《光纤通信》试卷题及答案

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《光纤通信》试卷…试卷综合第1页（共47页）

2007-2008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

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、表示光纤色散程度的物理量是

A.时延

B.相位差

C.时延差

D.速度差

2、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会

A.逐渐减少

B.保持不变

C.逐渐增大

D.先逐渐增大,后逐渐减少

3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是

A.TEM 波、TE 波和TM

B.导波、TE 波和TM 波

C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模

D.TEM 波、导波和TM 波

4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于

A. 1

21n n n - B. ?21n C. 22V D. 42

V 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为

A. 均衡器

B. 判决器和时钟恢复电路

C. 放大器

D. 光电检测器

6、在光纤通信系统中，EDFA 以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度

A.作前置放大器使用

B.作后置放大器使用

C.作功率放大器使用

D.作光中继器使用

7、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.光衰减器

8、关于PIN 和APD 的偏置电压表述，正确的是

A.均为正向偏置

B.均为反向偏置

C.前者正偏,后者反偏

D.前者反偏,后者正偏

9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？

A.光纤孤子(Soliton)通信

B. DWDM

C. OTDM

D. OFDM

10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是

A.光源不能产生负信号光

B.将出现长连“1”或长连“0”

C.编码器太复杂

D.码率冗余度太大

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）

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11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和 ，而对于

多模光纤来说， 占主要地位。

12、渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为 现象。

13、EDFA 中的关键器件是 和 。

14、SDH 的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、支路

单元指针区域和 区域。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 1.48和 1.46，则其临界传播角

为 。

16、设PIN 光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps ，则该检测器的3dB

带宽为 。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

17、光纤色散： 。

18、插入码： 。

19、啁啾： 。

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、简述半导体激光器由哪三个部分构成？试分别加以说明。

21、简述光电检测器的响应度和量子效率描述的是什么？二者有什么联系？

22、解释光纤通信为何越来越多地采用WDM+EDFA 方式。

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

23、SDH 帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。试画

出SDH 帧结构。（7分）

24、阅读下图同学的，按要求完成各题。（8分）

增益

增益

G G

0w 0w

图（a ） 图（b ）

（1）SOA 表示 ，它分为法布里-珀罗放大器FPA 和行波放大

器TWA 两大类。

（2）图（a ）中 放大器的增益频谱是一条振荡的曲线，其R=0.3；

同样 放大器的增益频谱就为 型曲线，其R=0。且R 代表的内容是 。

（3）图（b ）中，?1是 放大器的带宽，通常该值不超过 GHz ，

同样?2是 放大器的带宽。

（4）SOA 的增益依赖于输入信号的偏振状态的原因是 所致。

（5）一般减少SOA 的偏振增益差可采用：①是有源区的横截面成 ；②通过 （选填“串联”或“并联”或“串联或并联”）两个SOA 来补偿增益差。

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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）

一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n 1=1.5，相对折射率差%1=?，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m 5a μ=，求其数值孔径及其模式数。

26、（本小题10分）

若一个565Mbit/s 单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km ，光纤接头损耗为0.1dB/km ，光源的入纤功率为-2.5dbm ，接收机灵敏度为-37dbm ，线路码型5B6B ，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLM －LD ，光源谱宽为2nm ，光纤的色散系数为2.5ps/(km nm)，ε光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db ，光纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db 。

试求：系统的最大中继距离。

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）

已知某光纤参数如下：a =4.0μm ,?=0.003,纤芯折射率为n 1=1.48。

试问：

（1） 此光纤能否传输波长λ=1.31μm 的TE 01和TM 01模？说明理由。

（2） 如要使TE 01和TM 01模能够传输，光波长应做怎样的调整？

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《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

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、光纤中的孤子是光纤色散与非线性相互作用的产物。

2、NA表示光纤接受和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强。

3、通常单模光纤的纤芯半径在几个微米之内，这是从物理尺度上保证单模传输

的必要条件。

4、在多模光纤中，模式色散是其主要的色散因素。

5、张弛振荡是激光器内部光电相互作用所表现出来的固有特性，增加直流偏置

可对其进行抑制，而且预偏置越接近阈值，效果越显著。

6、散粒噪声属于白噪声，为了降低它的影响，通常在判决电路之前使用低通滤

波器，使得信道的带宽变窄。

7、光纤通信系统最适合的参杂光纤放大器是工作在1550nm的掺铒光纤放大器

和工作在1300nm的掺镨光纤放大器。

8、电光效应、热光效应等是利用材料的折射率随电压和温度的变化而变化，从

而实现光开关器件。

9、EDFA在WDM系统中工作时的模式有三种：自动增益控制模式，自动功率

控制模式和自动电流控制模式。

10、时分复用可分为比特交错OTDM和分组交错OTDM，只有前一种方式需要

利用信号区分不同的复用数据或分组。

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、阶跃型光纤的单模传输条件是。

12、由于双异质结激光器在有源区两侧，既限制了光波，又限制了，故它的光强分布基本被约束在有源区，而且大大降低。

13、发光二极管依靠发光，半导体激光器依靠发光。

14、EDFA噪声系数的定义为。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

15、有一个由4信道组成的WDM传输系统。假设信道具有零带宽，则信道间隔应

为，才能保证被选信道比检测到的相邻信道的功率大10倍。

16、一个GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子－空穴对，

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《光纤通信》试卷…试卷综合第5页（共47页）

假设所有的电子都被接收，则该器件的量子效率为 。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

17、mBnB 码： 。

18、子午射线： 。

19、光源的外调制： 。

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、从形成色散的机理来看，光纤的色散可以分为哪几种？

色散对光纤通信系统性能有什么影响？

21、光放大器包括哪些种类？EDFA 有哪些优点？

22、简述右图1所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法。

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

23、请画出EDFA 的典型结构。（7分）

24、阅读下图，按要求完成各题。（8分）

（1）上图为 、直接检测方式的数字光接收机方框图。

（2）主放大器和AGC 决定着光接收机的 。

（3）图中的均衡器目的是对放大器出来的 的电信号进行补偿，使

输出信号的波形适合于判决，以消除 ，减小误码率。

（4）图中的 和 就是我们所谓的再生电路，它的功

能是从放大器输出的信号与噪声混合的波形中提取 ，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。时钟提取的目的是为了 。

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）

已知阶跃型光纤的n 1=1.5，?=0.01，芯子半径a=10μm ，波长λ0=1.5μm, 试计算：

（1）数值孔径NA

（2）归一化频率

（3）入射光线的激励角范围

26、（本小题10分）

一段12km 长的光纤线路，其损耗为1.5/dB km 。试回答：

（1）如果在接收端保持0.3W 的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？

（2）如果光纤的损耗变为2.5/dB km ，则所需的输入光功率为多少？

五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共10分）

27、（本小题10分）

码流图1

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已知某光纤参数如下：a=6μm,?=0.002,纤芯折射率为n1=1.5。若干HE mn模的截止频率和若干EH mn模的截止频率如表1和表2。试问：

（1）当光波长分别为λ1=1.55μm，λ2=1.31μm，λ3=0.85μm时，光纤中能传输哪些导波模？

（2）从（1）中能看出波长与归一化频率、可传输的模式数量有何关系？可传输的模式数量与归一化频率的近似关系表达式是？

《光纤通信》试卷…试卷综合第6页（共47页）

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《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

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、激光二极管LED的工作原理是

A.光的吸收

B.光的自发辐射

C.光的受激发射

D.光的受激散射

2、现知临界传播角为αc，要保证光线在光纤内全反射，必须要求传播角

A．α<αc B．α≤αc C．α>αc D．α≥αc

3、偏振反映了在给定点上电场强度矢量的取向随时间变化，当电磁波的E x与E y的

振幅相等且相位差为900时，其为

A．圆偏振B．线偏振C．椭圆偏振D．垂直偏振

4、色散是由于光在光纤中传输的物理现象，单模光纤不存在以下哪种色散？

A.材料色散

B.模式色散

C. 波导色散

D. 色度色散

5、半导体激光器的发光谱线会随着工作条件的变化而变化，当注入电流低于阈

值电流时发出的是

A.激光，谱线较窄

B.荧光，光谱较宽

C. 激光，谱线较宽

D. 荧光，光谱较窄

6、APD光电二极管出现雪崩击穿是因为

A.载流子在耗尽区的漂移时间过长

B.将光信号转换为电信号的效率太低

C.其所加的反向偏置电压过大

D.其注入的非平衡载流子扩散过快

7、以下属于光纤通信系统所用的有源器件的是

A.耦合器

B.隔离器

C.掺铥光纤放大器

D.光开关

8、用来显示和测量光纤中波长光信号特性，在WDM系统中应用较多的是

A.光时域反射仪

B.光纤熔接机

C.光谱分析仪

D.光功率计

9、DWDM与WDM的主要区别可以说DWDM使用的波长间隔

A. 很大，常常大于0.8nm

B. 很小，常常小于0.8nm

C. 很大，常常大于1.6nm

D.很小，常常小于1.6nm

10、以下不是OCDMA扩频多址访问技术的是

A.直接序列

B.频率跳变

C.啁秋系统

D.双线性光序列

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）

《光纤通信》试卷…试卷综合第7页（共47页）

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11、目前在光纤通信系统使用的外调制器通常是电光调制器。

12、和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题。

13、由物理学可知，光具有和波动性，对其分析也有两种：一是几何

光学分析法，二是。

14、为解决半导体激光器温度敏感问题，可以在驱动电路中进行，

或是采用制冷器来保持器件的温度稳定。

15、法布里—珀罗放大器的增益频谱是一条的曲线。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

16、一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n1=1.48,n2=1.46,

则其最大接收角θ0为。

17、弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.45,则纤芯和

包层的相对折射指数差Δ为。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

18、调制带宽：。

19、本征区：。

20、响应时间：。

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）

21、光线中的非线性效应有哪些？

22、什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点？

23、简述自动交换网络ASON的优点。

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

24、画出典型的数字光纤通信系统接收端机的原理框图。（6分）

25、阅读下图，按要求完成各题。（9分）

（1）上图显然为的工作原理。

（2）在掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：能级1代表基态，能量最低；能级2是，处于中间能级；能级3代表，能量最高。（3）据图分析，请阐述该工作原理：。（3分）（4）从该工作原理可以看出，光放大是由于的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对的吸收。

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3小题，共20分）

26、（本小题8分）

设PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3μm和1.55μm波长时的响应度，说明为什么在1.55μm处光电二极管比较灵敏。

27、（本小题8分）

《光纤通信》试卷…试卷综合第8页（共47页）

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《光纤通信》试卷…试卷综合第9页（共47页）

一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问：

（1）其纤芯直径为多少？

（2）在1310nm 波长上可以支持多少个模？

28、（本小题6分）

用纤芯折射率为1 1.5n =，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率08f MHz =的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度L 。

五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共10分）

29、（本小题10分）

某SI 型光纤，光纤的芯径d=2a 为100μm ，折射率n 1=1.458，包层的折射率n 2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm 。则：

（1）计算该光纤的V 参数；

（2）估算在该光纤内传输的模式数量；

（3）计算该光纤的数值孔径；

（4）计算该光纤单模工作的波长。

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2010-2011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

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、自发辐射光是一种相干荧光，即是单一频率、相位和偏振方向相同的光。

2、光放大器可以代替再生中继器。

3、最大接收角θ0越大，即纤芯与包层的折射率之差越大，光纤捕捉光线的能力

越弱，这种能力用数值孔径NA来表示。

4、多模光纤通常用于短距离通信场合。

5、自脉冲现象是某些激光器在某些注入电流下发生的一种持续振荡，实际工作

中常遇到这种器件，属正常现象，无需更换。

6、假设光检测器具有理想特性，则其量子效应为0，且无热噪声，无暗电流。

7、光放大器是基于自发辐射或光子吸收原理来实现对微弱入射光进行光放大的，其机制与激光器类似。

8、LED比LD更适合作为WDM系统的光源。

9、大家每天使用的电话与本地交换局间的连接属于线性总线型网络结构。

10、根据理论分析，只有当输出的光脉冲为严格地双曲正割脉冲，光孤子才能稳

定地传输。

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、衰减和色散是因光纤特性而导致的光纤通信系统的基本问题，其中衰减的主

要原因有散射损耗、和；色散主要包括模式色、材料色散和。

12、我们将光纤内的光线分为两类：子午光线和斜光线。其中斜光线是。

13、数字光纤传输系统中常用的码型是5B6B码和。

14、衰减器的功能是对进行预定量的衰减。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

15、已知语音信道的带宽为3.4KHz，则接收机信噪比S/N=30dB是的信道容量

是。

16、已知某阶跃光纤参数如下：?=0.003，纤芯折射率为n1=1.46，已知光波长λ=1.31μm，则单模传输时光纤具有的纤芯半径a<。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

《光纤通信》试卷…试卷综合第10页（共47页）

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《光纤通信》试卷…试卷综合第11页（共47页）

17、光接收机的灵敏度： 。

18、散射损耗： 。

19、光时分复用(OTDM)： 。

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、激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？

21、简述雪崩光电二极管的雪崩倍增效应。

22、简述光码分多址OCDMA 的特点。

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

23、请对以下模拟、数字电流信号对激光器的调制示意图进行一定的补画，且要求表明阈值电压。（5分）

P （mW ） P （mW ）

24、阅读下图EDFA 的结构，按要求完成各题。（10分）

掺铒光纤

图（a ）

掺铒光纤

图（b ） （1） 是EDFA 的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入

固体激光工作物质—— 。

（2）掺铒光纤的模场直径为3--6μm ，比常规光纤小很多，这是为了提高信号光

和泵浦光的能量密度，从而提高其 。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配，解决方法有：①在纤芯中掺入 ；②在熔接时进行一定处理减小 （填英文缩写）的不匹配。

（3）实用的EDFA 泵浦源都是LD ，其泵浦波长有980nm 和 nm ；两

种，应用较多的是980nm 泵浦源，其优点是 。

（4）其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种：①如图（a ）为 ；②

如图（b ）为 ；③双向泵浦。

（5）双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向 。（填“有关”或“无关”）

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《光纤通信》试卷…试卷综合第12页（共47页）

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3小题，共22分）

25、（本小题8分）

一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km ，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm ，全程光纤平均接头损耗为0.05 dB/km 。设计要求系统富裕度为6 dB ，无中继传输距离为70 km 。求：

（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？

（2）若要求系统允许的最大接收功率为－10 dBm ，则光接收机的动态范围至少应取多少？

26、（本小题6分）

某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm ，光接收机灵敏度为-40dBm ，设备富余度为6 dB ，光缆富余度为0.1dB/km ，光纤接头损耗为0.2dB/km ，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km ，此时的光缆的衰减系数为多大？

27、（本小题8分）

已知某光纤参数如下：a =4.0μm ,?=0.003,纤芯折射率为n 1=1.48。 试问：

（1）此光纤能否传输波长λ=1.31μm 的TE 01和TM 01模？说明理由。

（2）如要使TE 01和TM 01模能够传输，光波长应做怎样的调整？

五、 分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共10分）

28、（本小题10分）

有一GaAlAs 半导体激光器，其谐振腔长为300m ，材料折射率n=3.0，两端的解理面的反射率为0.35。则：

(1)求因非全反射导致的等效损耗系数。

(2)求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。

(3)若此激光器的中心波长λ=1310nm ，与此相应的纵模序数。

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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

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。

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。

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。

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）

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I p=1.0A，其入射光功率为P in=1.4286W，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n sp=2,则其噪声系数F n的大小

《光纤通信》试卷…试卷综合第13页（共47页）

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第14页（共47页）

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 ）： 。

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）

24、阅读下图，按要求完成各题。（8分）

E C1

高能带 E C2

E 输入光 hv 输出光

E V1 低能带 E V2

E V3

（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）

（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1 1.5n =，2 1.45n =，试计算：

（1）纤芯和包层的相对折射率?；

（2）光纤的数值孔径NA 。

26、（本小题10分）

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1 1.49n =，

相对折射率差0.01?=。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？

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第15页（共47页）

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）

一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n 1=1.5，相对折射率差%1=?，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m 5a μ=，求其数值孔径及其模式数。

相信你们，加油吧！！！

2012-2013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

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、下列哪一种吸收属于光纤的本征吸收?

A.SiO2的吸收

B.OH-的吸收

C.Cu2+的吸收

D.V3+的吸收

2、发光二极管LED产生的光

A.是荧光而不是激光

B.是激光而不是荧光

C.是自然光而不是激光

D.是相干光而不是荧光

3、弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是

A.n1≈n2

B.n1=n2

C.n1>>n2

D.n1<

4、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为

A. G＞1

B. G＜1

C. G＝1

D. G＝0

5、在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数

A.W＝0

B.β＝0

C.V＝0

D.U＝0

6、下列不属于EDFA的优点的是

A.增益高

B.频带宽

C.噪声系数小

D.可放大多个波段

7、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密仪表，它不可以用作以下哪项的测量？

A.光纤的长度

B.光纤的传输衰减

C.故障定位

D.光纤的色散系数

8、下列属于有源光器件的是

A.光定向耦合器

B.半导体激光器

C.光纤连接器

D.光隔离器

9、在一根光纤中同时传输多个波长信号的一项技术是

A.色散补偿技术

B.相干光通信技术

C.光时分复用技术

D.光波分复用技术

10、下列哪一个不是SDH网的特点？

A.具有全世界统一的接口标准

B.大量运用软件进行系统配置的管理

C.复用映射结构灵活

D.指针调整技术降低了设备复杂性

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）

《光纤通信》试卷…试卷综合第16页（共47页）

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第17页（共47页）

11、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm 、 和 。

12、EDFA 的应用，归结起来可以分为三种形式：(1) __ ；(2)前置放

大器；(3).后置放大器。

13、光纤的 是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限

制光纤的传输容量。

14、SDH 具有一套标准化的信息结构等级，称为 ，其最低级别STM

－1网络节点接口的速率为 Mbit/s 。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 1.48和 1.46，则其临界传播角

为 。

16、光接收机的灵敏度S r 是指在满足给定误码率或信噪比条件下，接收机接受微

弱信号的能力，工程上常用最低平均光功率 P min 来描述，现若有最低平均光功率P min 为10mW ，则其灵敏度S r 为 。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

17、粒子数反转分布： 。

18、数值孔径： 。

19、啁啾： 。

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、简述构成激光器的三个基本条件。

21、简述形成光纤损耗的主要原因。

22、简述掺铒光纤放大器(EDFA)工作原理。

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

23、请画出半导体激光器与边发光二极管的P-I 特性曲线。（7分）

24、阅读下图，按要求完成各题。（8分）

（1）如上图在掺铒光纤链路上放置均衡滤波器的目的是 。（2分）

（2）结合上图及题意暗含内容，画出图（a ）和图（b ）的内容。（6分）

掺 滤 铒 波 光 器 纤 特 增 性 益

O O 波长 波长 波长 图（a ） 图（b ） 图（c ）

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）

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第18页（共47页）

一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n 1=1.486,n 2=

1.472,现仅考虑模式色散，则： （1）每1km 长度的脉冲宽度。

（2）假设输入光脉冲的宽度T 与模式色散产生的展宽?t 相比可以忽略不计，在

以上情况下计算可传输光脉冲的最大比特率。 26、（本小题10分）

弱导波阶跃型光纤的纤芯折射率为n 1＝1.50，相对折射率差Δ＝0.25，纤芯的半径a ＝5μm ，工作波长λ＝1.31μm 。 求： （1）该光纤的数值孔径NA ； （2）光纤中传输模式的数量；

（4） 为保证光纤的单模传输，光纤的芯径应取多大？

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）

某LAN 光纤链路工作波长λ=850nm ，链路长度L =2000m ，最大比特率为16Mb/s ，采用线宽为20nm 的LED 光源，光设备的上升时间为8ns ，10/100Mb/s LAN 最大光缆长度如表1，用MMF （多模光纤）62.5/125μm 的光纤。

求：

(1) 系统要求的上升时间Δt r 。

(2) 模式色散引起的脉冲展宽Δt mod ，即光线模式上升时间。 (3) 色度色散引起的脉冲展宽Δt ch 。 (4) 求系统实际上升时间Δt sys 。

(5) 可以达到指定的比特率吗？

(6) 如果光纤的带宽不能满足要求，你认为该如何解决？ 注：色度色散计算公式D λ =S 04

（λ?

λ04λ）和Δt ch =|D λ |ΔλL 。

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第19页（共47页）

2013-2014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

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、G.653光纤是指

A.渐变多模光纤

B.标准单模光纤

C.色散位移光纤

D.非零色散光纤 2、目前EDFA 采用的泵浦波长是

A ．0.85μm 和1.3μm

B ．0.85μm 和1.48μm

C ．0.98μm 和1.48μm

D ．0.98μm 和1.55μm

3、以下是阶跃折射率光纤HE 11低阶模式的横向电场截面分布图的是

A B C D

4、以下不是单模光纤的非线性效应的是

A.自相位调制SPM

B.交叉相位调制XPM

C. 偏振模色散PMD

D. 四波混频FWM

5、具有低阈值电流、可高温工作、谱线宽度窄和调制速度高的优点的激光器是

A.量子阱激光器

B.分布式反馈DFB 激光器

C.垂直腔面发射激光器

D.分布式布拉格反射DBR 激光器

6、下面哪一种器件只允许光单方向传输

A.隔离器

B.光开关

C.耦合器

D.连接器

7、光缆的架空办法有两种，分别是

①用水泥管道安装 ②定滑轮牵引法 ③缆盘移动放出法 ④在顶棚内敷设

A . ①和③

B . ②和④

C . ③和④

D . ②和③

8、ITU-T G.692建议，WDM 系统的工作波长目前是在

A.S 波段

B.C 波段

C.L 波段

D.P 波段

9、以下不是SDH/SONET 网络的基本设备的是

A.终端复用器TM

B.分插复用器ADM

C.再生器REG

D.光交叉连接器OXC

10、下列哪一个不是自动交换光网络ASON 的特点？

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第20页（共47页）

A.实现灵活的Mesh 组网

B.网络拓扑自动发现

C.缩短业务建立时间

D.频率选择性极好

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、光纤通信与其他形式通信的主要区别有两点，一是 ，二是用光

纤作为传输介质。

12、外调制器是利用晶体的电光、磁光和 等效应对光辐射进行调制，

即在光源光辐射产生后再加载调制信号。

13、几何光学分析法是用射线光学理论分析光纤中光传输特性的方法，这种分析

方法的前提条件是 。

14、粒子数反转、 是激光器获得激光的条件，除此之外，产生激

光还必须满足 。

15、数字传输系统设计的任务就是要通过器件的适当选择以减少 的

影响，确保系统达到要求的性能。

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分）

16、光接收机的动态范围D 是指在保证系统误码率指标要求下，接收机的最低

光功率P min 和最大允许光功率P max 之比，现知P min 和P max 分别是10W 和100W ，则其动态范围D 为 。

17、对于单纵模激光器，定义边模抑制比MSR 为主模功率P 主与次边摸功率P 边之

比，它是半导体激光器频谱纯度的一种度量，若P 主=10dBm ，P 边=1dBm ，则MSR 为 。

（三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分）

18、消光比： 。

19、暗电流： 。

20、 电光延迟： 。

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）

21、请简述光波分复用技术的基本原理。

22、为了获得EDFA 较为平坦的增益特性，增大EDFA 的带宽，常采用的两种方

法是什么？。

23、可调谐外腔激光器不用做WDM 光源而只作为测试用光源的原因是什么？

（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

24、请画出边发光二极管、面发光二极管、超辐射发光二极管的P-I 特性曲线，

且画在同一幅图中。（7分）

25、阅读下图，按要求完成各题。（8分）

（1）在2.5Gb/s 的高速率光纤通信系统中，不采用直接调制方式，而必须使用

外调制器的原因是 。（3分）

相信你们，加油吧！！！

《光纤通信》试卷…试卷综合第21页（共47页）

（2）外调制下的光源是在 （选填“直流”或“交流”）状态下工作，

因而避免了激光器的 效应。（2分）

（3）光纤通信系统对调制的要求是：①高的调制效率和 ；②低的

驱动电压；③低的 ；④ 。

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） 26、（本小题10分）

一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n 1=1.48,n 2=1.46,求：

（1） 其临界入射角θc ； （2）其临界传播角αC ； （3）其数值孔径NA ； （4）其最大接收角θ0；

（5）是否能得知相对折射率差?的大小？相对折射率差?和光纤与光源之间的耦

合效率有何关系？实际光纤对?有什么要求？ 27、（本小题10分）

设PIN 光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps 。 （1）计算该检测器的3dB 带宽；

（2）计算在1.3um 和1.55um 波长时的响应度，并说明为什么在1.55um 处光电二极管比较灵敏。

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） 28、（本小题12分）

已知某光纤参数如下：a =6μm ,?=0.002,纤芯折射率为n 1=1.5。若干HE mn 模的截止频率和若干EH mn 模的截止频率如表1和表2。

表

若干HE 模的截止频率

表

若干EH 模的截止频率

试问：

（1） 当光波长分别为λ1=1.55μm ，λ2=1.31μm ，λ3=0.85μm 时，光纤中能

传输哪些导波模？

（2） 从（1）中能看出波长与归一化频率、可传输的模式数量有何关系？可传

输的模式数量与归一化频率的近似关系表达式是？

（3） 归一化频率的值一般还决定了包层传输的功率占总功率的比例，对于上例

光波长为λ1=1.55μm 而言，若假设总功率为1000dBm ，则包层传输的功

率P 包层为多少？

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