光纤通信技术模拟试题

第一篇：光纤通信技术模拟试题

《光纤通信技术》模拟试题

一、填空（共10题，每题3分）

1、目前，实用光纤的三个低损耗窗口在、、附近。

2、在非均匀光纤中，处的折射率最大，因而此处的达到最大值，即表示该点捕捉光线的能力最。

3、导波的径向归一化相位常数U是表明，而波导的径向归一化衰减常数W是表明。

4、激活物质是指。

5、接收灵敏度的定义是。

6、网络节点接口是指。

7、光波分复用是指。

8、光纤数字传输系统的抖动定义是，抖动的程度目前大多用来表示，其符号为。

9、掺饵光纤放大器的工作波长范围在，与光纤的窗口一致。

10、现有接入MSTP平台的多业务包括、和以太网业务。

二、选择题：（共5题，每题2分）

1、反射定律表明了和之间的关系。

（a）入射波、反射波（b）反射波、入射波

(c)折射波、反射波(d)入射波、折射波

2、非零色散单模光纤的零色散点1.55μm.，而且色散值较。

（a）等于、大（b）不等于、小(c)趋于、大(d)等于、小

3、EDFA的功率增益与和等因素有关。

（a）光纤色散、光滤波器带宽（b）泵浦光功率、光纤长度

(c)光纤时延、隔离器带宽(d)光纤衰减、工作频率

4、激光器的P-I曲线随温度的变化而变化，从而导致

（a）波长（b）谱宽(c)输出光功率(d)频率啁啾

5、是指复用器与中继器之间、中继器与中继器之间传输线路。

（a）通道（b）耗尽层(c)复用段(d)再生段

三、画图题：（共1题，每题10分）

1、请画出用LD管进行数字信号内调制原理图

四、问答题（共1题，每题15分）

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？

五、计算题：（共3题,共35分）

1、.已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=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

2、已知光功率为2.4mw，光波频率为1015Hz,求单位时间传播的光子数。

3、有622Mbit/s速率的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB。采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？

《光纤通信技术》模拟试题答案

一、填空（30分）

1、0.85μm、1.31μm、1.55μm、1.55μm2、r=0,本地数值孔径，强

3、在纤芯中，导波沿径向场的分布规律，在纤芯包层中，场的衰减规律

4、可以处于粒子数反转分布状态的物质

5、在保证接收机达到给定的误码率或信噪比指标条件下，光接收机所需要的最低的输入平均光功率Pmin。

6、表示网络节点之间的接口

7、将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一跟光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。

8、数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离，数字周期，UI9、1．53～1.56μm,最小衰减

10、ATM和TDM业

二、选择题（10分））

1、a；

2、b；

3、b；

4、c;

5、d.三、画图题：（10分）

见教材P98 图4-1（c）

四、见教材p22（15分）

五、计算题：（共35分）

1、（1）NAn121.520.010.2（10分）

（2）Vk0n1a220.012π1.5108.9 1.5

（3）NAn0sinφmaxsinφmax

0.2sinφmax

φφmax11.5

p2.41032、n3.621015个（10分）3415hf6.62510103、LPTPR2ACPdME2.33821555.4km AfAsMC0.30.10.1

1060.115106

46.2kmLDBD62222

最大中继距离为46.2km。（15分）

第二篇：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。

第三篇：光纤通信技术试题及答案

试题1

《光纤通信技术》综合测试1

一、(20分)填空题：光纤通信的主要优点有、、、、和。2光纤的数值孔径是表示定义式为。光纤损耗的理论极限值是由和一起构成的。

4激光器由、和三部分组成。

5光复用技术有：技术、技术、技

术、技术和技术。光接收机的主要指标是和。

二、（30分）选择题：目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：[] A B C D 0.850.800.850.80、1.20、1.51、1.31、1.20、1.80、1.80、1.55、1.70 ；；。下面说法正确的是：[]

A 光纤通信只能用于数字通信，不能用于模拟通信；

B 光纤通信不能用于数字通信，只能用于模拟通信；

C 光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信；

D 光纤通信不能用于数字通信，也不能用于模拟通信。下面说法正确的是：[]

A 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为包层、纤芯和涂覆层；

B 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层和涂覆层；

C 光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为纤芯和涂覆层；

D 光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为包层和涂覆层。

4下面说法正确的是：[]

A 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；

B 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；

C 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；

D 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。下面说法正确的是：[]

A 多模光纤指的是传输多路信号；

B 多模光纤可传输多种模式；

C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤；

D 多模光纤只能传输高次模。光纤的连接分为：[]

A 固定连接和永久性连接；

B 固定连接和熔连接；

C 固定连接和活动连接；

D 粘连接和熔连接。光合波器是：[]

A 将多个光波信号合成一个光波信号在一根光纤中传输；

B 将多路光信号合并成一路光信号在光纤中传输；

C 将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输；

D 将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输。前向泵浦掺铒光纤放大器是：[]

A 表示泵浦光比信号光稍前进入掺铒光纤；

B 表示两个泵浦光从两个相同方向进入掺铒光纤；

C 表示信号光比泵浦光稍前进入掺铒光纤；

D 表示信号光和泵浦光同向进入掺铒光纤。下面说法中正确的是：[]

A 光发信机是实现光/电转换的光端机；

B 光发信机任务是把模拟信号转为数字信号；

C 光发信机是由光源、驱动器和调制器等组成；

D光发信机任务是把光信号耦合到光纤或光缆去传输。光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[]

AV>2.405 B V<2.405C V>3.832DV<3.832

三、（30分）简答题：

1、请画出光纤的折射率分布图并写出折射率的分布函数表达式。

2、试画出光发送机的构成方框图并写出各部分的主要作用。

3、分析说明LD的工作原理，并画出它的结构图。

四、（20分）计算题：

均匀光纤纤芯与包层的折射率分别为n1=1.5,nc=1.485试计算：

（1）光纤纤芯与包层的相对折射率差△为多少？

（2）光纤的数值孔径NA为多少？

（3）如果去掉光纤的包层和涂敷层，求裸光纤的△和NA分别为多少？

（4）在1m长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差为多少

答案1

答案

一、填空（每题1分。共计30分）

1、光纤、光端机、光中继机、0、85μm、1、31μm、1、55μm、1、31μm、1、55μm。

2、吸收损耗、散射损耗、模式色散、材料色散、波导色散。

3、受激辐射、自发辐射、IM、DD。

4、量子噪声、暗电流、热。

5、活动连接器、光分路/合路器、光波分复用/解复用器、光耦合器、光隔离

器等。

6、映射、定位、复用、TM、ADM、DXC、REG。

二、名词解释（每题2分。共计4分）

1、严重误码秒，一秒内平均误码率超过10E-3。

2、光源在收到全“1”码时的平均发送光功率与收到全“0”码时的平均发送

光功率的比值。

三、判断题（每题2分。共计10分）

1、×

2、×

3、×

4、×

5、√

四、简答题（每题6分。共计18分）

1、见教材。

五、计算题（共计38分）

1、① n1 =1.51 ② NA=0.22 ③250ns④0;882

2、① 174、0896Mb/s ② 120 ③ 1088kb/s

3、－30dBm、20dB4、52km.

第四篇：光纤通信 模拟试题 J

光纤通信模拟试题1

一、选择题

1.目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是()

A.红外区B.远红外区C.紫外区D.近红外区

2.表示光纤色散程度的物理量是()

A.时延B.频带带宽C.时延差D.相位差

3.在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级E2的过程称为()

A.自发辐射B.受激辐射C.受激吸收D.康普顿效应

4.EDFA中，光滤波器的主要作用是()

A.使泵浦光和信号光耦合B.滤除光放大器的输出噪声

C.提高光放大增益D.使信号再生

5.目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达()

A.-3 dB～0 dBB.0 dB～3 dBC.4 dB～5 dBD.10 dB～15 dB

二、填空题11.利用光波作为载频的通信方式称为___________________。

12.通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波，TEM波和___________________三类。

15.按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。

16.渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的现象。

17.光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有___________________的细玻璃丝构成。

18.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。

19.激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。

20.随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。

21.EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。

22.EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。

23.在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和___________________两种传输方式。

24.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。

25.光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和___________________等。

26.STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。

27.虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组成。

28.STM-1信号中，一帧中包含的字节数为___________________。

29.由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、___________________和雪崩管倍增噪声等三种。

30.在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW，最大允许输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为___________________dB。

三、名词解释题

31.光纤中的模式32.本地数值孔径33.激光器的温度特性34.误码率(BER)35.光接收机灵敏度

四、画图题

36.画出光纤数字通信系统中光发射机的基本组成原理框图。

37.画出光纤数字通信系统中光接收机的基本组成原理框图。

五、简答题

38.何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布?其最佳折射指数分布形式又是什么?

39.光纤通信对半导体光源有哪些基本要求?

40.在我国采用的准同步数字体系中，PCM端机输出端口的接口码速率和接口码型分别是什么?

41.什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应?

六、计算题

42.阶跃型光纤，已知纤芯折射率n1=1.51，相对折射率差Δ=0.18%，纤芯半径a=3.5 μm，工作波长λ=1.31 μm。

求：(1)每公里光纤的模式色散；

(2)光纤中可以传输的模式。

43.某光纤通信系统中，已知光接收机灵敏度为-38 dBm，光发射机光源的入纤光功率为0.mw，光纤衰减系数为0.34 dB/km，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，试核算该系统的无中继传输距离能否满足100 km的要求。

光纤通信模拟试题2

一、选择题

1.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

2.目前，掺铒光纤放大器噪声系数可低至()

A.－3 dB～0 dBB.0 dB～3 dBC.4 dB～5 dBD.10 dB～15 dB

3.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

4.光纤衰减系数的单位是()

A.dBB.dBmC.dBm/kmD.dB/km

5.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

二、填空题

11.在光纤通信系统中起主导作用的是光源、__________和光缆线路等三种部件。

12.在光（电磁波）的传播形态中，TEM波的含义是__________。

15.光纤中的传输信号由于受到光纤衰减和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形__________。

16.所谓光纤的最佳折射指数分布是指__________的折射率分布。

17.常用通(武汉自考)信光缆的缆芯结构有层绞式、单位式、__________和骨架式等几种。

18.激光器主要由能够产生激光的工作物质、__________和光学谐振腔等三部分组成。

19.光发射机的消光比过大，会使接收机的__________特性变坏。

20.光发射机中，__________的作用是使光源不至于因通过的电流过大而损坏。

21.半导体P-N结上外加负偏电压产生的电场方向与__________方向一致，这有利于耗尽层的加宽。

22.光接收机的灵敏度和__________是光接收机的两个重要特性指标。

23.光定向耦合器的主要特性参数有：插入损耗、分光比和__________等。

24.利用光纤来传输光纤通信系统的监控信号时，通常可采用时分复用和__________两种传输模式。

25.SDH网由一系列__________组成，是一个高度统一的、标准的智能化网络。

26.STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第1～9行，第__________列。

27.管理单元AU是SDH的一种信息结构，它是由一个相应的高阶VC和一个相应的__________构成的。

28.目前EDFA采用的泵浦光波长为0.98 μm和__________两种。

29.EDFA的主要特性指标有：功率增益、输出饱和功率和__________等。

30.EDFA作前置放大器使用时，其作用为__________。

三、名词解释题31.光纤的时延32.受激辐射33.光电检测器的响应时间34.单位间隔（UI）

35.网络自愈

四、画图题36.画出半导体激光器（LD）数字信号的直接调制原理图。

37.画出光接收机自动增益控制的工作原理框图。

五、简答题38.何为单模光纤的截止波长λc？写出在阶跃型光纤中λc的计算公式。

39.简述光源直接调制方式的主要优缺点。

40.在数字光接收机电路中，为什么要采用均衡器？

41.在数字光纤通信系统中，线路码型应满足哪些条件？

六、计算题42.弱导波阶跃型光纤的纤芯折射率为n1＝1.50，相对折射率差Δ＝0.25，纤芯的半径a＝5 μm，工作波长λ＝1.31 μm。

计算：（1）该光纤的数值孔径NA；（2）光纤中传输模式的数量；

（3）为保证光纤的单模传输，光纤的芯径应取多大？

43.某工程采用单模光纤通信系统，其发射机光源的入纤光功率为0.5 mW，接收机的灵敏

度为1 μW，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6 dB。现要求该系统的中继传输距离达65 km，请核算选用单位长度损耗为0.27 dB/km的光纤是否满足传输的要求。

光纤通信模拟试题3

一、选择题

1.处于高能级E2上的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1时，同时放出一个能量为hf=E2-E1的光子，这个跃迁过程为()

A.自发辐射B.受激吸收C.受激辐射D.电光效应

2.影响光接收机灵敏度的一个主要因素是()

A.光纤色散B.光电检测器噪声C.光纤衰减D.光缆线路长度

3.EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是()

A.光滤波器B.光耦合器C.光环形器D.光隔离器

7.目前，大多数通信用光纤的纤芯和包层的组成材料是()

A.多组分玻璃B.石英C.石英和塑料D.塑料

8.表示光纤色散程度的物理量是()

A.时延B.相位C.时延差D.群速度

二、填空题激光器主要由能够产生激光的工作物质、泵浦源和_________等三部分构成。

12.光发射机的消光比过大，会使接收机的_________特性变坏。

13.在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加的一层轻掺杂N型材料，称为

_________层。

14.光接收机中，由APD引入的噪声主要有量子噪声、暗电流噪声和_________等三种。

15.光纤通信系统中的监控信号除了可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用_________

来传输。

16.在准同步数字体系中，我国和欧洲采用的基础速率为_________。

17.在SDH的帧结构中段开销又可分为再生段开销和_________两种。

18.按照泵浦方式的不同，EDFA可分为_________、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种

形式。

19.EDFA功率增益的定义式为_________。

20.目前光纤通信系统中，长波长低损耗的工作窗口是_________和1.55μm。

21.在光（电磁波）的传播形态中，TEM波是_________波的英文缩写。

24.所谓弱导波光纤是指纤芯折射指数_________包层折射指数的光纤。

25.常用通信光缆的缆芯结构有层绞式、单位式、_________和骨架式等几种。

三、解释26.APD的雪崩倍增因子27.误码率28.网络自愈29.波导色散30.光源的直接强度调制

四、画图题

31.画出光发射机输入盘的原理方框图。32.画出最简单的光中继器原理方框图。

五、简答题33.简述光隔离器的主要作用和要求。

34.何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布？最佳折射指数分布形式又是什么？

35.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？ 36.什么是APD的雪崩倍增效应？

六、计算题

37.阶跃型光纤纤芯和包层的折射指数分别为n1=1.51，n2=1.49，纤芯半径a=4μm，工作波长λ=1.31μm。试计算：（1）相对折射指数差△；（2）光纤的数值孔径NA；

（3）光纤中传播的模式数量。

38.已知一光纤通信系统发射机的平均发送光功率为0.5mW，接收机灵敏度为-38dBm，光

纤损耗为0.34dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.05dB/km，设计要求系统富裕度为6dB。试核算该系统的无中继传输距离是否满足100km的要求。考试大收集整理

光纤通信模拟试题4

一、选择题

1.光纤包层需要满足的基本要求是()

A.为了产生全内反射，包层折射率必须比纤芯低

B.包层不能透光，防止光的泄漏

C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须比空气低

2.一段20km长、衰减为0.5dB/km的光纤，其输出为0.005mW，则输入功率为()

A.0.5mWB.0.1mWC.0.05mWD.0.03mW

3.哪种类型光纤的色散最大？()

A.阶跃折射率多模光纤B.渐变折射率多模光纤

C.阶跃折射率单模光纤D.色散移位单模光纤

4.以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源()

A.通过光纤的电流B.EDFA不需要功率源

C.在980nm或1480nm发光的泵浦激光器D.从光信号中提取的功率

5.LED的输出是如何调制的()

A.通过改变外调制器的电流进行外调制B.通过改变驱动电流直接调制

C.通过改变加到外调制器上电压直接调制D.通过改变LED的工作温度直接调制

二、填空题

1.电磁波在传播方向上没有电场分量和磁场分量，称为______波。

2.光纤通信与电通信方式的主要差异，一是用光作为传输信号，二是______。

3.在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和______的制约。

4.光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、1.31μm和______。

5.从几何光学的角度来看，若满足全反射的条件，则在波导中形成______波。

6.当全反射条件被破坏，即认为导波处于______状态。

8.携带信息的光波在光纤的纤芯中，由纤芯和包层的界面引导前进，这种波称为______。

9.不同的模式具有相同的传输常数时，就认为这些模式是______模。

10.可用归一化频率判断某种模式能否在光纤中传输，截止条件是______。

11.单模光纤不存在______色散。

12.单模光纤中存在着______色散和波导色散。

13.对于多模光纤，______色散占主要地位。

14.只有波长______材料截止波长的入射光，才能使材料产生光生载流子。

15.雪崩光电二极管的倍增是具有随机性的，这种随机性的电流起伏将引起______噪声。

16.在数字通信系统中，抖动将引起______的增加。

17.SDH的帧结构是以______为基础。

18.在SDH的帧结构中，有足够的______，以适应网络管理、运行和维护。

19.当一秒内的误码率劣于______，称严重误码秒。

20.随着传输码速的提高，一个UI的时间将______。

三、名词解释1.简并模2.泵浦源3.光接收机灵敏度4.mB1P码5.网络节点接口

四、简答题

1.按照纤芯剖面折射率分布不同，光纤可分为哪两种形式？解释其含义。

2.实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。

3.光接收机中主放大器的主要作用是什么？

4.如何用光纤的频域特性来描述光纤的色散效应？

五、画图题1.画出薄膜波导中的TE波和TM波。

2.画出EDFA的结构示意图。

六、计算题1.一根数值孔径为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1320nm波长上可以支持多少种模式？

（3）在1550nm波长上可以支持多少种模式？

2.一个100Mbit/s信号必须通过具有8个连接器对的100m光纤传输到灵敏度为1μW

（-30dBm）的接收机，光纤损耗为4dB/km，且每对连接器的平均连接损耗为1.0dB。如果系统余量为5dB，则系统必须耦合到光纤内的最小功率是多少？

第五篇：光纤通信技术

浅谈光纤通信

摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势，和它以光纤链路为基础的现场测试。

关键词：光纤通信技术 特点 现状 发展趋势 光纤链路

0引言

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中,光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

1光纤通信技术

自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。

光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术，已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。

2光纤通信的特点(1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几

十、甚至上百公里。

(2)信号干扰小、保密性能好;

(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。

(4)光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；

(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。

(6)无辐射，难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

(7)光缆适应性强，寿命长。

(8)质地脆，机械强度差。

(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。

(10)分路、耦合不灵活。

(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）

(12)有供电困难问题。

利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．

3光纤通信技术的现状研究

(1)光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即FTTH(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

(2)光纤通信技术中的波分复用技术。即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。

4不断发展的光纤通信技术

(1)光接入网通信技术的更进一步发展。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网络。

光接入网通信技术所要达到的主要目标有：最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加；与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一些优势特点。

(2)光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。

(3)新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。

4光纤通信链路的现场测试

4.1光纤链路现场测试的目的光纤链路现场测试是安装和维护光纤网络的必要部分，是确保电缆支持网络协议的一种重要方式。它的主要目的是遵循特定的标准检测光纤系统连接的质量，减少故障因素以及存在故障时找出光纤的故障点，从而进一步查找故障原因。

4.2光纤链路现场测试标准

目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。（1）光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同光纤系统，它的测试极限值是不固定的，它是基于电缆长度、适配器和接合点的可变标准。目前大多数光纤链路现场测试使用这种标准。世界范围内公认的标准主要有：北美地区的EIA/TIA—568—B标准和国际标准化组织的ISO/IEC11801标准等。（2）光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。每种不同的光纤系统的测试标准是固定的。常用的光纤应用系统有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

4.3光纤链路现场测试过程

对于光纤系统需要保证的是在接收端收到的信号应足够大，由于光纤传输数据时使用的是光信号，因此它不产生磁场，也就不会受到电磁干扰和射频干扰，不需要对NEXT等参数进行测试，所以光纤系统的测试不同于铜导线系统的测试。

在光纤的应用中，光纤本身的种类很多，但光纤及其系统的基本测试参数大致都是相同的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统的工作波长、传输速率、传

输容量、传输距离、信号质量等有着重大影响。但由于光纤的色散、截止波长、模场直径、基带响应、数值孔径、有效面积、微弯敏感性等特性不受安装方法的有害影响,它们应由光纤制造厂家进行测试,不需进行现场测试。

在EIA/TIA—568—B中规定光纤通信链路现场测试所需的单一性能参数为链路损失（衰减）。

（1）光功率的测试：对光纤工程最基本的测试是在EIA的FOTP-95标准中定义的光功率测试，它确定了通过光纤传输的信号的强度，还是损失测试的基础。测试时把光功率计放在光纤的一端，把光源放在光纤的另一端。

（2）光学连通性的测试：光纤系统的光学连通性表示光纤系统传输光功率的能力。光纤系统的光学连通性是对光纤系统的基本要求，因此对光纤系统的光学连通性进行测试是基本的测试之一。通过在光纤系统的一端连接光源，在另一端连接光功率计，通过检测到的输出光功率可以确定光纤系统的光学连通性。当输出端测到的光功率与输入端实际输入的光功率的比值小于一定的数值时，则认为这条链路光学不连通。进行光学连通性的测试时，通常是把红色激光或者其他可见光注入光纤，并在光纤的末端监视光的输出。如果在光纤中有断裂或其他的不连续点，在光纤输出端的光功率就会下降或者根本没有光输出。

（3）光功率损失测试：光功率损失这一通用于光纤领域的术语代表了光纤链路的衰减。衰减是光纤链路的一个重要的传输参数,它的单位是分贝(dB)。它表明了光纤链路对光能的传输损耗（传导特性），其对光纤质量的评定和确定光纤系统的中继距离起到决定性的作用。光信号在光纤中传播时，平均光功率延光纤长度方向成指数规律减少。在一根光纤网线中,从发送端到接收端之间存在的衰减越大，两者间可能传输的最大距离就越短。衰减对所有种类的网线系统在传输速度和传输距离上都产生负面的影响，但因为光纤传输中不存在串扰、EMI、RFI等问题，所以光纤传输对衰减的反应特别敏感。

（4）光纤链路预算（OLB）：光纤链路预算是网络和应用中允许的最大信号损失量，这个值是根据网络实际情况和国际标准规定的损失量计算出来的。一条完整的光纤链路包括光纤、连接器和熔接点，所以在计算光纤链路最大损失极限时，要把这些因素全部考虑在内。光纤通信链路中光能损耗的起因是由光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗三部分组成的。但由于光纤的长度、接头和熔接点数目的不定，造成光纤链路的测试标准不像双绞线那样是固定的，因此对每一条光纤链路测试的标准都必须通过计算才能得出。

虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。

[参考文献]

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