2012《光纤通信》试题及详解

17、由 引起的衰减。
18、经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都保持不变的超短脉冲。
19、是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原始信号复原。
27、（本小题12分）
解：由单模传输条件
（3分）
得 （2分）
由数值孔径的定义式有
（2分）
（1分）
则模式数为 ，（1分）
所以光纤中存在13个模式。 （1分）
一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=1.5，相对折射率差 ，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 ，求其数值孔径及其模式数。
评卷答案：
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、 原因：光在光纤中传输的工作波长由载波频率决定。
总分
一
二
三
四五Biblioteka 六七八九
十
100
20
18
30
20
12
试题如下：
一、判断题（每小题所诉只有对错之分，请判断正误，共10小题，每小题2分，共20分）
1、光在光纤中传输的工作波长由载波频率决定。
2、比特率和带宽是衡量数字通信系统和模拟通信系统的主要指标。
3、辐射模是指电磁场在纤芯中按简谐函数变化，在包层中按指数规律衰减的模式。
有一段由阶跃折射率光纤构成的5km长的光纤链路，纤芯折射率 ，相对折射率差 。求：
（1）接收端最快和最慢的模式之间的时延差；
（2）由模式色散导致的均方根脉冲展宽；
（3）假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？
五、分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共12分）
27、（本小题12分）
12、光纤的主模是，阶跃折射率光纤单模传输的条件是。
13、色散补偿光纤是具有特性的光纤，其实现色散补偿的基本思想是在具有特性的标准单模光纤之后接入一段色散补偿光纤。
14、在光纤通信系统中采用外差或零差检测方式可以显著提高接收灵敏度和选择性，这就是。
（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）
9、SDH的第一级传输速率为155.52Mb/s，SDH在北美地区常常采用。
10、目前有两种途径可以提高传输速率：波分复用WDM和光时分复用OTDM。
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、我们把nm的波长范围称为C波段。
2011-2012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。
10、
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、1530—1565
12、 ，
13、负色散，正色散
14、相干光通信
（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）
15、 ，注意填写单位。
16、
（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）
22、PDH逐级复用造成上下路复杂而不灵活；预留开销很少，不利于网络运行、管理和维护；T系列和E系列的帧结构和线路码特性不同，难以兼容，转换比较复杂；点对点传输基础上的复用结构缺乏组网的灵活性，难以组建具有自愈能力的环形网等。
与PDH相比，SDH有以下特点：有统一的标准传输速率等级；有国际标准化的网络节点接口；具有一次完成同步复用的功能；具有强大的网络管理功能。
三、简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）
（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）
20、什么是激光器的阈值条件？
21、EDFA的泵浦方式有哪些？每一方式作简要说明。
22、简述PDH和SDH的特点与不同。
（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）
23、试用2×2耦合器构成一个8×8空分开关阵列，画出连接图和输入、输出端口信号间的流向。（7分）
（3）试依上图画出光的自发辐射（发光二极管）机理过程。（3分）
四、综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共2小题，每小题10分，共20分）
25、（本小题10分）
弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为 ， ，试计算：
（1）纤芯和包层的相对折射率 ；
（2）光纤的数值孔径 。
26、（本小题10分）
15、光检测器的响应度R表明了光检测器将光信号转化成电信号的效率，现知光检测器的光电流 ，其入射光功率为 ，则响应度R的大小为。
16、当光放大器的增益比较大时，自发辐射因子 ,则其噪声系数 的大小为。
（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）
17、杂质吸收损耗：。
18、光孤子：。
19、波分复用（WDM）：。
4、激光器的横模决定了激光光束的空间分布，它直接影响到器件和光纤的偶和效率。
5、数字光纤传输系统中常采用的码型是3B4B和插入码。
6、PIN光检测器反向偏压可以取较小的值，因为其耗尽区厚度基本上是由I区的宽度决定的。
7、滤波器属无源器件，故从严格意义上讲，可调谐滤波器属于无源器件。
8、CWDM可采用不带冷却器的半导体激光器。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为
光纤的数值孔径为
26、（本小题10分）
解：（1）纤芯和包层的相对折射率差 为
则得到 接收端最快和最慢的模式之间的时延差
（2）模式色散导致的均方根脉冲展宽实际上就等于最快和最慢的模式之间的时延差
（3）光纤的带宽距离积
五、分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共12分）
三、简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）
（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分）
20、阈值增益为
其中 是介质的损耗系数， 分别是谐振腔反射镜的反射系数。当激光器的增益 时，才能有激光放出。
21、EDFA的三种泵浦形式：同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵浦：信号光和泵浦光经WDM复用器合在一起同向输入到掺铒光纤中，在掺铒光纤中同向传输；反向泵浦：信号光和泵浦在掺铒光纤中反向传输；双向泵浦：在掺铒光纤的两端各有泵浦光相向输入到掺铒光纤中。
24、阅读下图，按要求完成各题。（8分）
高能带
hv hv
输入光hv输出光
（1）上图为光的机理过程图。（1分）
（2）实现上述过程需要两个条件：一是，这种状态称为粒子数反转，可采用通过向半导体激光二极管注入的方式来实现粒子数反转；二是半导体激光器必须存在，并在其内建立起确定的振荡，从而得到的激光输出。（4分）
2、
3、 原因：导波模是指电磁场在纤芯中按简谐函数变化，在包层中按指数规律衰减的模式。辐射模是指电磁波能量在向z轴方向传播的同时又在包层中形成径向的辐射。
4、
5、 原因：数字光纤传输系统中常采用的码型是5B6B和插入码。
6、
7、 原因：滤波器属无源器件，但严格意义上讲，可调谐滤波器属有源器件。
8、
9、 原因：SDH在北美以外的其他国家和地区常常采用。
（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）
23、
24、（1）受激辐射
（2）高能带上的电子密度要大于低能带上的电子密度，正向电流，光子谐振腔，单色性和方向性
（3）
高能带
hv
hv
四、综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共2小题，每小题10分，共20分）
25、（本小题10分）