光纤通信试卷题及复习资料.docx

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、全部答案请写相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。总分一三四五六七八九十12试题如下：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、随着激光器运用时间的增长，其阈值电流会A.渐渐削减B.保持不变C.渐渐增大D.先渐渐增大,后渐渐削减3、当平面波的入射角改变时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是波、波和B.导波、波和波C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模波、导波和波4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于-%V-V2A.n'R.外同CTd.T5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号复原为“0”和“1”码信号的模块为A.均衡器B.判决器和时钟夏原电路C.放大器D.光电检测器6、在光纤通信系统中，以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度B.作后置放大器运用D.作光中继器运用A.作前置放大器运用C.作功率放大器运用7、中用:降低放大器噪声的器件是A.光耦合器B.波分红用器C.光滤波器IX光衰减器8、关于和的偏置电压表述，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。通信B.C.D.10、光纤数字通信系统中不能传输3码的缘由是A.光源不能产生负信号光B.将出现长连“1”或长连“0”C.编码器太困难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）、基本概念与基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）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、中的关键器件是和.14、的帧结构除行、歹h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）、基本运算实力侦空（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、设光电二极管的量子效率为75%,渡越时间为10,则该检测器的3带宽为。（三）、名词说明填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、光纤色散：。18、插入码：。19、明啾：o二、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、说明光纤通信为何越来越多地采纳方式。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、帧结构是实现数字同步时分史用、保证网络牢拳有效运行的关键。试画出帧结构。（7分）（1）表示，它分为法布里-珀罗放大器和行波放大器两大类。（2）图（a中放大器的增益频谱是一条振荡的曲线，其0.3：同样放大器的增益频谱就为型曲线，其0。且R代表的内容是。（3）图（b）中，是放大器的带宽，通常该值不超过，同样是放大器的带宽。（4）的增益依拳于输入信号的偏振状态的缘由是所致。（5）一般削减的偏振增益差可采纳：是有源区的横截面成；通过（选填“串联”或“并联”或“串联或并联”）两个来补偿增益差。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详细公式，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n1.=1.5,相对折射率差A=%,工作波长为1310,试计算：（1）为了保证单模传输，其芯径应取多大？（2）若取芯径"=5从m,求其数值孔径与其模式数。26、（本小题10分）若一个565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0.4,光纤接头损耗为0.1,光源的入纤功率为-2.5,接收机智敏度为-37,线路码型5B6B,传输速率为677990,光源采纳一，光源谱宽为2,光纤的色散系数为2.5（）,光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1,光连接器衰减为1,光纤富余度为0.1,设备富余度为5.5。试求：系统的最大中继距离。玄、分析题（请按要求写出必要的解题过程，木题共1题，共12分）27、（本小题12分）已知某光纤参数如下：，纤芯折射率为。试问：<1）此光纤能否传输波长的和模？说明理由。（2）如要使和模能够传输，光波长应做怎样的调整？2008-2009年度教学质量踪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、全部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纸一并上交。总分二三四五六七八九十10试题如下:一、推断题（每小题所诉只有对错之分，请推断正误，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、表示光纤接受和传输光的实力，越大，光纤接收光的实力越强。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，通常在判淡电路之前运用低通滤波器，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1550的掺饵光纤放大器和工作在1300的掺错光纤放大赛。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改变而改变，从而实现光开关器件。9、在系统中工作时的模式有三种：白动增益限制模式，白动功率限制模式和自动电流限制模式。10、时分更用可分为比特交织和分组交织，只有前一种方式须要利用信号区分不同的任用数据或分组。二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（D、基本概念与基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）Ik阶跃型光纤的单模传输条件是。12、由双异质结激光器在有源区两侧，既限制了光波，乂限制了，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、噪声系数的定义为。（二）、基木运算实力填空（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、一个光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子一空穴对，假设全部的电子都被接收，则该器件的量子效率为o（三）、名词说明填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、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）（）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共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？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1523、清画出的典型结构C（7分）24、阅读卜.图，按要求完成各题。（8分）（1）上图为、干脆检测方式的数字光接收机方框图。（2）主放大器和确定着光接收机的.（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，以消退，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。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详细公式，本题共2小题，每小题10分，共20分）25、（本小题10分）己知阶跃型光纤的=1.5,=0.01,芯子半径IOm,波长=1.5m,试计算：（1）数值孔径（2）归化频率（3）入射光线的激励角范围26、（本小题10分）一段12长的光纤线路，其损耗为1吊加/勒。试回答：（1）假如在接收端保持°MW的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？（2）假如光纤的损耗变为则所需的输入光功率为多少？工、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）己知某光纤参数如下：，纤芯折射率为。若干模的截止频率和若干模的截止频率如表1和表2。试问：（1）当光波长分别为，时，光纤中能传输哪些导波模？（2）从（1）中能看出波长与归化频率、可传输的模式数量有何关系？可传输的模式数殳与归一化频率的近似关系表达式是？模式表I若干模的截止频率截止频率2.045.528.6511.73.837.0110.113.3模式5049226732表2若干模的截止频率截止频率3.387.0110.113.35.138.4111.614.7267324672092009-2010年度教学质量踪合评估测验试卷光纤通信试题注：I、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（含计电器）。4、全部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纸一并上交。总分MK0二三四五六七九十10试题如下: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、激光二极管的工作原理是A.光的汲取B.光的自发辐射C.光的受激放射D光的受激散射2、现知临界传播角为，要保证光线在光纤内全反射，必须要求传播角.A.B.C.D.3、偏振反映了在给定点上电场强度矢量的取向随时间改变，当电磁波的与的振幅相等且相位差为时，其为.圆偏振B.线偏振C.椭圆偏振D.垂克偏振4、色敌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改变而改变，当注入电流低于阈值电流时发出的是A.激光，谱线较窄C.激光，谱线较宽6、光电二极管出现等肘击穿是因为.我流子在耗尽区的漂移时间过长C.其所加的反向偏置电压过大B.荧光，光谱较宽D.荧光，光谱较窄B.将光信号转换为电信号的效率太低D.其注入的非平衡载流子扩散过快7、以卜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.掺铁光纤放大器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、与的主要区分可以说运用的波长间隔A.很大，经常大于0.8B.很小，经常小于0.8C.很大，经常大于1.6D.很小，经常小于1.610、以下不是扩频多址访问技术的是A.干脆序列B.频率跳变C.例秋系统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）（D、基本概念与基本理论填空（每空I分，共4小题6小空，共6分）11、目前在光纤通信系统运用的外调制器通常是电光调制罂。12、和色敌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，时其分析也有两种：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，或是采纳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O（二）、基本运算实力填空（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：，则其最大接收角为.17、弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为，则纤芯和包层的相对折射指数差A为。（三）、名词说明填空（每小题2分，共3小题，共6分）18、调制带宽：。19、本征区：o20、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、什么是干脆调制？什么是间接调制？各有何特点？23、简述自动交换网络的优点。（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）上图明显为的工作原理。（2）在掺饵光纤0中，保离子（3+）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，应提高对的汲取。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详细公式，本题共3小题,共20分）26、（本小题8分）设光电二极管的量子效率为80%,计算在和波长时的响应度，说明为什么在处光电二极管比较灵敏。27、（本小题8分）一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850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1310波长上可以支持多少个模?28、（本小题6分）用纤芯折射率为“”,长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率K=*”法的光脉冲,经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度1.五、分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共IO分）29、（本小题10分）某型光纤，光纤的芯径2a为100m,折射率n1.-1.458,包层的折射率n2=1.450,在该光纤中传输的光波的波长=850。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。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、全部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纸一并上交。总分二三四五六七八九十10试题如下：一、推断题（每小题所诉只有对错之分，请推断正误，共10小题，每小题2分，共20分）.1、自发辐射光是种相干荧光，即是单一濒率、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、最大接收角越大，即纤芯与包层的折射率之差越大，光纤捕获光线的实力越弱，这种实力用数值孔径来表示。4、多模光纤通常用短距离通信场合。5、白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、假设光检测器具有志向特性，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汲取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、比更适合作为系统的光源。9、大家每天运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、依据理论分析，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（木题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念与基本理论填空（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，其中衰减的主要缘由有散射损耗、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o13、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）、基本运算实力填空（每小题3分，共2小题，共6分）15、已知语音信道的带宽为3.4,则接收机信噪比30是的信道容量是。16、己知某阶跃光纤参数如卜：，纤芯折射率为，已知光波长，则单模传输时间纤具有的纤芯半径。（三）、名词说明填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、光接收机的灵敏度：。18、散射损耗：。19、光时分复用O：0三、简答画图题（木题共两部分，每部分15分，共30分）（D、按要求简答各即（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、清对以下模拟、数字电流信号对激光器的调制示意图进行肯定的补画，且要求表明阈值电压。（5分）POP（）024、阅读下图的结构，按要求完成各题。（10分）掺饵光纤图（八）熔接点号出信除输光光光部飕器掺相光纤-O液分!，川耦滤波器Ba泵浦过图（b）（1）是的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入固体激光工作物质O（2）掺饵光纤的模场直径为36,比常规光纤小许多，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：在纤芯中掺入；在熔接时进行肯定处理减小（填英文缩写）的不匹配。（3）好用的泵浦源都是，其泵浦波长有980和：两种，应用较多的是980泵浦源，其优点是。（4）其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种：如图（八）为：如图（b）为；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”）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详细公式，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,光放射机的平均发送光功率为T,全程光纤平均接头损耗为0.05«设计耍求系统富有度为6,无中继传输距离为70。求：（1）满意上述要求，光接收机智敏度至少应取多少？（2）若要求系统允许的最大接收功率为-10,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-4,光接收机智敏度为70,设备富余度为6,光缆富余度为0.1,光纤接头损耗为0.2,且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时,假如希望最长中继距离为60,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：，纤芯折射率为。试问：（1）此光纤能否传输波长的和模？说明理由。（2）如要使和模能够传输，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，木题共1题，共10分）28、（本小题10分）有一半导体激光器，其谐振腔长为300?，材料折射率3.0,两端的解理面的反射率为0.35。则：求因非全反射导致的等效损耗系数。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X=1310,与此相应的纵模序数。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、全部答案请写相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。总分一四五六七A九十12试题如下：一、推断题（每小题所诉只有对错之分，请推断正误，共10小题，每小题2分，共20分）.1、光在光纤中传输的匚作波长由载波频率确定。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筒谐函数改变，在包层中按指数规律衰减的模式。4、激光器的横模确定了激光光束的空间分布，它干脆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纳的码型是3B4B和插入码。6、光检测涔反向偏压可以取较小的值，因为其耗尽区厚度基本上是由1区的宽度确定的。7、港波器属无源器件，故从严格意义上讲，可调谐滤波器属于无源器件。8、可采纳不带冷却器的半导体激光涔。9、的第一级传输速率为155.52,在北美地区经常采纳。10、目前有两种途径可以提高传输速率：波分第用和光时分复用。二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基木概念与基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）Ik我们把的波长范围称为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纳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O（二）、基本运算实力填空（每小题3分，共2小题，共6分）15、光检测器的响应度R表明白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，其入射光功率为，则响应度R的大小为。16、当光放大器的增益比较大时，白发辐射因子，则其噪声系数的大小为。（三）、名词说明填空（每小题2分，共3小题，共6分）17、杂质汲取损耗：.18、光孤子：19、波分复用O：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、的泵浦方式有哪些？每一方式作简要说明。22、简述和的特点与不同。（二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）23、试用2X2耦合器构成个8X8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、阅读卜.图，按要求完成各题。（8分）高能带zf>32»输入壮，匚输出光（1）上图为光的机理过程图.（1分）,这种状态称的方式来实.并在其内建立起确（2）实现上述过程须要两个条件：一是为粒子数反转，可采纳通过向半导体激光二极管注入现粒子数反转；二是半导体激光器必需存在定的振荡，从而得到的激光输出。（4分）（3）试依上图画出光的自发轴射（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详细公式，木题共2小题，每小题10分，共20分）25、（木小题10分）弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为'*1.5,%=35,试计算：（1）纤芯和包层的相对折射率A：（2）光纤的数值孔径M。26、（本小题10分）有一段由阶跃折射率光纤构成的5长的光纤链路，纤芯折射率4=1.49,相对折射率差A=OQ1.°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？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n1.=1.5,相对折射率差=1,工作波长为1310,试计算：（1）为了保证单模传输，其芯径应取多大？（2）若取芯径a=5m,求其数值孔径与其模式数。