通信工程《光纖通信》考試題(含答案)

1、1966年7月，英籍華人（ 高錕）博士從理論上分析證明了用光纖作 為傳輸介質(zhì)以實現(xiàn)光通信的可能性。 2、光在光纖中傳輸是利用光的（ 折射 ）原理。 3、數(shù)值孔徑越大，光纖接收光線的能力就越（強），光纖與光源之間的耦 合效率就越（高）。 4、 目前光纖通信所用光波的波長有三個，它們是：（0.85 u m、1.31 u m 1.55 u m ）。 5、 光纖通信系統(tǒng)中最常用的光檢測器有：（PIN光電二極管；雪崩光電二極 管）。 6、 要使物質(zhì)能對光進行放大，必須使物質(zhì)中的（受激輻射）強于（受激吸 收），即高能級上的粒子數(shù)多于低能級上的粒子數(shù)。物質(zhì)的這一種反常態(tài) 的粒子數(shù)分布，稱為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。 7、 在多模光纖中，纖芯的半徑越（ 大），可傳輸?shù)膶?dǎo)波模數(shù)量就越多。 8、 光纜由纜芯、（加強元件（或加強芯））和外護層組成。 9、 （波導(dǎo)色散）是指由光纖的光譜寬度和光纖的幾何結(jié)構(gòu)所引起的色散。 10、 按光纖傳導(dǎo)模數(shù)量光纖可分為多模光纖和（單模光纖）。 11、 PDH的缺陷之一：在復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)中，由于（開銷比特）的數(shù)量 很少，不能提供足夠的運行、管理和維護功能，因而不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng) 對監(jiān)控和網(wǎng)管的要求。 12、 光接收機的主要指標有光接收機的動態(tài)范圍和（ 靈敏度）。 13、 激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的（閾值條件）。 14、 光纖的（色散）是引起光纖帶寬變窄的主要原因，而光纖帶寬變窄 則會限制光纖的傳輸容量。 15、 誤碼性能是光纖數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標之一，產(chǎn)生誤碼的主要 原因是傳輸系統(tǒng)的脈沖抖動和（ 噪聲 ）。 二、選擇題：（每小題 2 分，共 20 分。1-7:單選題，8-10：多選題） 1、光纖通信是以（ A ）為載體，光纖為傳輸媒體的通信方式。 A、光波 B、電信號 C、微波 D、衛(wèi)星 2、要使光纖導(dǎo)光必須使（ B ） A、纖芯折射率小于包層折射率 C、纖芯折射率是漸變的 B、纖芯折射率大于包層折射率 D、纖芯折射率是均勻的 3、 （ D ）是把光信號變?yōu)殡娦盘柕钠骷? A、激光器 B、發(fā)光二極管 C、光源 D、光檢測器 4、 CCITT于（C）年接受了 SONET概念，并重新命名為SDH。 B、 1970 A、 1985 C、 1988 D、 1990 5、SDH傳輸網(wǎng)最基本的同步傳送模塊是STM-1，其信號速率為（A ） kbit／s。 A、 155520 B、 622080 C、 2488320 D、 9953280 6、 摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作波長為（B ）nm波段。 A、 1310 B、 1550 C、 1510 D、 850 7、 發(fā)光二極管發(fā)出的光是非相干光，它的基本原理是（ B ）。 A、受激吸收 B、自發(fā)輻射 C、受激輻射 D、自發(fā)吸收 8、 光纖通信系統(tǒng)的是由（ ABCD ）組成的。 A、電端機 B、光端機 C、中繼器 D、光纖光纜線路 9、 要精確控制激光器的輸出功率，應(yīng)從兩方面著手：一是控制（ B ） 二是控制（ D ）。 A、微型半導(dǎo)體制冷器 B、調(diào)制脈沖電流的幅度 C、熱敏電阻 D、激光器的偏置電流 10、 光纖傳輸特性主要有（ AB ） A、色散 B、損耗 C、模場直徑 D、截止波長 三、簡答題（1、2題各6分，3題8分，共20分。） 1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影 響？ 由于光纖中傳輸?shù)男盘柊煌念l率成分或各種模式成 分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形 失真、脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。（2 分） 光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸 容量和傳輸帶寬。（2 分）從機理上說，光纖色散分為材料色散、 波導(dǎo)色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引 起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。（2 分） 2、什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點？ 答：直接調(diào)制是用電信號直接調(diào)制光源器件的偏置電流， 使光源發(fā)出的光功率隨信號而變化。光源直接調(diào)制的優(yōu)點是簡 單、經(jīng)濟、容易實現(xiàn)，但調(diào)制速率受載流子壽命及高速率下的性 能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調(diào)制方式。（3 分） 間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù) 光載波通過光調(diào)制器，電信號通過調(diào)制器實現(xiàn)對光載波的調(diào)制。 間接調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能， 特別適合高速率光通信系統(tǒng)。（3 分） 3、畫圖分析說明摻鉺光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什 么？ 摻鉺光纖放大器主要由一段摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器 及光隔離器等構(gòu)成（2 分）。采用摻鉺單模光纖作為增益物質(zhì)，在 泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號光誘導(dǎo)下實現(xiàn)受激輻射放 大（2 分）。泵浦光和信號光一起通過光耦合器注入摻鉺光纖 （1 分）；光隔離器作用是只允許光單向傳輸，用于隔離反饋光信號 提高穩(wěn)定性。（1 分） 4.什么叫光纖損耗？造成光纖損耗的原因是什么？ 當光在光纖中傳輸時， 隨著傳輸距離的增加，光功率逐漸減小，這種現(xiàn)象即稱為光纖的損耗。損 耗一般用損耗系數(shù)a表示。 gdB/km） （3分） 損耗產(chǎn)生的主要原因是光纖材料的吸收、散射作用和光纖在使用過程中 由于連接、彎曲而導(dǎo)致附加光功率損失。 （2 分） 四、計算分析題（1、2題各15分，3、4題各5分，共40分） 1、 某SI型光纖，光纖的芯徑d=2a為10O^m，折射率n 1=1.458,包層的 折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL入=850nm。 （1） 計算該光纖的V參數(shù) （2） 估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量 （3） 計算該光纖的數(shù)值孔徑 （4） 計算該光纖單模工作的波長 2、 有一 GaAlAs半導(dǎo)體激光器，其諧振腔長為300 m ,材料折射率n=3.0 兩端的解理面的反射率為0.35。 （1） 求因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)。 （2） 求相鄰縱模間的頻率間隔和波長間隔。 (3) 若此激光器的中心波長入=1310nm，與此相應(yīng)的縱模序數(shù)。 3、設(shè)140Mb/s的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，工作波長1300 nm,其他參數(shù)如下： 發(fā)射光功率為-3dBm，接收機的靈敏度為-38 dBm (BER=10-)，系統(tǒng)余量 為4 dB，連接器損耗為0.5 dB /個，平均接頭損耗為0.05 dB/km，光纖損 耗為0.4 dB/km，試計算損耗限制傳輸距離。 4、分光比為3：1的定向耦合器，假設(shè)從輸入口 0輸入的功率為lmW,從 輸入口 0到輸入口 1的插入損耗為1.5dB，求兩個輸出口的輸出光功率。 四、計算分析題(1、2題各15分，3、4題各5分，共40分) 1、解： 2兀 (1) 由于歸一化頻率V =牛a 入 Q 廠 _ =旦乂 50 1.4582-1.452 0.85 二 56.36 (4 分) (2) 傳播的模式總數(shù)M = V 2/2 =1588 (3 分) (3) 該光纖的數(shù)值孔徑：NA = x：n2 - n2二0.153 (4分) (4) 該光纖單模工作的波長： 九＞九 = 2兀 a^n2 一n2 = 2.613^.'n2 一n2 = 2.613x50x x，-'n2 一n2 二 19.9( c 2.405 1 2 1 2 1 2 口 m) 2、解 ： 已知錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 (1分) 1) 因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 (mm-1) (4 分) 2) 由錯誤!未找到引用源。 q=1,2,3???. 錯誤!未找到引用源。 《光纖通信》期末考試試卷(A卷)第5頁共12頁 錯誤!未找到引用源。 （Hz） 波長間隔錯誤!未找到引用源。9.5x 10-10 （m） （6分） 3）由錯誤!未找到引用源。1374 （4 分） 3、解： 根據(jù)題意得 P — —3 dBm ，P — —38 dBm ，a — 0.4 dB / km ， S R f a — 0.5 dB /個 , M — 4 dB c 由P S a — 0.05 dB / km ， s —P — 2a + Ltt + M + Ltt Rcf （2 分） （2 分） P — P — 2a — M —S R c a +a fs —3 -（-38 ）-2 x 0.5 — 4 0.4 + 0.05 二 66.7 km 4、解： 由題意得 P 1— P + P 12 2 P + P 12 （1分） （1分） （1分） 故有P二3P 12 P 已知-10lg —二 1.5 P 0 得一1 — 10-0.15 P 0 由于 P — 1 mw 0 所以 P — P 10-0.15 — 10-0.15 =0.70 mw （1 分） 10 P — — P —丄10-0.15 — 0.23 mw （1 分） 2 3 13 2、畫出 STM-N 的幀結(jié)構(gòu)（標明具體數(shù)字）及功能（15 分）。 （1）段開銷（SOH）區(qū)域 段開銷是指SDH幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負荷正常、靈活、有效地傳送所必須附 加的字節(jié)，主要用于網(wǎng)絡(luò)的OAM功能，段開銷分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開 銷（MSOH）。 （3 分） （2） 信息凈負荷（Payload）區(qū)域 信息凈負荷區(qū)域主要用于存放各種業(yè)務(wù)信息比特，也存放了少量可用于通道性能監(jiān) 視、管理和控制的通道開銷（POH）字節(jié)。 （3分） （3） 管理單元指針區(qū)域 管理單元指針（AU-PTR）是一種指示符，其作用是用來指示凈負荷區(qū)域內(nèi)的信息 首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置，以便在接收端能正確分離凈負荷。 （3 分） 1、為增大光接收機的接收動態(tài)范圍，應(yīng)采用（ B ）電路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中不能傳輸HDB3碼的原因是（ A ） A 光 源 不 能 產(chǎn) 生 負 信 號 光 B.將出現(xiàn)長連“1”或長連“0” C.編碼器太復(fù)雜 D.碼率冗余度太大 3、 以工作波長屬于通信光纖窗口的是（ B ）。 A.632.8nm B.1310nm C.2000nm D.10.6 口 m 4、 在光纖通信系統(tǒng)中，EDFA以何種應(yīng)用形式可以顯著提高光接收機的靈 敏度（ A ） 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.作光中繼器使用 5、 STM－4 每秒可傳輸?shù)膸瑪?shù)是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 6、 STM-N —幀的字節(jié)數(shù)是(C )。 A.270其9 B.27^tNt9 C.27^tNt9 D.26PtN(9 7、 在光纖通信系統(tǒng)中，當需要保證在傳輸信道光的單向傳輸時，采用 ( B )。 D.光纖連接器 ) B.光纖的損耗和色散 D.光接收機的靈敏度 A.光衰減器 B.光隔離器 C.光耦合器 8、 決定光纖通信中繼距離的主要因素是( B A.光纖的型號 C.光發(fā)射機的輸出功率 9、 下列哪一個不是 SDH 網(wǎng)的特點( D ) A.具有全世界統(tǒng)一的接口標準 B. 大量運用軟件進行系統(tǒng)配置 的管理 C.復(fù)用映射結(jié)構(gòu)靈活 D.指針調(diào)整技術(shù)降低了設(shè)備復(fù)雜性 A.折射 10、將光限制在有包層的光纖纖芯中的作用原理是( B ) B.在包層折射邊界上的全內(nèi)反射 C. 纖芯一包層界面上的全內(nèi)反射 D.光纖塑料涂覆層的反射 6、光纖接續(xù)的主要方法有 :熔接法、粘接法 8、摻鉺光纖放大器應(yīng)用方式有:LA、PA、BA 10、 EDFA的泵浦結(jié)構(gòu)方式有：同向泵浦結(jié)構(gòu)、反向泵浦結(jié)構(gòu)，.雙向泵浦結(jié)構(gòu)。 11、 SDH 的主要復(fù)用步驟是:映射、定位、復(fù)用 12、 光中繼器實現(xiàn)方式有:光-電-光形式中繼器、光放大器 1、 根據(jù)傳輸方向上有無電場分量以及磁場分量，可將光電磁波傳播形式分成三類：一 為TEM波，二為TE波，三起TM波 2、 對于單模光纖來說，主要是材料色散和波導(dǎo)色散，而對于多模光纖來說，模式色散 占主要地位。 3、 光纖色散的測量方法有相移法、脈沖時延法、干涉法，光纖損耗的測量方法有插入 法、后向測量法。 4、激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個原因：一個是激光器的閾值電流隨溫度升高 而增大；另一個是外微分子量效率隨溫度升高而減小。 5、對 LD 的直接調(diào)制將導(dǎo)致激光器動態(tài)譜線增寬，限制光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容 量。 6、光纖通信系統(tǒng)中監(jiān)控信號的傳輸途徑有兩個，一個是在光纖中傳輸，另一個是通過 光纜中附加的金屬導(dǎo)線傳輸）。 7、 響應(yīng)度和量子效率都是描述光電檢測器光電轉(zhuǎn)換能力的一種物理量。 8、在數(shù)字接收機中，設(shè)置均衡濾波網(wǎng)絡(luò)的目的是消除碼間干擾，減小誤碼率。 9、數(shù)字光接收機最主要的性能指標是靈敏度和動態(tài)范圍。 10、APD 的雪崩放大效應(yīng)具有隨機性，由此產(chǎn)生的附加噪聲稱為倍增噪聲。 11、半導(dǎo)體激光器中光學(xué)諧振腔的作用是提供必要的光反饋以及進行頻率選擇。 12、耦合器的結(jié)構(gòu)有許多類型，其中比較實用的有光纖型、微器件型和波導(dǎo)型。 溫度對激光器的輸出光功率影響主要通過閾值電流和外微分量子效應(yīng)。 13、 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的兩種傳輸體制為準同步數(shù)字系列（PDH）和同步數(shù)字系列 （SDH。PDH有兩種基礎(chǔ)速率，一種是以1.544Mb/s為第一級基礎(chǔ)速率；另一種是以 2.048Mb/s 為第一級基礎(chǔ)速率。 14、 隔離器主要用在激光器或光放大器的后面，功能避免反射光返回到該器件致使性 能變壞。它的兩個主要參數(shù)是插入損耗和隔離度。 15、 SDH傳輸系統(tǒng)每秒傳送8000幀STM-16幀，則該系統(tǒng)的傳送速率為2.488Gbit/s 16、 STM-1可復(fù)用63個2M信號3個34M信號1個140M信號 17、 漸變型光纖中，不同的射線具有相同軸向速度的現(xiàn)象稱為自聚焦現(xiàn)象。 18、 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的抖動是指數(shù)字信號的有效瞬間與其理想時間位置的短時間偏 離。19、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼性能和抖動性能是系統(tǒng)傳輸性能的兩個主要指標。 20、 EDFA中光耦合器的主要作用是將輸入光信號和原泵浦光混合起來。 21、 EDFA噪聲系數(shù)的定義式為放大器的輸入信噪比/放大器的輸出信噪比 22、 常用的SDH設(shè)備有終端復(fù)用器、分插復(fù)用器和交叉連接設(shè)備等。 23、 WDM 系統(tǒng)主要有五部分組成：光發(fā)射機，光中繼放大器，光接收機，光監(jiān)控信 道，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。 24、 POH中常用的多址技術(shù)有三種：頻多址分（FDMA，時多址分（TDMA），碼分多 址（WDMA） 25、 電信網(wǎng)有兩大功能群：傳送功能群和控制功能群。 26、 光纖通信的目標是提高速率和增大容量。 27、 自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可分為兩大類，分別是通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)。 SDH環(huán)形網(wǎng)的一個突出優(yōu)點是具有自愈能力。 1、 在激光器中，光的放大是通過（A） A. 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實現(xiàn)的 光學(xué)諧振腔來實現(xiàn)的 C.泵浦光源來實現(xiàn)的 D.外加直流來實現(xiàn)的 2、 下列哪一項不是要求光接收機有動態(tài)接收范圍的原因?（ B ） A. 光纖的損耗可能發(fā)生變化 B.光源的輸出功率可能發(fā)生變化 C.系統(tǒng)可能傳輸多種業(yè)務(wù) D.光接收機可能工作在不同系統(tǒng)中 3、 光纖通信中光需要從光纖的主傳輸信道中取出一部分作為測試用時，需用（B） A. 光衰減器 光耦合器 C.光隔離器 D.光纖連接器 4、 使用連接器進行光纖連接時，如果接頭不連續(xù)時將會造成（D） A?光功率無法傳輸 光功率的菲涅耳反射 C.光功率的散射損耗 D.光功率的一部分散射損耗或以反射形式返回 rp.、¥片山 發(fā)送端 5、 在系統(tǒng)光發(fā)射機的調(diào)制器前附加一個擾碼器的作用是（A） A?保證傳輸?shù)耐该鞫?B?控制長串“1”和“0 ”的出現(xiàn) C.進行在線無碼監(jiān)測 D.解決基線漂移 6、下列關(guān)于交叉連接設(shè)備與交換機的說法正確的是（A） A. 兩者都能提供動態(tài)的通道連接 C.兩者通道連接變動時間相同 8、下列不是WDM的主要優(yōu)點是（D ） A.充分利用光纖的巨大資源 C.高度的組網(wǎng)靈活性，可靠性 B. 兩者輸入輸出都是單個用戶話路 D.兩者改變連接都由網(wǎng)管系統(tǒng)配置 B. 同時傳輸多種不同類型的信號 D.采用數(shù)字同步技術(shù)不必進行瑪型 調(diào)整 9、下列要實現(xiàn)OTDM解決的關(guān)鍵技術(shù)中不包括（D ） A.全光解復(fù)用技術(shù) C. 超短波脈沖光源 10、摻餌光纖的激光特性（A） A.由摻鉺元素決定 C. 由泵浦光源決定 B. 光時鐘提取技術(shù) D. 匹配技術(shù) 有石英光纖決定 D. 由入射光的工作波長決定 11、 下述有關(guān)光接收機靈敏度的表述不正確的是（ A） A.光接收機靈敏度描述了光接收機的最高誤碼率 B?光接收機靈敏度描述了最低接收平均光功率 C. 光接收機靈敏度描述了每個光脈沖中最低接收光子能量 D. 光接收機靈敏度描述了每個光脈沖中最低接收平均光子數(shù) 12、 光發(fā)射機的消光比，一般要求小于或等于（B） A.5％ B.10％ C.15％ D.20％ 13、 在誤碼性能參數(shù)中，嚴重誤碼秒（SES）的誤碼率門限值為（D） A.10-6 B.10-5 C.10-4 D.10-3 14、 日前采用的LD的結(jié)構(gòu)種類屬于（D） A. F-P腔激光器（法布里一珀羅諧振腔） B.單異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器 C.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器 D.雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器 15、 二次群PCM端機輸出端口的接口碼速率和碼型分別為（B） A.2.048 Mb/s，HDB3 B.8.448 Mb/s，HDB3 《光纖通信》期末考試試卷（A卷）第10頁共12頁 C．2.048 Mb/s，CMI D．8.448 Mb/s，CMI 16、 數(shù)字光接收機的靈敏度Pr=100微瓦，則為（A ） dBm。 A．-10 B．10 C．-20 D．-30 17、 WDH系統(tǒng)的單纖雙向傳輸方式可實現(xiàn)（C ）通信。 A.單工 B.雙工 C.全雙工 D.單工與雙工 18、 光孤子源主要有哪幾種（A） A. 摻鉺光纖孤子激光器、鎖模半導(dǎo)體激光器 B. 摻鉺光纖孤子激光器、窄纖譜半導(dǎo)體激光器 C. 鎖模半導(dǎo)體激光器、鎖模半導(dǎo)體激光器 D. 摻鉺光纖孤子激光器、信道頻率激光器 19、 前置放大器的三種類型中，屬于雙極型晶體管放大器的主要特點是（ A 。 A?輸入阻抗低 B.噪聲小 C.高頻特性較差 D?適用于低速率傳輸系統(tǒng) 20、 下列哪一個不是SDH網(wǎng)的特點（D ） A.具有全世界統(tǒng)一的接口標準 B.大量運用軟件進行系統(tǒng)配置的管理 C.復(fù)用映射結(jié)構(gòu)靈活 D.指針調(diào)整技術(shù)降低了設(shè)備復(fù)雜性 1、 光纜的基本型式有哪些 （ ABCD ） A.層絞式 B.骨架式 C.中心束管式 D.帶狀式 2、 光纜有哪些特性（ABCD A?拉力特性 B ?壓力特性C?彎曲特性 D?溫度特性 3、 下列哪項是光纖的光學(xué)特性 （ BC ） A.偏心度 B.折射率分布 C.模場直徑 D.帶寬 4、 模擬光纖傳輸系統(tǒng)目前使用的主要調(diào)制方式有（ ABC ） A.模擬基帶直接光強調(diào)制 B.模擬間接光強調(diào)制 C.頻分復(fù)用光強調(diào)制 D.方波頻率調(diào)制 5、 DFP激光器與FP激光器相比有（AB）的優(yōu)點 A.單縱模激光器 B.普線窄，動態(tài)普線好，線性好 C.普線寬 D.縱橫模數(shù)多 6、 PIN光電二極管的主要特性是（BCD） A.波長響應(yīng)特性 B.量子效率和光譜特性 C.響應(yīng)時間和頻率特性D.噪聲 7、 光接受機的噪聲主要來源是（CD） A.主放大器 B.光發(fā)射器 C.光檢測器 D.前置放大器 8、 光有源器件包括（ ABC ） A.光源 B.光放大器 C.光檢測器 D.光開關(guān) 9、 光開關(guān)可以分為（ AB） A.機械光開關(guān) B.固體光開關(guān) C.物理光開關(guān) D.電子光 開關(guān) 10、 通信網(wǎng)的發(fā)展方向是（ABC） A.數(shù)字化 B.綜合化 C.寬帶化 D.模擬化