光纖通信期末試題

1、光纖通信期中考試試題（簡答）（開卷90分鐘內(nèi)完成，15題每題6分，615題每題7分，共100分）1、光纖的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成。其中纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑d仁4m50卩m,單模光纖的纖芯為 4卩m10卩m，多模光纖的纖芯為50 i m。纖芯的成分是高純度SiO2，作用是提高纖芯對光的折射率（ nl）,以傳輸光信號。包層：包層位于纖芯的周圍。直徑d2=125 i m,其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度Si。?。略低于纖芯的折射率，即nl n2，它使得光信號封閉在纖芯中傳輸。涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二

2、次涂覆層。涂覆的作用是保護光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時又增加了光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。2、光纜的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纜由纜芯、護層和加強芯組成。其中纜芯就是套塑光纖，護層對已成纜的光纖芯線起保護作用，避免受外界機械力和環(huán)境損壞。護層可分 為內(nèi)護層和外護層。內(nèi)護層用來防潮。外護層起抗側(cè)壓、耐磨、抗紫外線、防濕作用，隔離外界的不良影 響。加強芯主要承受敷設安裝時所加的外力。3、 光纖的三個傳輸窗口是什么？光纖中的導波屬于TM/TE/TEM/近似TEM波？0.85 im、1.31 im、1.55 im。光纖中得電磁

3、場近似為橫電磁波（TEM波）4、什么是歸一化頻率 V，V取值多少時光纖單模傳輸？什么叫光纖的截止波長？光纖的歸一化頻率 V =2二（2習1/2n廠是一個綜合性參數(shù)， 與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù) （纖芯的折射率n1、半徑a、折射率相對差）和工作波長0有關(guān)。其數(shù)值大小決定了弱波導光纖中電磁場的分布和傳輸情況。光纖單模傳輸?shù)臈l件是 0V 2.4。光纖的截止波長 c是一組數(shù)組波長，表示不同導模剛好截止不傳（波長大于該值時，相應的電磁場模式不能沿光纖有效傳輸）。單模光纖進行單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL稱為單模光纖的截止波長。5、什么是數(shù)值孔徑 NA它的大小與相對折射率及色散大小有無關(guān)聯(lián)？光纖的數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑表征了光纖的集

4、光能力（最大有效入射角的正弦值）。因為NA = nr2），匚？max 。所以相對折射率和色散值成越大則NA也越大。c6、 光纖和光纜如何分類？G.652、G.653、G.654、G.655特性有何不同？光纖的分類方法：按光纖橫截面的折射率分布分類：突變折射率、漸變折射率按光纖中的傳導模式數(shù)量分類：多模、單模 按光纖構(gòu)成的原材料分類：石英系、多組分玻璃、塑料包層、全塑 按光纖的套塑層分類：緊套、松套光纜分類方法按傳輸性能、距離和用途 分為市話光纜、長途光纜、海底光纜和用戶光纜。按光纖的種類 分多模光纜、單模光纜。按光纖套塑方法 分為緊套光纜、松套光纜、束管式光纜和帶狀多芯單元光纜。按光纖芯數(shù)多少

5、分 為單芯、雙芯、四芯、六芯、八芯、十二芯和二十四芯光纜等。按加強件配置方法 分為中心加強構(gòu)件光纜、 分散加強構(gòu)件光纜、 護層加強構(gòu)件光纜和 PE 外護層加一定數(shù)量 的細鋼絲的 PE 細鋼絲綜合外護層光纜。按敷設方式 分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜。按護層材料性質(zhì) 分為聚乙烯護層普通光纜、聚氯乙烯護層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜。 按傳輸導體、介質(zhì)狀況 分為無金屬光纜、普通光纜和綜合光纜。按結(jié)構(gòu)方式 分為扁平結(jié)構(gòu)光纜、層絞式結(jié)構(gòu)光纜、骨架式結(jié)構(gòu)光纜、鎧裝結(jié)構(gòu)光纜和高密度用戶光纜等。G.652 、G.653、G.654、G.655 特性不同處： G.652光纖稱常規(guī)（標準）單模光纖（S

6、MF）,色散零點在1 310 nm附近的光纖。1 310 nm衰減系數(shù)大，1550nm 衰減系數(shù)較小。 G.653光纖稱色散位移光纖（DSF），色散零點在1 550nm的光纖。適用于1 550nm窗口的高速單信道系 統(tǒng)，不適用于 DWDM 系統(tǒng)。 G.654光纖稱截止波長移位的單模光纖，在G.652光纖基礎(chǔ)上進一步減小 1 550nm的衰減系數(shù)，主要應用于長距離海底光纖通信。 G.654光纖稱非零色散位移光纖（NDSF），色散零點的位置從1 550nm附近移開一定波長數(shù)，適用于DWDM 系統(tǒng)。7、單模光纖與多模光纖在尺寸和使用場合上各有什么不同？單模光纖的纖芯直徑為 4卩m10卩m,適用于高速

7、長途通信系統(tǒng)。多模光纖的纖芯直徑為 50卩m,適用于低速短距離通信系統(tǒng)。8、 光纖傳輸性能的主要指標有哪些？其單位是什么？G.652 光纖 1 550窗口衰減的典型值是多少？試畫出單模光纖色散與波長的典型關(guān)系曲線衰減系數(shù)a,單位db/km ;色散系數(shù)d,單位ps/nm.km ;0.25db/kmP33圖，正斜率的近似斜直線，色散零點在1310nm附近9、光與半導體物質(zhì)的三個基本的作用過程是什么？半導體激光器、光檢測器和光放大器分別基于哪個過程？受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。 分別基于受激輻射,受激吸收和受激輻射。10、光發(fā)送器、接收器和無源光器件的主要技術(shù)指標各有哪些？ 光發(fā)送器：工作波長和光

8、譜特性、輸出光功率、消光比、調(diào)制特性、溫度特性和工作壽命等 光接收器：工作波長和響應度，響應速度，噪聲水平、線性關(guān)系和工作壽命等。 無源光器件：工作波長、插入損耗、回波衰耗、隔離度等11、 LED與LD有何不同？ SLM-LD與MLM-LD有何不同？內(nèi)調(diào)制激光器和外激光器有何不同？FP-LD、DBF-LD DBR-LD和VCSEL-LD中文名是什么？LED 沒有光學諧振腔，不能形成激光，所發(fā)出的是熒光。 LD 發(fā)出的是激光。SLM-LD是單縱模激光器，MLM-LD是多縱模激光器，SLM-LD比MLM-LD光譜窄。 內(nèi)調(diào)制器激光器簡單、損耗小、成本低，適用于短途小容量通信系統(tǒng)。外調(diào)制器性能優(yōu)越，

9、適用于各種場 合。FP-LD： F-P腔激光器、DBF-LD分布反饋激光器、DBR-LD分布Bragg反射激光器和VCSEL-LD垂直腔面發(fā)射 激光器12、PIN與ADP中文名是什么？它們有何不同？試畫出 PIN響應度與波長的典型關(guān)系曲線。PIN : PN結(jié)光電二極管，ADP雪崩光電二極管ADP因為雪崩效應而靈敏度較高。P93圖，是個上凸曲線，存在上截止波長，波長太小時轉(zhuǎn)換效率也大大下降。13、舉例說明光纖通信系統(tǒng)的應用場合有哪些？什么是損耗受限系統(tǒng)和色散受限系統(tǒng)？什么是最壞值設計法？什么是光通道代價Pp和光纜富裕度 Me?色散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致有何關(guān)系？光纖模擬通

10、信系統(tǒng)如模擬電視、光纖測量和傳感系統(tǒng)。光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，如國家和地區(qū)的骨干數(shù)字傳輸 網(wǎng)絡。根據(jù)再生段的總損耗要求來進行計算和設計的系統(tǒng)稱為損耗受限系統(tǒng)。根據(jù)再生段的總色散要求來進行計 算和設計的系統(tǒng)稱為色散受限系統(tǒng)。實際系統(tǒng)根據(jù)兩個系統(tǒng)的最壞值來設計再生段的通信距離的設計方法。光通道代價 Pp 指因環(huán)境等多種因素引發(fā)的光信號質(zhì)量變差而折算成光功率代價的量。光纜富裕度Me指因為光纜衰減各種因素退化變差而留有的富裕量 散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致成反比例的關(guān)系14、 試列出五種以上無源光器件的名稱和用途？試列出三種以上光放大器的名稱和特點？敘述EDFA原 理，比較光信號波長與光

11、泵浦波長的波長范圍。光纖連接器：完成 ODF 架到設備尾纖之間的連接等。光纖衰減器：用于光信號電平的調(diào)整。光耦合器：用 于信號的合路和監(jiān)控等。光隔離器：單向光傳輸器件。光環(huán)形器：多端口的單向光傳輸器件。光柵：色散 補償（啁啾光柵）或光濾波（光纖光柵） 。濾波器：光調(diào)制器或光濾波（ M-Z 濾波器）。波分復用解復用器 件：光波合路和分路。 NOLM （非線性環(huán)路鏡） ：快速光開關(guān)。偏振控制器：保持或控制光的偏振態(tài)。自 聚焦透鏡：用于準直光束半導體光放大器（SOA ）、摻鉺光纖放大器（EDFA）和拉曼放大器（RFA）。SOA具有體積小、成本低和 易于其它器件集成的特點，EDFA具有增益高的特點、RFA具有帶寬適應性好的特點。光放大器的共同特點是延長通信距離但對色散沒有改善作用。EDFA的原理是：在泵浦光作用于摻鉺光纖的鉺離子和電子，產(chǎn)生受激吸收和粒子反轉(zhuǎn)，信息光此時再作 用于摻鉺光纖，產(chǎn)生受激輻射從而放大了信息光。光泵浦波長比光信號波長短（能量高），在光信號波長的帶外15、試列出五種以上 DWD系統(tǒng)的關(guān)鍵部件（技術(shù)），說明DWD系統(tǒng)在C波段的波段范圍、最小波長間隔 和頻率間隔，試比較光信號波長與光監(jiān)控波長的波長范圍和信息速率。DWDM系統(tǒng)的核心部件（技術(shù)）有：波長轉(zhuǎn)換器（或 DWD