光纤通信系统试题一

第一篇：光纤通信系统试题一

试卷一

一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分）

1．目前普遍采用的实用光纤通信系统是（）

A．相位调制直接检波通信系统B．频率调制直接检波通信系统

C．强度调制直接检波通信系统D．强度调制相干光检测通信系统

2．在目前光纤通信系统中应用最广的光纤是（A）。

A．石英系光纤B．石英芯、塑料包层光纤

C．多成分玻璃纤维D．塑料光纤

3．阶跃光纤中传导的基模是（B）

A．LP00B．LP01C．LP10D．LP11

4．石英光纤的最低损耗窗口是（）μm。

A．0.85B．1.55C．1.31D．1.33

5．光定向耦合器的作用是（）

A．把一路光分成两路光。

B．把两路光合成一路光。

C．把一路光分成两路光或把两路光合成一路光。

D．衰减光信号的大小。

6．在T＞0K时，下面说法正确的是：（）

A．高于费米能级的能级被电子占据的几率小于1/2。

B．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1/2。

C．高于费米能级的能级被电子占据的几率大于1/2。

D．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1。

7．对于光发射机的光源，说法正确的是（）

A．光源的输出光功率越大越好B．光源输出光功率不能过大

C．对光源的P-I曲线的线性要求不高D．可以使用任意发光波长的光源

8．关于光接收机的主放大器，说法正确的是：（）

A．增益大小可调B．位于均衡器之后

C．输出信号的峰峰值为几毫伏数量级D．位于前置放大器之前

9．用光纤传输监控信号时，脉冲调顶法属于（）

A．空分复用B．频分复用

C．时分复用D．码分复用

10．对于含有8个码元的一组码组10011101，若编为mB1C码，其结果是（）。

A．100111010B．100111011C．110011101D．01001110

1二、填空题（每小题1分，共10分）

11．在传播方向上有磁场分量但无电场分量的电磁波称为。

12．在光纤通信中，决定中继距离的主要因素是光纤的和。

13．光纤的是用来表示光纤捕捉光射线能力的物理量。

14．阶跃型光纤的单模传输的条件是

15．光衰减器可分为和两种。

16．激光器主要由激光物质、和激励源组成。

17．异质结半导体激光器的优点是加强了对的限制。

18．要产生光电效应，必须给PN结加上偏压。

19．APD二极管最大的特点是具有

20．中继器的作用是衰减的信号、恢复的波形，使光脉冲得到再生。

三、名词解释（每小题3分，共15分）

21．衬底辐射模

22．波导色散

23．光纤连接器

24．粒子数反转

25．光电检测器的响应时间

四、简答题（每小题5分，共20分）

26．什么是光接收机的灵敏度？若用分贝毫瓦来表示，其定义式是怎样的？

27．简述光隔离器的工作原理

28．简述半导体的光电效应。

29．简述抖动性能的定义及描述方法。

五、画图题（第30小题5分，第31、32小题各10分，共25分）

30．画出LED数字信号内调制原理图。

31．画出光纤数字通信系统的示意方框图。

32．画出外加正向偏压后P-N结的能带分布。

六、计算题（每小题10分，共20分）

33．在阶跃型光纤中，纤芯的折射指数为n1=1.50，包层的折射指数为n2=1.47。

（1）光纤放置在空气中，求数值孔径：

（2）光纤浸在水中（n0=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角。

34．已知光纤通信系统光纤损耗为0.6dB/km，有6个接头，平均每个接头损耗为0.15 dB，光源入纤功率为–4dBm，接收机灵敏度为–52 dBm，设备富余量为6dB，求最大中继距离为多少？

第二篇：光纤通信系统试题二

试卷二

一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分）

1．单模光纤的直径约为（）

A．4~10μmB．10~20μmC．15~20μmD．50μm

2．薄膜波导中要保证单模传输，则波长λ0必须满足的条件是()

A．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE1)B．λC(TM1)＜λ0＜λC(TE1)

C．λC(TM0)＜λ0＜λC(TE0)D．λC(TE0)＜λ0＜λC(TM0)

3．与光纤归一化频率无关的参数是：（）。

A．纤芯半径aB．纤芯的折射率n1

C．包层的折射率n2D．包层的半径b

4．关于渐变型光纤的本地数值孔径，下列说法正确的是：（）

A．沿着纤芯半径方向，本地数值越来越小。

B．沿着纤芯半径方向，本地数值越来越大。

D．沿着纤芯半径方向，本地数值保持不变。

C．在纤芯和包层的交界面上本地数值孔径最大。

5．目前常用的光衰减器主要是采用金属蒸发膜来（）光能，从而进行光衰减。

A．散射B．吸收C．反射D．会聚

6．电子从低能级到高能级的过程发生在（）

A．自发辐射B．受激辐射

C．受激跃迁D．以上答案都不正确

7．关于半导体激光器，说法正确的是（）

A．只能发激光B．只能发荧光

C．工作特性与温度无关D．转化效率与阈值电流有关

8．光发射机不具备的功能是（）。

A．解码B．编码

C．扰码D．解扰

9．监控系统中的副控站（）。

A．不能发送信息B．不能采集信息

C．可收集其它被控站的信息D．可以发送控制指令

10．对于含有8个码元的一组码组10011101，若编为mB1P码，其结果是（）。

A．100111010B．100111011C．110011101D．010011101

二、填空题（每小题1分，共10分）

11．在传播方向上有电场分量但无磁场分量的电磁波称为

12．所谓“导波截止”是指条件被破坏，产生衬底辐射模。

13．用导波的14．光缆是由缆芯、和外护层组成。

15．光隔离器的基本原理是

16．半导体中原子最外层电子的轨道相互重叠，使得其能级不是分立的而是一个

17．扰码的主要作用是。

18．光子的能量为hf，半导体光电材料的禁带宽度是Eg，若要能产生光电流，则必须要

19．光接收机的前置放大器要求是具有

20．抖动的程度多用数字周期来表示，即用符号

三、名词解释（每小题3分，共15分）

21．敷层辐射模

22．材料色散

23．光强

24．激光器的阈值电流

25．光电检测器的量子效率

四、简答题（每小题5分，共20分）

26．薄膜波导中导波是怎样形成的?

27．简述激光产生的过程。

28．光接收机噪声的主要来源有哪些？

29．光纤通信中选择线路传输码型的主要要求是什么？

五、画图题（第30小题5分，第31、32小题各10分，共25分）

30．画出下凹型单模光纤折射率分布的示意图。

31．画出光纤式定向耦合器的结构示意图。

32．画出光发射机的原理方框图。

六、计算题（每小题10分，共20分）

33．阶跃型光纤，若n1=1.50，n2=1.48，传输的光波波长λ0=1.3μm。

（1）求相对折射率指数差△。50

（2）若要保证光纤单模传输，光纤半径a应取多大？

33．已知某光纤通信系统的光纤损耗为0.4 dB/km，光纤接头平均损耗为0.1 dB/km，光源入纤功率为-8dBm，系统的最大无中继传输距离为60km。系统的富余度为7dB，求光接收机灵敏度为多少dBm？

第三篇：光纤通信系统

第一章

1、实现光纤通信的关键器件与技术是什么？

答：（1）低损耗、宽带宽的光纤。

（2）高可靠性、长寿命的光源及高响应的光检测器件。

（3）光测量及光纤连接技术。

2、光纤通信使用光源的波长范围是什么？

答：在近红外区内，即0.8~1.8um。

第二章

5、光纤的损耗机理及危害是什么？

答：损耗机理：主要有吸收损耗、散射损耗及辐射损耗。

吸收损耗与光纤材料有关。散射损耗与光纤材料及光波导中的结构缺陷、非线性效应有关，这两种损耗是光纤材料固有的。辐射损耗则与光纤几何形状的扰动有关。

危害：由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小。光纤损耗是光纤传输系统中中继距离的主要限制因素之一。

6、光纤的色散机理及危害是什么？

答：色散机理：由于光纤中所传信号的不用频率成分或不同模式成分，在传播的过程中因群速度不同互相散开，并且造成它们到达光纤终端的时间各不相同，从而引起传输信号波形失真、脉冲展宽。光线的色散，主要有材料色散、波导色散和模式色散。

危害：由于信号的各频率成分和各模式成分的传输速度不同，当它在光纤中传输一定的距离后，将互相散开，致使光脉冲展宽。若脉冲展宽过大将会造成码间干扰，从而使误码率增加，通信质量下降。由于脉冲宽度与频带宽度成反比，脉冲展宽越大，表示带宽能力越小。

7、光缆的主要结构是什么？答：光纤芯线、护套和加强部件。

第三章

3、半导体激光器发光的基本条件是什么？

答：向半导体P-N结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡输出激光。

4、能级跃迁有那几种形式？

答：热跃迁、光跃迁（自发发射、受激辐射、受激吸收）。

5、半导体激光器的工作电压是正向还是反向？

答：正向。

8、比较半导体激光器和发光二极管的异同。

答：不同之处：(1)工作原理不同，半导体激光器是受激辐射，再利用谐振腔的正反馈。而发光二极管是自发辐射，不需要光学谐振腔，没有阈值。(2)发光二极管工艺简单、成本低、可靠性好。适用于短距离、低码速的数字光纤通信系统，或者是模拟光纤通信系统。半导体激光器适用于长距离大容量的光纤通信系统。

相同之处：使用的半导体材料相同，结构相似。

11、光电探测器的主要特性是什么？

答：（1）要有高的光电转化效率，或者具有高的增益因子。

（2）对应于使用波长的光波，要有高的灵敏度，即响应度要高。

（3）要有足够宽的带宽，即检测器输出的电信号能不失真地反映出接受的光信号。

（4）要求稳定、可靠、便宜。

12、光电探测器的工作电压是正向还是反向？

答：反向。

16、试说明APD和PIN在性能上的主要区别。

答：PIN光电二极管响应频率高，可高达10GHZ，响应速度快，供电电压低，工作十分稳定。

APD雪崩二极管灵敏度高，响应快，但需要上百伏的工作电压，而且性能和入射光功率有关，当入射光功率大时，增益引起的噪声大，带来电流失真。

17、无源光器件的种类有哪些？

答：无源光器件大致可分为连接用的部件和功能性部件两大类。

连接用的部件有各种光连接器，它们不仅可用做光纤和光纤的连接，而且还可以组成功能部件及设备的一部分，用于部件（设备）和光纤、或部件（设备）和部件（设备）的连接。

功能性部件有分路器、耦合器、光分波合波器、光衰减器、光开关和光隔离器等，它们主要用于光的分路、耦合、复用、衰减、开关、防反射等方面。

第四章

1、数字信号调制半导体激光器时，直流偏置应如何设置？

2、数字信号调制发光二极管时，直流偏置应如何设置？

4、在数字光纤通信中，线路编码的基本要求是什么？

答：（1）要便于在不中断通信业务的条件下进行误码检测，这就要求码型有一定的规律性。

（2）码率增加要少，如码速提高过多，会使系统信噪比因带宽增大而减小，这对于高次群系统特别重要。

（3）尽量减少码流中连0、连1码的个数，便于定时信号的提取。

（4）要有利于减少码流的基线漂移，即要求码流中的“1”、“0”码分布均匀，否则不利于接收端的再生判决。

（5）接收端将线路码还原后，误码增值要小。

（6）电路简单，体积小，耗电少。

6、现有码流信号为***011110110，采用8B1P编码方式，请分别给出P为奇校验码和偶校验码时的码流信号。

（1）P为奇校验码：

8B码***011110110

8B1P码 ***101111101101

（2）P为偶校验码：

8B1P码 ***1001111011007、现有码流信号为***011110110，采用4B1C编码方式，请给出编码后的码流信号。4B码***011110110

4B1C码******

10、SDH帧结构可分为哪几个部分？

答：（1）段开销。（2）信息载荷。（3）管理单元指针。

17、数字光接收机的主要性能指标是什么？

答：（1）光接收机的灵敏度。（2）光接收机的噪声。（3）数字光接收机的误码率。（4）模拟光接收机的性噪比。（5）动态范围。（6）抖动。

18、设计数字光纤通信系统的中继距离时，应该考虑哪些因素？

答：（1）发射光功率。（2）光接收机灵敏度。（3）光纤的每公里损耗。（4）光纤的色散。

第五章

1、什么叫做基带—光强调制？

答：模拟信号没有经过任何电的调制就是基带信号如电视信号。基带信号直接对光源进行强度调制就称为基带—光强调制。

2、什么叫做副载波调幅—光强调制？

答：原始的电信号先对某一电载波进行调幅，然后再对光源进行调制。

3、什么叫做副载波调频—光强调制？

答：原始的电信号先对某一电载波调频，然后再对光源调制。

4、什么叫做脉冲调制—光强调制？

答：首先用原始的模拟信号对脉冲副载波进行预调制，然后再对光源进行强度调制。

8、什么叫做调幅频分多路技术？

答：首先将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行残留边带调幅，组成频分多路信号，然后对光源进行强度调制。

9、什么叫做调频频分多路技术？

答：首先是将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行调频，组成频分多路信号，再对光源进行强度调制。

10、什么叫做副载波复用（SCM）技术？

答：将数字视频基带信号对各自的副载波进行调制（如FSK、PSK、QAM等），组成频分多路信号，再对光源进行强度调制。

第六章

1、EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方式？

答：工作原理：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是亚稳态，处于中间能级，能级3代表激发态，能量最高，当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2。如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态铒离子尽可能跃迁到激发态。

应用方式：线路放大、接收端前路放大、发射端放大。

3、EDFA的基本种类有哪些？

答：线路放大器、前置放大器、功率放大器。

4、半导体激光放大器的种类有几种？主要原理分别是什么？

答：FP型（FPA）和行波型（TWA）

FPA：两端的发射系数较高，在两端面间产生正反馈谐振放大，因此要求输入信号与FP腔间有严格的频率匹配。在略低于阈值电流偏置时，设单次通过的增益为Gs，放大器的内增益可达20~30dB。只有靠近阈值时才能获得高增益。由于FPA的高度谐振性，它必然是一个窄带放大器。

TWA：虽然也是与FPA一样的LD芯片构成，但其端面反射系数要低得多。只有当端面的反射系数为零时才能被称作行波放大器。而实际情况下，只能说只能说工作在接近行波状态。

第七章

1、什么是波分复用系统？

答：为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器），将不同规定波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤进行传输，在接收端再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看做互相独立，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

2、WDM技术的主要特点是什么？

答：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍。

（2）使N个波长复用起来在单模光纤中传输，在大容量长途传输时可以大量节约光纤。另外，对于早期安装的芯数不多的电缆，芯数较少，利用波分复用不必对原有系统作较大的改动即可比较方便的进行扩容。

（3）由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，以及PDH信号和SDH信号的综合与分离。

（4）波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关。一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，ATM、IP或者将来有可能出现的信号。WDM系统完成的是透明传输，对于“业务”层信号来说，WDM的每个波长就像“虚拟”的光纤一样。

（5）在网络扩充和发展中，是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务的方便手段，增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。

（6）利用WDM技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。

（7）在国家骨干网的传输中，EDFA的应用可以大大减少长途干线系统SDH中继器的数目，从而减少成本。距离越长，节省成本就越多。

5、光频分复用系统和光波分复用系统的区别是什么？

答：在波分复用系统中，合波器与分波器实质上是一个光波的滤波器，它们是在光波波段上将各信道的光波分隔出来。但是，这种光波的滤波器实际上做出来的通带较宽，因而两个光源间的波长间隔不能靠的太近，所以光波的频带利用率较差。

光频分复用系统在方案上恰恰避开了上述弱点，不在光波波段上将各信道分开，而在较低的波段上用电的滤波器将各信道分开。显然，这个频段上电的滤波器的选择性能要较光波器件好得多。因而，在这种复用系统中相邻信道的间隔就可取得小。所以，同样带宽的光纤就可容纳更多的信道。

第八章

1、简述什么是光交换？

答：光交换机中交换的信息是光信息，速率高，能抗电干扰，提供大的带宽，能够实现透明技术，便于扩展业务。很适合于高速、宽带系统。

2、光交换系统分类有几种？分别是哪些？

答：3种。空分光交换、时分光交换和波分光交换。

3、在全光网络的中间节点中，为什么要进行波长转换？

答：为了适应相应波长的信息传输模式，需要把携带有信息的一定波长信号通过处理，转载到另外一个波长上去。

4、波长转换技术主要有哪几种？

答：光/电/光波长转换技术、全光波长转换技术。

5、什么是光孤子通信？

答：光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性效应导致对光脉冲的压缩，可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件下，光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，其传输容量比当今最好的通信系统高出1~2个数量级，中继距离可达几百公里，它被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一。

6、什么是相干光通信技术？

答：在发送端，采用外光调制方式将信号以调幅、调相或调频的方式调制到光载波上，再经光匹配器送入光纤中传输。当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进行相干混合，然后由探测器进行探测。

第四篇：光纤通信试题（范文模版）

光通信填空题（红字为答案）

1．电信网络常用的拓扑形式有，。

2．香农（Shannon）公式为。

3．华裔科学家被称为光纤通信之父，在于他对石英玻璃导光特性的突破性研究。有人把年称为光纤通信元年。

4．写出光的波长、频率、速度三者间的关系。

5．写出频率与周期的关系。

6．写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。

7．可见光在真空中的波长范围是：。

8．光在水中的折射率为。

10．光由光密媒质n1向光疏媒质n2传播时，全反射角为θIC=。

11．光子的能量与其频率的关系为EP =。

12．光子的波长（纳米）与其能量（电子伏特）的关系为：。

13．裸光纤通常包括3个部分，为：。

14．光纤包层的直径为。

15．单模光纤的纤芯的直径约为。

16．相对折射率Δ定义为。

17．多模光纤的相对折射率Δ通常为：。

18．单模光纤的相对折射率Δ通常为：。

19．数值孔径NA与纤芯和包层折射率n1、n2的关系：NA=。

20．数值孔径NA的物理意义是：。

21．数值孔径NA与相对折射率Δ的关系：NA=。

22．光纤通信的三个透光窗口的波长分别是。。

24．单位长度的光纤的衰减A的定义是： A(dB/km)=。

25．归一化截止频率V与纤芯直径、波长及折射率的关系是V=。

30．光纤色度色散参数D（λ）的定义式：（它与脉冲展宽Δtchrom、光纤长度L、谱线宽度Δλ的关系为： D（λ）=。

31．写出偏振模色散的脉冲展宽ΔtPMD与偏振模色散系数DPMD及光纤长度L的关系为：

ΔtPMD =。

32． 比特率的定义为：。

35．解决模式色散的最好方法是：。

36．带宽BW(Gbps)与脉冲展宽Δt（ns）的简单关系为 ：BW(Gbps)=。

38．相速度是如何定义的？vphase = ω / β.39．群速度是如何定义的？vgroup = dω /d β.40．信号的能量是以哪种速度传输的？能超过光速吗？群速度、不能。

41．“光纤的光能仅仅在纤芯中传播”，这种说法对吗？不对。

42．当V值减小到 2.405时，光纤中仅仅由基模存在(即LP01)，其他模式均截止。

43．光纤通信为什么不使用可见光作光源？硅光纤透光窗口均在近红外。用可见光时衰减和色散都很严重。

44．可见光能否在通常的单模光纤中传播？可以，但衰减大，且通常的单模光纤对可见光已不是单模的。

45．在普通硅光纤中，零色散波长为1310nm.46．对光纤进行色度色散补偿可使用的方法有色散补偿光纤（DCF）和色散补偿光栅（DCG）。

47．如果任何频率的光在光纤中的传播速度均相同，还会产生色度色散吗？不会。

48．偏振模色散（PMD）难以补偿的原因在于该色散是随时间随机变化的。

48．什么是菲涅耳公式？它用一组方程描述了电磁波在平面界面的传播规律（透射波和反射波的幅度位相变化规律。

49．什么是MFD？模场直径。

50．什么是光的非线性效应？光的传播特性对光功率（强度）的依赖性。

51．什么叫光孤立子？对它的研究有什么意义？

可保持形状和宽度稳定不变的光脉冲。有望在长距离传输时克服色散（特别是偏振模色散）。

52．什么叫四波混合？它在通信中有什么危害？应该怎样克服？

在波分复用（WDM）时，当三个光波（电磁波）在光纤中传播时，由于非线性效应，会产生第四个光波，它的频率与前三个光波非常接近，造

成信息光的能量损失和“串音”。

使用非零色散偏移光纤可以减小其危害。

53．在所铺设的光纤中，绝大多数（约90%）为单模光纤，光纤中的信息形式主要是数字信息。

54．光纤由预制棒拉制成。

55．光缆是在裸光纤外加上缓冲管、加固件和外套组成。

56．光纤的连接分为熔接和连接器（插头）连接两种，熔接的损耗一般在0.1dB以下，插接的平均损耗在0.25dB左右。

57．目前大量使用的连接器为ST、SC、FC。

58．测量光功率的仪器是光功率计（PM），它是使用最广泛的光通信仪器。

59．光时域反射仪（OTDR），又称光雷达，主要用于光纤故障定位。

60．测量光链路的误码率要使用误码测量仪。

61．G．652光纤常规单模光纤，1310nm 处零色散。

62．G．653光纤色散位移光纤，1550nm处零色散，且损耗最小。

63．G．654光纤G.653的改进型，1310nm 处零色散，损耗更小，可用于海底光缆。

64．G．655光纤改进的色散位移光纤，非零色散，用于波分复用。

65．瑞利散射：由硅材料固有的非均匀性引起的光传播方向的改变，它造成的损耗的理论极限是0.149dB/km

66．受激散射：出射波对于入射波发生频率改变（属非线性效应）。主要有两种：受激拉曼散射和受激布里渊散射。其原理可用于光放大。

67．光与物质作用的三种形式是：吸收、自发辐射、受激辐射。

68．能够产生激光的基本条件是：实现粒子数反转和光学谐振腔。

69．谐振腔中的驻波条件为：λ= 2nL/q ,其中L为谐振腔长度，q为整数。不同的q取值可对应于不同的纵模。

70．实用的半导体激光器均为异质结，即PN结由不同的半导体材料制成。

71．对于半导体激光器，当电流达到某一值时，开始产生激光，并使输出光功率急剧增加，该电流称为阈值电流。

72．激光器的阈值电流应越小越好，目前好的激光器的阈值电流在10mA以下。

73．当温度增加时，对同样的输入电流，输出的光功率减小。

74．分布反馈式激光器（DFB-LD）的谐振腔带有光栅结构，能够产生单纵模激光。

75．激光器的有源区做的非常小时（纳米量级），可大大改善激光器的性能和效率，这种结构称为量子阱。

76．激光器激活区辐射的光子数与注入载流子数之比称为激光器的内部量子效率。

77．常用的光电检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。

78．PIN 中的I 表示本征半导体。

79．光电检测器的响应度定义为：R=I / P。其中I为检测器输出电流，P为入射光功率。

80．响应度和光波长成正比。

81．保持一定的误码率所需要接收的最小光功率称为接收器的灵敏度，通常其范围是-30至-45 dBm.82．在没有光照时，检测器输出的微小电流称为：暗电流。

83．无源光器件主要包括：光连接器、光衰减器、光耦合器、光隔离器、光环行器、光开关等。

84．无源光器件的制作技术通常可分为光纤型、光波导型、微镜片型三种。

85．解波分复用的基本元件为光栅。它是一种可对光波进行空间周期性阻挡的光学元件。

86．在实际光通信中，目前使用的调制方法均为光强度调制，又称直接检波调制。

87．直接检波调制又可分为内调制和外调制两种，在高速大容量系统应采用外调制。

88．当光信号衰减后需要用重发器（再生器），将信号增强，3R重发器首先对光信号进行O/E转换。然后将电信号进行放大，并对信号进行整形和再定时，最后进行E /O转换。

89．使用光放大器对信号放大，不需要对信号作O/E、E /O转换。

90．光放大器通常有半导体光放大器和光纤放大器两种。

91．掺铒光纤放大器工作的波长范围约为1500nm至1600nm。它是一种宽带放大器。

92．掺铒光纤放大器的信号能量是由泵激光器提供的，它的波长为980nm。泵激光和信号激光的能量转换是在掺铒光纤中进行的。

93．按照国际标准，密集波分复用（DWDM）的频率间隔为100GHz, 相当于0.8nm.94．在脉冲序列中连“0”码后出现的“1”码，脉冲明显变小，这种现象称为码型效应，产生该效应的原因是由于激光器的电光延迟。用过调制补偿可以解决该效应。

95．光电检测器的噪声主要包括量子噪声、暗电流噪声、热噪声、放大器噪声。

96．光纤通信线路编码的原则是：1）直流分量相对稳定，利于判决识别；2）限制长串的“1”或“0”码，便于时钟提取；3）有一定的冗余码由于管理。

97．PDH的含义为准同步数字体系。

98．SDH的含义为同步数字体系。

99．PDH的主要缺点是：1）世界标准不统一。2）光接口不统一。3)采用准同步复用，上下路不方便。4）网络管理能力弱，主要面向话音业务。100．PDH的最基本传送模块是STM-1，其速率为155.520MHz.

第五篇：光纤通信技术试题

1．什么是弱导波光纤？为什么标量近似解法只适用于弱导波光纤？

2.请简述阶跃型折射率分布光纤和梯度型折射率分布光纤的不同导光原理 3．试证明：阶跃型光纤的数值孔径为什么等于最大射入角的正弦？ 4.数值孔径的定义是什么？请用公式推导出其计算式：NAn12

5.光纤色散有哪几种？它们分别与哪些因素有关？

6.为什么说采用渐变型光纤可以减少光纤中的模式色散？ 7.如何解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散？

8.光与物质间的作用有哪三种基本过程？说明各具有什么特点？ 9．什么是激光器的阈值条件？ 10.简述半导体的光电效应？ 11.光纤通信系统都有哪些噪声？

12．请写出费米分布函数的表达式，并说明式中各符号的含义。13．什么是量子噪声？形成这一噪声的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪声？它是如何产生的？ 15．请写出误码率的三种性能分类及定义。

16.什么是接收灵敏度和动态范围，它们之间的表示式是什么？ 17．什么是码间干扰？其产生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它们之间的区别是什么？ 19．请用公式推导出串联系统总的故障率等于各部件故障率之和。20.抖动容限的指标有几种？并说明其含义？ 21．光波分复用通信技术的特点有哪些？ 光纤WDM与同轴电缆FDM技术不同点有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯频率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理论上，光通信中的克尔效应能够引起哪些不同的非线性效应? 26 简述光纤通信中激光器直接调制的定义、用途和特点。

27什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？ 28分别说明G.652G.653光纤的性能及应用。

1.当光纤中纤芯折射率n1略高于包层折射率n2，它们的差别极小时，这种光纤为弱导波光纤。在弱导波光纤中，由于

n21，在光纤中形成导波时，光射线的入射角θ1应满足的n11全反射条件为90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱导波光纤中，光射线几n1乎与光纤轴平行。从波动理论讲，导波是均匀平面波，即E和H与传播方向（光射线指向）垂直，故弱导波光纤中的E和H分布是近似TEM波。其横向场的极化方向不变。由于E（或H）近似在横截面上，且空间指向基本不变，这样就可把一个大小和方向都沿传输方向变化的E（或H）变为沿传输方向其方向不变的标量E（或H），它将满足标量的亥姆霍兹方程，进而求出弱导波光纤的近似解，这种方法称为标量近似解法。2.阶跃光纤中入射光线在纤芯和包层分界面上发生全反射，从而在纤芯中沿之字形的曲折路径前进，实现光的传输。

非均匀光纤中入射光线按折射定律在纤芯中传输到某一点时发生全反射，折向光纤轴线，从而以曲线形式在光纤中传输。

3．当光射线从空气射向光纤端面时，发生折射，满足折射定律n0sin=n1sinz，此光线在纤芯中沿z角方向前进，此光线若能在纤芯中传输，则需满足全反射条件，即

1≥CSin1n2nsin1≥2，又因为θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin=n1sinz=

222n1sin1n11sin21≤n12n2，由此可见，有sinmax=n1n2，只要光射线的射入角≤max，此光线就可在纤芯中形成导波，也即这些光线被光纤捕捉到了。而反映这种捕捉光线能力的物理量就定义为数值孔径，所以数值孔径等于最大射入角的正弦。4.数值孔径是用来表示光纤收集光线的能力的。NAn0sinφmax

见教材P30，图2-6 n0sinφn1sinθt

θt90θi

若发生全反射，θi至少应等于θC，所以θt90θC，此时对应入射角φmax，NAn0sinφmaxn1cosθ2n12n2 因为  22n1Cn11sin2θCn11(n222)n12n2 n1 所以 NAn12

5.光纤的色散有材料色散、波导色散和模式色散。

材料色散由光纤材料的折射率随频率的变化而变化引起的。

波导色散由模式本身的群速度随频率的变化而变化引起的。

模式色散由光纤中的各模式之间的群速度不同而引起的。6.渐变型光纤纤芯折射率随 r的增加按一定规律减小，即n1(r),则就有可能使芯子中的不同射线以同样的轴向速度前进，产生自聚焦现象，从而减小光纤中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成份的群速不同引起的色散。

波导色散是对于光纤某一模式而言，在不同的频率下，相位常数β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自发辐射、受激辐射、受激吸收

自发辐射：可自发光，是非相干光，不受外界影响。

受激辐射：吸收外来光子能量，发相干光，产生全同光子，产生光放大。

受激吸收：吸收外来光子能量，不发光。

9.为了补偿激光器内光学谐振腔存在的损耗，使激光器维持稳定的激光输出需要满足的振幅平衡条件，就是阈值条件。10.光照射到半导体的P-N结上，使半导体材料中价带电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，总称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的共同作用下，在外电路中出现光电流，这就实现了输出电信号随输入光信号变化的光电转换作用。11.量子噪声，光电检测器噪声、雪崩管倍增噪声，光接收机中的热噪声，晶体管噪声。12.f(E)=11e(EEf)/KT

式中f(E)——费米分布函数，即能量为E的能级被一个电子占据的几率。E——某一能级的能量值。K——波尔兹曼常数，K=1.38×10

2

3J/K T——绝对温度 Ef——费米能级

13.由于光波的传播是由大量光子传播来进行的。这样大量的光量子其相位和幅度都是随机的。因此，光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数是在一个统计平均值附近浮动，因而产生了噪声。这就是量子噪声，这就是量子噪声，这也是量子噪声的形成原因。

14.高速率的激光器，其谱线呈现多纵模谱线特性，而且各谱线的能量呈现随机分配。因而单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经光纤传输之后，发生不同的延时，在接收端造成脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈现随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到取样信号就会有强度起伏，至此引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声，这也是模分配噪声产生的原因。

15.劣化分：1分钟的误码率劣于1×10严重误码秒：1分钟内误码率劣于1×10

6。

3误码秒：1秒内出现误码。

16.所谓接收灵敏度是指满足给定误码率（BER）的条件下，光端机光接口R的最小平均光功率电平值。

所谓动态范围是指在满足给定误码率的条件下，光端机输入连接器R点能够接收的最大功率电平值LR与最小功率电平值LR（即接收灵敏度）之差。'DL'RLR

17.由于激光器发出的光波是由许多根线谱构成，而每根谱线的传播速度不同，因而前后错开，使合成的波形的宽度展宽，出现拖尾，造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象称为码间干扰。这也是码间干扰产生的原因。

18．可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。可靠性对产品做出了定性的 分析，它反映了总的性能，可靠度对产品做出了定量的分析，它反映出一种数量特性。

19.若光纤数字通信系统由几个部分串联而成，系统的可靠度 表示为：

RSR1R2Rn

式中R1，R2，·······Rn分别是串联系统中n个部分的可靠度。

RSeStR1R2Rn =e1te2tent =e(12n)t

S12ni1ni

由上式可见，系统总的故障率等于各串联部件故障率之和。

20.抖动容限的指标分为输入抖动容限和无输入抖动时的最大输出抖动容限。

输入抖动容限是指光纤通信系统（或设备）允许输入脉冲存在抖动的范围。

无输入抖动时的最大输出抖动容限是指输入信号无抖动的情况下，光纤通信系统（或设备）输出信号的抖动范围。

21.①光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高

②不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输

③提高光纤的频带利用率

④可更灵活地进行光纤通信组网 ⑤存在插入损耗和串光问题

22⑴传输媒质不同，WDM系统是光信号上的频率分割，同轴系统是电信号上的频率分割利用。

⑵在每个通路上，同轴电缆系统传输的是模拟信号4kHz语音信号，而WDM系统目前每个波长通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的数字信号系统。

23当一定强度的光入射到光纤中时，会引起光纤材料的分子振动，低频边带称斯托克斯线，高频边带称反斯托克斯线，前者强度强于后者，两者之间的频差称为斯托克斯频率

24当两个频率间隔恰好为斯托克斯频率的光波同时入射到光纤时，低频波将获得光增益，高频波将衰减，高频波的能量将转移到低频波上，这就是所谓的受激拉曼散射(SRS)。

25在理论上，克尔效应能够引起下面三种不同的非线性效应，即自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)。

26直接调制：即直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小，改变激光器输出光波的强弱，又称为内调制。传统的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系统使用的LED或LD光源基本上采用的都是这种调制方式。直接调制方式的特点是，输出功率正比于调制电流，简单、损耗小、成本低。一般情况下，在常规G.652光纤上使用时，传输距离≤100km，传输速率≤2.5Gbit/s。

27由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。28 G.652称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤其性能特点是：(1)在1310nm波长处的色散为零。

(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm²km)。

(3)这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。G.652光纤是当前使用最为广泛的光纤。G.653 称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合于长距离单信道光纤通信系统。