首都师范大学2010-2011学年第一学期期末考试试卷光通信技术与器件A卷

首都师范大学2010-2011学年第一学期 期末考试试卷 考试科目：光通信技术与器件 试卷类别：A

考试时间：120 分钟 物理 系 级 班 姓名 学号

一、 名词解释，下列名词为光通信系统中常用器件，请解释该器件的中文名称，并分析其基本构造和特点。（每小题2分，共10分） 1.

SMF 2.

DSF 3.

PIN 4.

DFB Laser 5.

FRA

装 订 线

内 请 勿 答 题

二、填空题（每小题1分，共55分）

1.一根没有套塑的光纤在熔接之前，应该先用

剥线钳去除光纤的层。

2.SMF的信道容量（填大于或小于）MMF的信道容量。

3.光纤的导光部分是。

4.渐变折射率MMF内光线的轨迹是，该种光纤的最

佳折射率分布为，可以使光线周期性的在光纤内部汇聚，即。

5.光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长中，最早开发的窗口中

心波长是 nm，损耗最低的窗口中心波长是 nm. 6.引起SMF的色散的主要原因为色散和色散，这两种

色散统称为色散或色散，为减小单模光纤色散，应该采用谱线宽度更的光源。

7.普通单模光纤内的传输的模式名称为，该模式的场强沿光

纤径向分布可认为是。

8.几何光学分析方法只适用于分析光在光纤内的传播，而

分析SMF内的光传播特性只能用来研究，原因是

。9.光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程

是：，，；LED 的工作机理是采用上述过程中的，而LD的工作机理则是利用。

10.按照光的波动理论，场强沿光纤径向的分布规律为：在纤芯内，

场强由里到外的变化规律是，而一旦到达包层，则

很快消失，称为。

11.对于光放大器来说，泵浦波长应该比信号光的波长要（长或

短），EDFA的泵浦波长通常是 nm。

12.决定LED发光中心波长的是。

13.PN结形成后，在结区形成内建电场，电场的高电压在区，在该

电场的作用下载流子的运动称为，而另外一种由于粒子浓度不同发生的运动形式称为；从能级的角度来讲，N 区的费米能级（升高或降低），P区与之相反，最后达到费米能级的平衡，但是此时还不具备发光的条件并不能发光，原因是。需要给PN结加正向偏压，即P接，才能发光。

14.LD和LED比较，主要区别是LD具有 ,该装置的作用是形

成反馈，对光的发射来说具有和的作用，只有满足条件的发光频率才能形成反馈。

15.将电信号直接驱动光源，该调制方式称为调制方式，对LD而

言，该调制方式会产生和，从而会限制调制信号的速率。

16.为提高吸收光的效率，应适当（填增加或减小）光电探测器

的耗尽层的透明度，并合理（填增加或减小）其长度。

17.一个光无源器件的插入损耗为0.2dB，说明一个该器件在系统中引起的

光损耗相当于 km的损耗系数为0.25dB/km的损耗。

18.FC型光纤连接器和PC型比较区别是，SC

型连接器又称为。

19.光无源器件按照研究技术的特点可分为型、微光器件型

和。

20.光纤型光耦合器的光分路比和耦合区的有关。

21.LD的性能对温度特性很敏感，温度升高会引起阈值电流和峰值波长的

变化，也就是使阈值电流和峰值波长。

22.保证光正向传输的光无源器件是。

23.散射会引起光在光纤中的损耗，主要是散射的影响，这种

影响（填能或不能）消除，该散射与光波长之间的关系

是。

三、计算题（共17分）

1.一个光脉冲在光纤中传输，光源的谱宽为

4nm, 光纤的长度为50km,测试结果表明光脉冲经过该段光纤的传输后展宽了 2.5ns,求出该光纤的色散系数为多少Ps/km.nm。（2分）

2.某光纤在一段10km的光纤线路，其损耗为1.5dB/km:（4分）

(a) 如果在接收端面保持0.1uw的接收光功率，则发送端的功率至少

为多少？(b) 如果光纤的损耗变为 2.5dB/km,输入光功率为10uw,此

时输出光功率又为多少？

装

3.假设有阶跃光纤的参数为n1=1.45, △=0.5%,半径a=6μm,入射波长1.31μm，计算它的包层折射率和数值孔径。（3分）

4.一个140Mbps的光纤传输系统,发送机的平均光功率–3dBm,接收机的灵敏度–40dBm,光纤的衰减系数为0.4dB/km,熔接头的平均损耗为0.04dB/km,两个活动连接器插入损耗各为0.5dB,假设它是损耗受限系统，求其中继距离。（建议线路富余为0.1dB/km,设备富余为3dB.）（4分）

5.一峰值发光波长在800nm的GaAs激光器，其谐振腔长400um,且材料折射率n=3.6。如果增益g在750nm< <850nm的范围内都大于总损耗系数，试求此激光器中能存在多少个模式？（4分）

四、简答题（共18分）

1.分析光纤的数值孔径对光的耦合和传输

造成的影响（2分）

2.分析SMF在1310nm处色散为零的原因（2分）。

3.根据对模式的理解，分析光纤中光传播的特点（2分）。

4.画图并分析光隔离器利用法拉第效应的工作原理（2分）

装

5.画图分析EDFA小信号增益的特点并解释饱和现象（2分）。

6.根据下图分析利用SOA的XGM实现波长转换的原理（3分）。S i g n a lλS

P r o b eλP Array P

7.下图为光纤通信系统构成的示意图，在图中标注主要器件的名

称并分析说明各部分的作用。（3分）

8.谈一谈2009年诺贝尔物理学奖获得者高锟先生对光通信的贡

献（2分）