《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)

《光纤通信原理》习题及参考答案

第1讲光纤通信概述

1-1光纤通信是为传输媒质。以为载波的通信方式。光纤的工作波长为、和。

1-2光纤通信有哪些优点？

第2讲光纤光缆的结构和分类

2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。其中是光纤导光部分。

2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。

2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。

2-4光缆结构包括、和。常用光缆有、、、等结构。

第3讲光纤的导光原理

2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？

2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：

1)光纤的包层折射率n2＝？

2）该光纤数值孔径NA＝？

2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？

2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？

第4讲光纤的损耗特性

2-9 光纤主要的传输特性是和。

2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？

2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？

2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？

第5讲光纤的色散特性

2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？

2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？

2-15 某激光二极管（LD）的谱线宽度Δλ1＝1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2＝40nm，某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。

2-16 有一个15 km长的多模渐变型光纤线路工作波长λ=1.3μm，使用的LED光源谱宽Δλ＝16nm，已知该光纤材料色散系数是5ps/km.nm，模式色散是0.3ns/km，问此光纤线路总色散是多少？

第6讲光纤的连接

2-17 光纤接续的主要方法有和。

2-18 简述光纤自动熔接接续中光纤端面制作的基本要求。

第7讲光纤的测量

2-19 OTDR的工作原理是什么？

2-20 已知OTDR的动态范围为32dB,想用它测试78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dB／km，问OTDR能否看到末端的衰减曲线？

2-21 某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量、测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为3μs，已知光纤纤芯折射率n1=1.46，问此光纤故障点距始端距离有多长？

第8讲半导体激光器工作原理

3-1常用光源LD是以为基础发光，LED以为基础发光。

3-2光与物质作用时有、和三个物理过程。

3-3构成激光器的三个基本条件是什么？

3-4半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的Eg=1.43eV,InGaAsP材料的Eg=0.96eV,求各自的发射光子波长。

3-5 已知光学谐振腔长400μm，折射率n=1.5,受激辐射在腔中已建立振荡，设此时m=103,求：

1)输出纵模波长和频率各为多少？

2)光波的纵模间隔为多少？

第9讲半导体激光器的工作特性

3-6在半导体激光器P－I曲线中，哪一段范围对应于荧光，哪一段范围对应于激光？

3-7半导体激光器主要特性有、、、和。3-8光源的谱宽是怎样定义的？

3-9LD的阈值电流达到初始值的倍是寿命告终。

3-10什么是半导体激光器的温度特性？温度升高阈值电流如何变化？若此时注入电流不变，输出光功率将如何变化？

第10讲发光二极管

3-11导体发光管和半导体激光器的有哪些区别？

第11讲半导体光检测器

3-12导体光检测器主要有和两种，基本原理是通过过程实现。

3-13为什么APD管具有光生电流的内部放大作用。？

3-14什么是量子效率和响应度？耗尽区宽度对量子效率有何影响？

3-15已知PIN光电二极管的量子效率η＝70％，接收光波长λ为1.55μm,求PIN的响应度R＝？如果入射光功率为100μw，求输出电流是多少？

3-16某APD管用于波长1.55μm，其平均雪崩增益为20，响应度为0.6A／W，当每秒钟有1000个光子入射时，计算其量子效率和输出光电流。

3-17光源与光检测器使用时各加什么样的偏压？

第12讲光无源器件

3-18无源器件主要有、、、、和光调制器、光开关等。

3-19衰减器的作用是什么？光连接器的作用是什么？

3-20分复用器与定向耦合器有何区别？

3-21 光隔离器在光纤线路上作用是什么？

第13、14讲光发送机

4-1 PDH光端机主信号系统由、、和组成。4-2在光纤通信系统中，对光源的调制可分和两类。

4-3在LD调制中，I b的选择原则是。

4-4光发送机指标主要有和。

4-5为什么设置了自动功率控制电路（APC）后还要设置自动温度控制电路（ATC）进一步确保LD稳定工作？

4-6某光源发出全“1”码时的功率是800μW，全“0”码时的功率是50μW，若信号为伪随机码序列（NRZ码），问光源输出平均功率和消光比各为多少？

第15、16讲光接收机

4-7 为增大光接收机的接收动态范围，应采用（）电路。

A．ATC B．AGC C．APC D．ADC

4-8 光接收机中的噪声主要来源于和，为抑制噪声，一般要

求前置放大器应满足、和的要求，目前常用的前

置放大电路为型。

4-9光接收机自动增益控制可从哪些方面实现？

4-10 怎样从光接收机眼图估计光接收机性能？

4-11（1）在满足一定误码率条件下，光接收机最大接收光功率为0.1mW，最小接收光功率为1000nW，求接收机灵敏度和接收机动态范围。

（2）已知某个接收机的灵敏度为-40dBm(BER=10-10),动态范围为20dB，若接收到的光功率为2μW，问系统能否正常工作？

第17讲光纤线路编码

4-12 光纤通信系统中选择码型应考虑哪些因素？

4-13 “扰码”有什么作用？

4-14 光缆常用码型有、。电缆常用码型有和。

A、AMI

B、CMI

C、mBnB

D、mB1H

E、HDB3

4-15 四次群系统采用4B1H码码型，

（1）试求其光接口速率为多少？

（2）其传输容量为多少个话路？

（3）其监控信息的传输速率为多少？

第18讲光端机辅助系统

4-16 PDH光端机的主要辅助电路有、、和。