D5.在阶跃型光纤中,当导波处于截止的临界状态时,其特性参数（）A.W＝0B.β＝0C.V＝0D.U＝0答案：D6.目前,掺铒光纤放大器噪声系数可低至（）A.－3dB～0dBB.0dB～3dBC.3dB～4dBD.10dB～15dB答案：C7.不属于半导体激光器特性参数的是（）A.输出光功率B.阈值电流C.转换效率D.消光比光发射机的答案：D8.光纤衰减系数的单位是（）A.dBB.dBmC.dBm/kmD.dB/km ？答案：D9.在EDFA中,用于降低放大器噪声的器件是（）A.光耦合器B.波分复用器C.光滤波器D.光隔离器答案：C10.薄膜波导中,导波的基模是（）A.TE0B.TM0C.TE1D.TM1答案：A11.半导体光放大器的增益一般在（A）dB。
光纤通信试题计算分析题练习
.要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！《光纤通信》计算、综合、分析练习公布精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解）张延锋2014/8/1忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！计算、综合、分析题练习1. 一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n 1=1.5，相对折射率差%1=∆，工作波长为1310nm ，试计算：(1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大？(2) 若取芯径m 5a μ=，求其数值孔径及其模式数。
2. 设PIN 光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps 。
问：(1) 计算该检测器的3dB 带宽；(2) 计算在1.3um 和1.55um 波长时的响应度，并说明为什么在1.55um 处光电二极管比较灵敏。
3.已知阶跃型光纤的n 1=1.5，△=0.5％，工作波长λ=1.31μm 光纤中的导模M=2求：(1) 光纤的数值孔径NA 。
(2分)(2) 全反射临界角θc 。
(3分)(3) 光纤的纤芯半径a 。
(5分)4. 一个GaAsPIN 光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子－空穴对，假设所有的电子都被接收。
(1) 计算该器件的量子效率；(2) 设在1.31um 波段接收功率是10－7W ，计算平均输出光生电流。
(3) 计算这个光电铒极管的长波长截止点λc （超过此波长光电二极管将不工作）。
5. 某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。
（1）计算该光纤的V参数；（2）估算在该光纤内传输的模式数量；（3）计算该光纤的数值孔径；（4）计算该光纤单模工作的波长。
，材料折射率n=3.0，两6. 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300m端的解理面的反射率为0.35。
(1)求因非全反射导致的等效损耗系数。
(2)求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。
(3)若此激光器的中心波长λ=1310nm，与此相应的纵模序数。
内蒙古科技大学自动控制原理11考题及答案
内蒙古科技大学2010 /2011 学年第 一 学期《自动控制原理》（B 卷）考试试题课程号：67106308考试方式：闭卷使用专业、年级：自动化08、电气08、测控08 任课教师：李爱莲、李少波、刘丕亮 考试时间：备 注：带计算器一、选择题（共10题，每空3分，共30分）1. 下列属于线性定常时不变系统的数学模型是（ ）a ）222()()()d r t c t tr t dt =+ b ）222()()()5d r t c t r t dt=++ c ）3232()()()368()()d c t d c t dc t c t r t dt dt dt+++= d ）以上都不是2.某系统的输入信号为单位斜坡信号，其输出响应为1t t e --+，则该系统是（ ）。
a ）惯性环节 b ）一阶微分 c ）振荡环节 d ）以上都错 3．对图1根轨迹所表示的系统性质描述不正确的是：（ ）。
K *图1a ）增大根轨迹增益不会使系统变得不稳定。
b ）当根轨迹增益从a1向a2增大时，系统调节时间变短。
c ）当根轨迹增益从a1向a2增大时，系统超调量增大。
d ）当根轨迹增益小于a1或大于a2时，系统无超调。
4．系统的开环传递函数及其开环幅相特性曲线如下，则系统闭环稳定的是（ ）。
a ）123()(1)(1)(1)KG s T s T s T s =+++b ）412()(1)(1)KG s s T s T s =++c ）3212(1)()(1)(1)K T s G s s T s T s +=++d ） 以上都不稳定5．最小相位系统的开环对数幅频渐近特性曲线如下图，则下列说法错误的是（ ）(L ωa ）在单位斜坡输入信号下，系统稳态误差为0。
b ）该系统为稳定系统。
c ）低频段反向延长线与横轴的交点值为开环增益K 。
d ）增大开环增益，系统的相角裕度减小。
学生班级________________学生学号：□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________……………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………6．最小相位系统的开环对数幅频渐近特性曲线如下图，则系统的开环传递函数为（ ）ωA60(1)(10)(100)s s s s +++ B. 60(1)(0.11)(0.011)s s s +++C.1000(1)(10)(100)s s s +++ D. 1000(1)(0.11)(0.011)s s s +++7．下列需要用系统闭环传递函数求取的是：（ ） a ）绘制根轨迹b ）求取幅值裕度、相角裕度c ）奈奎斯特稳定判据d ）劳斯稳定判据8．某校正装置的传递函数为1 3.7()141sG s s+=+，则该校正装置是（ ）a ）超前校正装置b ）滞后校正装置c ）滞后—超前校正装置d ）不确定9. 开环传递函数012()(1)(1)KG s T s T s =++，按照二阶最佳模型校正系统，需要采用（ ）。
光纤通信简明教程部分参考答案
第一章习题1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少? 光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。
1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
1-3 通信系统的容量用BL 积表示，B 和L 分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B 为比特率，L 为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
(1) 通信容量大 (2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话 (4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。
略第二章习题2-1 一个频率为Hz 的光14106⨯源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子? 解：191434141052.210610626.610106,10⨯=⨯⨯⨯==⨯==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播? （1） 对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。
（2） 对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。
解：由 12sin n n c =ϑ 得 121sin n n c -=ϑ （1）︒==-57.8048.146.1sin1c ϑ （2）︒==-94.73495.1402.1sin 1c ϑ2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。
光纤通信顾畹仪课后题答案《光纤通信》试卷题及答案(最全最经典)
光纤通信顾畹仪课后题答案《光纤通信》试卷题及答案（最全最经典）2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷《光纤通信》试题注：1、开课学院：通信与信息工程学院。
命题组：通信工程教研组·张延锋2、考试时间：90分钟。
试卷满分：100分。
3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。
4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。
总分一二三四五六七八九十100 20 18 30 20 12 试题如下：一、选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，共20分）1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差C.时延差 D.速度差2、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会 A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TM B.导波、TE波和TM波C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模D.TEM波、导波和TM波4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于A. B. C. D. 5、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 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6、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用7、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是A.光耦合器B.波分复用器C.光滤波器D.光衰减器8、关于PIN和APD的偏置电压表述，正确的是A.均为正向偏置B.均为反向偏置C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和，而对于多模光纤来说，占主要地位。
光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)
光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)摘要光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。
要建立一个...<P>摘要<BR>光纤系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。
要建立一个方便可靠的光纤系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。
建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。
同时, 还应能根据研究目的的不同, 调整模型的选取。
在对光纤通信系统分析的基础上，利用Optisystem仿真软件，建立了高速大容量光纤系统的仿真模型，得到了高速光纤通信系统特性与激光器的调制频率、偏置电流的关系，光纤的损耗和色散以及其他参数的仿真结果。
并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析。
<BR>关键词 光纤 仿真 optisystem 模型 误码率 信道<BR>为此，本文设计了光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能。
基于加拿大Optiwave公司的Optisystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用。
材料与生活智慧树知到答案章节测试2023年内蒙古科技大学
第一章测试1.300万年前-15000年前，称为旧石器时代。
( )A:对B:错答案:A2.粘土在（）℃以上可以烧结成质量良好的瓷器。
A:1300B:550C:800D:700答案:A3.铜可以以纯金属的形式大量存在于自然界。
( )A:错B:对答案:A4.公元前3800年，（）人工炼成了纯度较高的铜器，出现了冶炼铜技术。
A:东亚B:西亚C:非洲D:欧洲答案:B5.陨铁是（）。
A:地球地表面之下存在的纯铁B:地球表面下天然存在的C:天体坠入地球大气层落在地球上的铁D:大气层下地球表面的天然铁答案:D6.（）中国发明了炼铁技术，进入铁器时代。
A:公元前2000至前1000年B:公元前1000至前900年C:公元1000至900年D:公元前600至前500年答案:B7.钢铁产量与一个国家的经济整体实力和国家的强盛程度关系不大。
( )A:对B:错答案:B8.信息传递技术是从（）开始。
A:动作B:声音C:表情D:结绳答案:D9.大容量、高速度的网络通信材料是（）。
A:铝B:SiC:半导体D:光纤答案:D10.历史上第一个晶体管是1947年底，由美国贝尔实验室制造的。
A:对B:错答案:A第二章测试1.金属材料是指具有（）等性质的材料。
A:延展性B:导电C:金属光泽D:高脆性答案:ACD2.有色金属是指除（）以外的所有金属及其合金。
A:FeB:WC:CrD:Mn答案:ACD3.无间隙原子钢的英文简称为HSLA钢。
（）A:错B:对答案:A4.工程结构用钢是指（）。
A:含碳量超过0.25%的低碳钢B:含碳量不超过0.25%的低碳钢C:含碳量不超过0.05%的低碳钢D:含碳量超过0.5%的低碳钢答案:B5.按照腐蚀机理分，金属的腐蚀形式有（）。
A:酸性介质腐蚀B:物理腐蚀C:化学腐蚀D:电化学腐蚀答案:BCD6.钢的高温腐蚀是物理腐蚀。
（）A:对B:错答案:B7.耐磨钢的含碳量是（）。
A:1.0-1.5%B:0.3-0.7%C:小于0.3%D:大于1.5%答案:A8.占据元素周期表中最多的是下列那类元素（）。
激光填丝钎焊温度场数值模拟仿真研究
激光椭球热源的半轴。
激光钎焊过程示意图如图 １所示，激光照射到
钎料上使钎料熔化，形成高温区域。
图 １ 激光钎焊示意图 Ｆｉｇ１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ ｏｆｌａｓｅｒｂｒａｚｉｎｇ
２３ 材料热物理属性 本次钎焊数值模拟实验选用母材为镀锌钢板，
预焊接长度 １００ｍｍ。钎料为 ＣｕｓＳｉ３焊丝，其化学成 分如表 １所示，在焊接过程中，随着温度的变化，钢 板和钎料的某些物理属性也会产生变化，由于存在 潜热和熔池对流的问题，所以在数值模拟实验中采 用有效热 熔 法［７］和 热 导 率 修 正［８］的 方 法 来 应 对 对 流传热问题。钢板与钎料的热热导率和比热随温度 的变化关系如图 ２、３所示，不随温度变化的属性及 数值如表 ２所示。 ２４ 有限元模型
研究发现离焦量、激 光 功 率、加 热 时 间 对 激 光 钎 焊
有着重要的 影 响，还 发 现 在 焊 接 过 程 中 钎 料 形 成 了 特 殊 的 双 层 界 面 。 刘 云 祺 等 ［４］通 过 电 弧 辅 助 的
方法对不同厚度的铝合金板和镀锌钢板进行钎焊
实验，得到了 焊 接 过 程 中 温 度 场 和 应 力 应 变 的 分
卷边对接的实验很少出现。随着现代计算机的飞
速发展，越来 越 多 的 研 究 者 开 始 用 数 值 模 拟 的 方
法来研究焊接的温度场的变形之间的关系。本文
将对镀锌钢板卷边搭接钎焊过程进行数值模拟仿
真研究，计算 焊 接 过 程 中 热 载 荷 的 历 史 加 载 过 程
和 其 他 状 态 量 随 着 时 间 的 演 变 ，再 结 合 热 源 模 型 ，
第 ５１卷 第 ６期 激 光 与 红 外 ２０２１年 ６月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
《光纤通信》第4章复习思考题参考答案
图4.2.2光的自发辐射、受激发射和吸收反之，如果把能量大于被激励而跃迁到较高的能带hv的光照射到占据低能带E v的电子上，则该电子吸收该能量后E c 上。
在半导体结上外加电场后，可以在外电路上取出处于咼能第4章复习思考题参考答案4-1 简述半导体发光基理答：在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。
如果占据高能带（导带）E c的电子跃迁到低能带（价带）E v上，就将其间的能量差（禁带能量）E g二E c -E v以光的形式放出，如图421所示。
这时发出的光，其波长基本上由能带差AE所决定。
能带差,：E和发出光的振荡频率Vo之间有.：E二hv的关系，h是普朗克常数，等于6.625 10~4 Js。
由’=c v 得出hc 1.239 8走一AE半母体导帶申胸业子M阶带屮的空冗迺过口境轴対和堂澈发时可凰尬新殳合并发时兀子图4.2.1半导体发光原理4-2 简述激光器和光探测器的本质区别发出与之同频率、同相位的光（激光），即受激发射，如图(4.2.1)式中，c为光速, E取决于半导体材料的本征值，单位是电子伏特（eV )。
pm答：发光过程，除自发辐射外，还有受能量等于能级差• £二E c -E v =hv的光所激发而4.2.2（b）所示。
阻=塩光管——光的口境辎射E 光的受光子吸临光子后产生电子（输出电淹〉3」朮探鶴密件一光的砸收tb）激光雜——光的亞槪览射带E c上的电子，使光能转变为电流，如图 4.2.2（c）所示，这就是光接收器件。
4-3 自发辐射的光有什么特点答：对于大量处于高能带的电子来说，当返回E v能级时，它们各自独立地分别发射一个一个的光子。
因此，这些光波可以有不同的相位和不同的偏振方向，它们可以向各自方向传播。
同时，高能带上的电子可能处于不同的能级，它们自发辐射到低能带的不同能级上，因而使发射光子的能量有一定的差别，这些光波的波长并不完全一样。
因此自发辐射的光是一种非相干光，如图422（a）所示。
光纤通信典型计算题
计算题1．一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n=1.5,相对折射率差Δ=0.01，光纤长L=1km ，纤芯半径a=25μm 。
LP 01，LP 02模的归一化截止频率分别为0和3.832。
求：（1）光纤的数值孔径；（2）子午光线的最大时延差；（3）若入射光波长λ=0.85μm ，问该光纤能否实现单模传输，若不能，则光纤中传输的模式数量为多少？a 为多少时，该光纤可以实现单模传输。
（4）若该光纤分别与面发光二极管，半导体激光器（︒=︒=⊥30,10//θθ）耦合，求直接耦合效率。
（5）计算LP 01，LP 02模的截止波长。
解：（1）212.001.025.121=⨯=∆=n NA（2）km s c n /10510301.05.1851-⨯=⨯⨯=∆≈∆τ （3）405.22.391085.001.025.1102514.3222661〉=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=--λπan V 不能实现单模传输 7682.39212122=⨯==V M 要实现单模传输须 m a an μλπ53.102.05.114.3285.0405.2405.2221=⨯⨯⨯〈〈∆则 （4）与面发光二极管的耦合效率%5.4)(2==NA η与激光器的耦合效率%31120)(//2==⊥θθηNA （5）LP 01模的截止波长∞=∆=2210101a n V LP c LP c πλ LP 02模的截止波长∆=2210202a n V LP c LP πλ因为V c 02LP =3.832m LP c μλ69.801.02832.35.1102514.32602=⨯⨯⨯⨯⨯=- 2.某阶跃折射率光纤，其芯区折射率n 1=1.46，芯半径a=4.5μm ，相对折射率差Δ=0.25%。
计算其截止波长c λ并判断当工作波长分别为1.31μm 和0.85μm 时该光纤是单模还是多模工作？解：阶跃折射率光纤归一化截止频率V c =2.405，由211)2(2∆=λπan V 得 其截止波长()m V an c c μπλ21.1%)25.02(405.246.15.414.322221211=⨯⨯⨯⨯=∆= 光纤是否单模工作，要由归一化频率同工作波长来决定。
光纤通信系统贾东方答案
光纤通信系统贾东方答案
1、光与物质间的作用有哪三种基本过程？它们各自的特点是什么？
答：（1）自发辐射：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关；自发辐射可以发生在一系列的能级之间，用此材料的发射光谱范围很宽；即使跃迁过程满足相同能级差，它们也是独立的、随机的辐射，产生的光子能量相同而彼此无关，各列光波可以有不同的相位和偏振方向，而且向空间各个角度传播，是一种非相干光。
（2）受激辐射：感应光子的能量等于向下跃迁的能级之差；受激辐射产生的光子与感应光子全是全同光子，它们是相干的；受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。
（3）受激吸收：受激吸收时需要消耗外来光能；受激吸收过程对应光子被吸收，生成电子空穴对的光电转化过程。
2、什么是粒子数反转分布？
答：处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。
3、怎样实现光放大？
答：使媒质中高能级上的电子密度大于低能级上的电子密度，则受激辐射占主导地位，光波经过媒质时强度按指数规律增长，光波被放大，则实现光放大。
4、构成激光器必须具备哪些功能部件？
答：有源区，光反馈装置，频率选择元件，光束的方向选择元件，光波导。
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第 1 页 共 1 页 内蒙古科技大学2014/2015学年第二学期 《光纤通信系统》考试试题B 卷 课程号：671190500 考试方式：闭卷 使用专业、年级：通信、电信2012 任课教师：史明泉 考试时间：2015.9 备 注： 一、判断题（共10题，每题1分，共10分） 1.光电检测器的基本工作原理是受激辐射。
（ ） 2.掺铒光纤放大器采用的泵浦光源的波长， 应用最多的是980nm 和1480nm 。
（ ） 3.光孤子通信技术是利用光纤的偏振补偿光纤色散的技术。
（ ） 4.目前常用的光检测器有PIN 光电二极管和雪崩光电二极管。
（ ） 5.光纤的数值孔径（NA ）越大越好。
（ ） 6.为保证单模光纤中只传输一种模式，必须满足V ＜2.405. （ ） 7.在多模光纤中不存在色度色散。
（ ） 8.光纤是由预制棒拉制而成。
（ ） 9.通常情况下，处于低能级的粒子数较高能级的粒子数多， 称为粒子数反转分布。
（ ） 10.二能级系统不能实现粒子数反转。
（ ） 二、填空题（共5题，每空1分，共30分） 1.光缆的结构由___________、___________、___________三部分组成。
其中___________的作用主要承受敷设安装时所加的外力。
2.光纤通信系统中，有源器件包括___________、___________、___________。
其中___________的作用是将光信号变成电信号。
3. 光纤的结构由___________、___________、___________三部分组成。
4. 光纤通信系统中，无源器件包括___________、___________、___________、 ___________、___________。
5.SDH 信号的帧结构有___________、___________、___________、 ___________四部分构成。
6. 非线性效应中的非参量过程包括___________、___________。
7.光纤通信中采用的多址方式有___________、___________、___________、___________、___________。
其中___________在光域分离信道，___________、 ___________在电域分离信道。
三、简答题（共4题，每题10分，共40分） 1.画出相干光通信系统的结构框图，并说明其原理。
2.画出光接收端机的结构框图，并简述各部分的主要作用。
3. 简述非线性效应中的参量过程包括哪些？并分别说明其定义。
4. 简述实现一个激光器必须满足的三个基本条件。
四、计算题（共2题，每题10分，共20分） 1. 一半导体激光器，谐振腔腔长L=300m μ，工作物质的损耗系数α=1mm -1 ，谐振腔两镜面的反射率R1=0.33，R2=1，求激光器的阈值增益系数r th 2. 已知有一个565Mb/s 单模光纤传输系统，其系统总体要求如下： （1）光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km ，有5个接头，平均每个接头损耗为0.2Db,光源的入纤功率为-3dBm ，接收机灵敏度为-56 dBm(BER=10-10) (2)光纤线路上的线路码型是5B6B ，光纤的色散系数为2ps/(km.nm),光源光谱宽度为1.8nm 。
求：最大中继距离为多少？ 注：设计中选取色散代价为1 dB ，光连接器损耗为1 dB （发送和接收各一个），光纤富余度为0.1 dB/km ，设备富余度为5.5 dB 。
激光器采用多纵模激光器。
学生班级________________学生学号：□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________ ……………
装订线
………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线
………装订线………装订线………………。