光纤通信期末考试题及答案分析

一、填空：

1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。

2、光纤传输是以作为信号载体，以作为传输媒质的传输方式。

3、光纤通常由、和三部分组成的。

4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为和。

5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。

6、光纤通信的最低损耗波长是，零色散波长是。

7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。

8、阶跃光纤的相对折射率差公式为

9、光纤通信中常用的低损耗窗口为、1310nm、。

10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。

11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。

12、阶跃折射率光纤单模传输条件为：。

13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为、和受激吸收。

14、光纤通信中最常用的光源为和。

15、光调制可分为和两大类。

16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。

17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。

18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：。

19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法

和。

20、光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式。

21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于。

22．数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：。

23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种分布形式。

24、传统的O/E/O式再生器具有3R功能，即在、和再生功能。

25、按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和两类。

26、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和的影响，使得信号的幅度受到衰减；波形出现失真。

27、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为。

28、半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与方向一致，这有利于耗尽层的加宽。

29、采用渐变型光纤可以减小光纤中的色散。

30、SDH网中，为了便于网络的运行、管理等，在SDH帧结构中设置了。

31、SDH的STM－N是块状帧结构，有9行，列。

32、处于粒子数反转分布状态的工作物质称为。

33、EDFA的泵浦结构方式有：a、结构；b、结构；c、双向泵浦结构。

34、和动态范围是光接收机的两个重要特性指标。

5、随着激光器温度的上升，其输出光功率会。

36、目前，通信用光纤的纤芯和包层绝大多数是由材料构成的。

37、在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为。

38、根据光纤中的传输模式数量分类，光纤可分为和。

39、LD 是一种阈值器件，它通过 发射发光，而LED 通过 发射发光。

40、光纤色散主要包括 、 、材料色散和偏振模色散

41．常见的光线路码型大体可以归纳为3类：扰码二进制、 和插入型码。

42、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为 。

43、允许单模传输的最小波长称为 。

44、在μm 波段进行光放大通常用掺 光纤放大器，μm 波段通常用掺 光纤放大器。

45、导模的传输常数的取值范围为： 。

46、量子效率是用来衡量激光器的转换效率的高低，其主要分为内量子效率、

和 。

47、典型的光电瞬态响应有：光电延迟、 和 。

48、掺铒光纤放大器EDFA 采用的泵浦源工作波长为1480nm 和 。

49、自愈环结构可以分为两大类： 和 。

50、一般来说，无电中继传输距离超过1000km 的系统被称为长距离传输系统，

超过 2000 km 的被称为很长距离，超过 3000 km 被称为超长距离传输系统。

51、系统容量和传输距离（无电中继）是衡量长距离WDM 光传输系统性能的两个

基本指标。

1、高锟

2、激光光波 光纤

3、纤芯 包层 涂覆层

4、阶跃折射率型 渐变折射率型

5、模式色散 波导色散

6、μm μm

7、2221n n NA -=

8、1

21n n n -=∆ 9、850nm 1550nm 10、222102n n a

V -=λπ 11、HE 11 12、405.2

13、自发发射 受激辐射 14、半导体激光器 发光二极管

15、直接调制 间接调制 16、光电二极管 雪崩光电二极管

17、980nm 18、s 19、最坏值设计法

20、光波 光纤 21、

22．22

21n n NA -= 23、电磁场 24、再整形 再定时 25、斜射线

26、色散 27、能带

28、内电场 29、模式

30、开销比特（或管理比特） 31、270×N

32、激活物质（或增益物质） 33、同向泵浦 反向泵浦

34、灵敏度 35、减少

36、石英 37、LP 01

38、多模光纤 单模光纤 39、受激 自发

40、模式色散 波导色散 41．字变换码

42、光波分复用 43、截止波长

44、镨 铒 45、1020n k n k <<β

46、外量子效率外微分量子效率 47、张弛振荡自脉动

48、980nm 49、通道倒换环复用段倒换环

50、2000 3000 51、系统容量

二、名词解释：

1、瑞利散射

2、色散位移光纤

3、受激辐射

4、直接调制和间接调制

5、子午光线

6、弱导波光纤

7、阈值电流 8、最坏值设计法

参考答案

1、瑞利散射是光纤材料的本征散射，它是由于光纤中折射率在微观上的随机起伏所引起。石英光纤在加热拉制过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩不均匀，这使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀性在冷却的过程中被固定下来。这种不均匀度与波长相比是小尺寸的，因此产生的散射称为瑞利散射。

2、一种将零色散移到波长μm而该处损耗又最小的光纤。

3、处于高能级的电子，在受到外来能量为h

f =（E

2

－E

1

）的光子激发的情况下，

跃迁到低能级，从而发射出一个和激发光子相同的光子的过程称为受激幅射。

4、将激光器LD或发光二极管LED的驱动电流用叠加在偏置电流上的电信号进行调制，由此实现对LD或LED输出的光强度进行调制的方式称为直接调制。使LD 或LED在一定的驱动电流下输出固定强度的光，再通过光调制器使输出光的信息随电信号而变化，将这种调制方式成为间接调制。

5、处在一个子午面（包含光纤轴线的平面）内，经过光纤的轴线在周围边界面

间作内部全反射的光纤。

6、纤芯折射率与包层折射率差极小的光纤。

7、当LD注入电流达到将产生激光时的电流值。

8、最坏值设计法是系统设计中最常用的方法，这种方法在设计再生段距离时，将所有参考值都按最坏值选取，而不管其统计分布如何。

三、简答题：

1、光纤通信发展至今经历了哪些里程碑？

2、应用于光纤通信系统的光源应该具备什么要求？

3、由P-I曲线知，半导体激光器是阈值型器件，简述激光器随着注入电流的不同而经历的几个典型阶段。

4、光纤中产生损耗的主要因素是什么？光纤中有哪些损耗？

5、简述雪崩光电二极管的工作原理。

参考答案

1、（1）20世纪60年代初期，光纤通信发展史上迎来了第一个里程碑，世界上第一台相干振荡光源红白事激光器问世，给光通信带来了新的希望；（2）1966年华裔科学家C. K. Kao博士和G. A. Hockham，对光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，1970年，美国康宁玻璃公司的Kapron博士等人研制出传输损耗仅为20dB/km的光纤，这是光纤通信发展历史上的一个里程碑。（3）1985年，南安普顿大学的Mears等人制成了掺铒光纤放大器（EDFA）

（4）1993年K. Hill 等人提出了使用相位掩膜法制造光纤光栅，使得全光器件的研制和集成成为可能，光纤光栅、全光纤光子器件、平面波导器件及其集成的出现是光纤通信史上的又一个里程碑。