《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 TM
2.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=2mπ
6.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：1.53~1.56um
8.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：1~910～270
16.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.1.25fb
B.1.2fb
C.fb
答案：D
2.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：B
3.STM-1一帧的字节数为（）
A.9×270×N
B.9×261×N
C.9×270
D.9×261
答案：C
4.在薄膜波导中,导波的轴向相位常数k1z＝（）
A.k0sinθ1
B.k0n1θ1
C.n1θ1
D.k0n1sinθ1
答案：D
5.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（）
B.β＝0
C.V＝0
D.U＝0
答案：D
6.目前,掺铒光纤放大器噪声系数可低至（）
A.－3dB～0dB
B.0dB～3dB
C.3dB～4dB
D.10dB～15dB
答案：C
7.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：D
8.光纤衰减系数的单位是（）
A.dB
B.dBm
C.dBm/km
D.dB/km？
答案：D
9.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：C
10.薄膜波导中,导波的基模是（）
A.TE0
B.TM0
C.TE1
D.TM1
答案：A
11.半导体光放大器的增益一般在（A）dB。

A.15～30
B.45～60
C.75～90
D.115～130
答案：A
12.半导体光放大器的频带宽度一般为（B）nm。

A.30～50
B.50～70
C.70～90
D.90～110
答案：B
13.掺铒光纤放大器的工作波长为（B）nm波段。

A.1350
B.1550
C.1750
D.1950
答案：B
14.掺镨光纤放大器的工作波长为（A）nm波段。

A.1300
B.1500
C.1700
D.1900
答案：A
15.光纤拉曼放大器具有在（C）nm全波段实现光放大的优点。

A.127～167
B.270～670
C.1270～1670
D.2700～6700答案：C
16.掺铒光纤放大器具有较高的饱和输出功率，一般为（C）dBm。

A.0.1～0.2
B.1.0。

2.0
C.10～20
D.100～200答案：C
17.稀土掺杂光纤放大器中其中掺（A）的工作波长是在1550nm。

A.饵（Er）
B.镨（Pr）
C.镱（Yb）
D.钕（Nd）
答案：A
18.EDFA的信号增益谱很宽，可达到（A）nm或更高
A.10
B.20
C.30
D.40
答案：A
19.EDFA的增益高，约为（D）dB，且具有较高的饱和输出功率，一般为10－20dBm；
A.10－20
B.10－30
C.20－30
D.20－40
答案：D
20.EDFA具有较低的噪声指数，为（C）dB。

A.1－2
B.2－4
C.4－8
D.8－16
答案：C
21.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是()
A．0.85μm,1.27μm,1.31μm；B．0.85μm,1.27μm,1.55μm
C．0.85μm,1.31μm,1.55μm；D．1.05μm,1.31μm,1.27μm
答案：C
22.在薄膜波导中，导波的基模是()
A．TE0B．TM0C．TE1D．TM1
答案：A
23.在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是()A．0.85μm B．1.05μm C．1.27μm D．1.31μm
答案：D
24.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为()
A．V＞0B．V＞Vc C．V＞2.40483D．V＜Vc
答案：C
25.半导体激光二极管(LD)的一个缺点是()
A．光谱较宽；B．温度特性较差；C．与光纤的耦合效率较低；D．平均发光功率较小
答案：B
26.DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是() A．使信号放大并再生；B．使信号再生；C．使信号放大；D．降低信号的噪声
答案：B
27.目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达()
A．40dB左右；B．30dB左右；C．20dB左右；D．10dB左右答案：A
28.STM-16信号的码速率为()
A．155.520Mb/s；B．622.080Mb/s；C．2488.320Mb/s；D．9 953.280Mb/s
答案：C
29.对于2.048Mb/s的数字信号，1UI的抖动对应的时间为() A．488ns；B．2048ns；C．488μs；D．2048μs
答案：C
30.为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是()
A．高增益；B．低噪声；C．低增益、低噪声；D．高增益、低噪声
答案：D
三、判断题（每题2分，共30题）
1.光纤通信在进行长距离传输时，由于光纤中存在损耗和色散，使得光信号能量降低、光脉冲发生展宽。

（）
答案：√
2.光放大器不能直接放大光信号，需转换成电信号。

（）
答案：×
3.掺铒光纤放大器中的双向泵浦是同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的方式。

（）
答案：√
4.常规光纤放大器是利用光纤的三阶线性光学效应产生的增益机制对光信号进行缩大。

（）
答案：×
5.双纤单向传输是指采用两根光纤实现两个方向信号传输，完成全双工通信。

（）
答案：√
6.单纤双向传输是指光通路在一根光纤中同时沿着两个不同的方向传输，此时，双向传输的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信。

（）
答案：√
7.当进入光纤中的光功率较低时，光纤可以认为是线性系统，其折射率可以认为是常数。

（）答案：√
8.光纤孤子通信依靠光纤的线性和色散特性，实现传输过程中畸变光信号的分布式自整形。

（）答案：×
9.在光网络中，信息流的传送处理过程主要在光域进行，由波长标识的信道资源成为光层连网的基本信息单元。

（）
答案：√
10.WDM波分复用光传送网是用光波长作为最基本交换单元的交换技术，来替换传统交换节点中以时隙为交换单位的时隙交换技术。

（）
答案：√
11、OTDM是指在光上进行时间分割复用。

（）
答案：√
12、半导体光放大器是一个具有或不具有端面反射的半导体激光器。

（）
答案：√
13、光放大器是一种不需要经过光／电／光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件。

（）答案：√
14、EDFA适用于密集波分复用光纤通信系统。

（）
答案：√
15、EDFA与光纤的耦合损耗大，甚至可达0.1dB。

（）
答案：×
16、EDFA具有较高的饱和输出功率，一般为10－20dBm。

（）答案：√
17、OTDM对数据速率和业务种类具有完全的透明性和可扩展性。

（）
答案：√
18、由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。

（）答案：√
19、光孤子是一种相干光脉冲。

（）
答案：√
20、光孤子通信系统中的关键器件是光光孤子源。

（）答案：√
21、光网络节点可以分成OADM和OXC两大类。

（）答案：√
22.在多模阶跃光纤的纤芯中，光按曲线传输，在纤芯和包层的界面上光发生反射。

（）
答案：×
23.在渐变光纤中，光射线的轨迹是直线。

（）
答案：×
24.光纤的折射率分布采取双曲正割函数的分布，所有的子午射线具有完善的自聚焦性质。

（）答案：√
25.材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比。

（）答案：√
26.偏振模色散是由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数β不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。

（）答案：√
27.在高强度电磁场中光纤对光的响应会变成线性。

（）
答案：×
28.四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。

（）答案：√
29.为了保证单模传输，光纤的芯径较小，一般其芯径为4～10μm。

（）答案：√
30.由于光纤双折射的存在，将引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化。

（）答案：√
四、简答题（每题5分，共2题）
1.阶跃型光纤中，导波特性参数U、W的名称和计算公式分别是什么？(5分)答案：
导波的径向归一化相位常数U,导波的径向归一化衰减常数W; (1分)
U=k02n12-(2分)W=
2-(2分)
2.什么是半导体材料的光电效应？(5分)
答案：当光照射到半导体的P-N结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。

五、计算题（每题10分，共2题）
1.已知阶跃型光纤的n1＝1.51，n2＝1.48，光纤长度为L＝10
km。

(10分)求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角θ1变化的范围；
（2）光线在光纤端面上的最大入射角Φmax；（3）该光纤的最大时延差。

答案：
（1）sinθc=n2/n1所以临界角θc=arcsinn2/n1=78.56。

，由题意知当θc<θ1<90。

可以产生全反射。

(3分)
（2）因为sinΦmax=n1*(3分)(3)sinθc=Ln12/cn2，最小时延=L/V1=Ln1/c Ln12/cn2--Ln1/c=(Ln12-Ln1n 2)/cn2(4分)
2.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为0.5mW，光纤传输损耗为0.35dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6dB。

若要求系统的中继传输距离达60 km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？(10分)答案：
PT=Pmin+La+Lai+M且PT=10lg0.5*10-3/10-3所以PMIN=PT-La-Lai-M
六、论述题（每题10分，共2题） 1.阐述光传送网中各子层的功能.(5分)答案：
（1）光信道层。

光信道层负责为来自电复用段层的不同格式的客户信息选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道层的检测、管理功能，提供端
到端的连接，并在故障发生时，通过重新选路或直接把工作业务切换到预定的保护路由来实现保护
倒换和网络恢复。

(2分)
（2）光复用段层。

光复用段层保证相邻两个波长复用传输设备间多波长复用光信号的完整传输，为多波长信号提供网络功能。

主要包括：为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段功能；为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销；为段层的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能。

(2分)
（3）光传输段层。

光传输段层为光信号在不同类型的光媒质（如G.652，G.655光纤）上提供传输功能，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。

通常会涉及的问题是：功率均衡问题、EDFA增益控制问题和色散的积累和补偿问题。

(1分)
2.简述光源直接调制方式的主要优缺点。

(5分)
答案：
优点：简单方便，成本低，技术成熟（可以适当发挥）；(2分)缺点：会使得激光器的动态谱线增宽，造成在传输时色散加大，从而限制了通信容量和传输速率。

在调制速率上相对较低。

(3分)。