光纖通信試卷整理精編版

1、 一 、填空題 光接收機中 ,pin 光電二極管引入的主要噪聲有(暗電流 )噪聲和 (量子 )噪聲。光隔離器是一種只允許光沿(一個方向 )通過而在 (相反方向 )阻擋光通過的光無源器件。光與物質(zhì)的粒子體系的相互作用主要有三個過程是:( 自發(fā)輻射 ) ,(受激吸收 ),(受激輻射 )；產(chǎn)生激光的最主要過程是:(受激輻射 )。光源的作用是將( 電信號 )變換為 (光信號 )。光檢測器的作用是將(光信號 ) 轉(zhuǎn)換為 ( 電信號 )。光中繼器實現(xiàn)方式主要有( 光-電-光中繼器)和 (對光信號直接放大的中繼器) 兩種。光纖傳輸衰減分為(材料的吸收 )衰減、 (光纖的散射 ) 衰減和 ( 輻射 )衰減。光

2、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(biāo)。光纖中的傳輸信號由于受到光纖的( 色散 )和 (損耗 ) 的影響 , 使得信號的幅度受到衰減,波形出現(xiàn)失真。光與物質(zhì)作用時有(輸出功率與效率)、(輸出光譜特性 )和 (響應(yīng)速率與帶寬)三個物理過程 。光纖的主要材料是(二氧化硅 ),光纖的結(jié)構(gòu)從里到外依次為(纖芯 )、 (包層 ) ,其中 (纖芯 )部分是用來傳導(dǎo)光信號的。光纖的傳輸特性是光纖的( 損耗 )特性、 (色散 ) 特性。光纖的色散分為 ( 材料 )色散、 (波導(dǎo) )色散和 (模式 )色散。光纖的分類中按傳輸?shù)哪Ｊ絹矸挚煞譃? 單模 )和 (多模 ) 光纖

3、 ,按纖芯的折射率分布的不同來分可分為(階躍型 )和(漸變型 ) 光纖。光纖通信中常用的三個低損耗窗口的中心波長:(0.85um ),(1.31um),(1.55um) , 最低損耗窗口的中心波長是在(1.55um) 。目前光纖通信所用光波的光波波長范圍為(0.81.8um ), 屬于電磁波譜中的(近紅外區(qū) )區(qū)。 edfa 稱為 (摻鉺光纖放大器 ),其實現(xiàn)放大的光波長范圍是 (1.531.56um)。 光纖通信是以 (光纖 )為傳輸媒質(zhì)。以 (光波 ) 為載波的通信方式。光纖通信系統(tǒng)的長期平均誤碼率定義為( 傳送錯誤的碼元數(shù)占傳送的總碼元數(shù)的百分比),反映突發(fā)性誤碼 ,用 (嚴(yán)重誤碼秒 (

4、ses)、(誤碼秒(es)兩個性能指標(biāo)來評價。單模光纖是指在給定的工作波長上,只傳輸 ( 單一基模 )的光纖。單模光纖的波長色散分為(材料 )色散、 (波導(dǎo) )色散和 (光纖 )色散。 mbnb 碼又稱為 ( 分組碼 ),它是把 (把輸入碼流中 m 比特分為一組 ,然后變換為 n 比特 ) 。 pin 光電二極管 , 是在 p 型材料和 n 型材料之間加上一層 (輕摻雜質(zhì)的 n 型材料 ，i 層)。 wdm 技術(shù)從傳輸方向分 :有 (雙向結(jié)構(gòu) )和 (單向結(jié)構(gòu) )兩種基本應(yīng)用形式。在熱平衡條件下 ,一個電子占據(jù)一個能量為e 的能級的概率 f(e) 的計算式為 ( f(e)=1/1+e(e-ef

5、)/kt )。在階躍型光纖中 , (lp01) 模是最低工作模式 ,(lp11) 是第一高階模。在光纖通信系統(tǒng)中光接收機的基本功能是: (把接收來的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼碾娦盘?。在光接收機中 ,與光電檢測器相連的放大器稱為( 前置放大器 ),它是 (低噪聲、髙增益 )的放大器。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( 光纖的自聚焦 )現(xiàn)象。隨著半導(dǎo)體激光器溫度的上升 ,其輸出功率會 (降低 )。發(fā)光二極管依靠 ( 自發(fā)輻射 )發(fā)光 ,半導(dǎo)體激光器依靠 (受激輻射 ) 發(fā)光。通常用的光纖絕大多數(shù)用 ( 石英 )材料制成 ,折射率高的中心部分叫做 (纖芯 ) ,折射率稍低的外層稱為(包

6、層 )。階躍型光纖的單模傳輸條件是(0v 2.405)。目前光纖通信的長波波長低損耗工作窗口是( 波長 1.31un 附近 )和 (波長 1.55 附近 )。工程上光接收機的靈敏度常用( 光功率的相對值 )表示 ,單位是 (dbm) 。表示光纖捕捉光射線能力的物理量被定義為( 數(shù)值孔徑 ),用 (na) 表示。對于半導(dǎo)體激光器 ,當(dāng)外加正向電流達到某一值時, 輸出光功率將急劇增加 ,這時輸出的光為 (激光 ) ,這個電流稱為 (閾值 )電流。由于雙異質(zhì)結(jié)激光器在有源區(qū)兩側(cè) ,既限制了 (光波 ),又限制了 ( 載流子 ),故它的光強分布基本被約束在有源區(qū),而且 (閾值 ) 電流大大降低。根據(jù)

7、itu-t 的建議 ,stm-1 碼速率分別 =(155.520)mb/s 。 二、選擇題 光纖單模傳輸條件,歸一化頻率v 應(yīng)滿足 (b)a v>2.405bv<2.405cv>3.832d v<3.832激光是通過什么產(chǎn)生的？(a)a.受激輻射b. 自發(fā)輻射c.熱輻射d.電流1edfa 的泵浦光源的典型工作波長為(d)a.850 nmb.980 nmc.1310 nmd.1550 nm光隔離器 的工作原理是 :(a)a基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性b 基于多層電介質(zhì)干涉膜的濾波原理c基于光柵的衍射原理d基于圓柱形透鏡的聚焦原理光隔離器 的作用是 (b)a. 調(diào)節(jié)光信號的功率

8、大小b.保證光信號只能正向傳輸c.分離同向傳輸?shù)母髀饭庑盘杁.將光纖中傳輸?shù)谋O(jiān)控信號隔離開光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中不能傳輸hdb 3 碼的原因是 (a)?a.光源不能產(chǎn)生負(fù)信號光b.將出現(xiàn)長連 "1" 或長連 "0" c.編碼器太復(fù)雜d.碼率冗余度太大在激光器中 ,光的放大是通過:(c)a 光學(xué)諧振腔來實現(xiàn)b 泵浦光源來實現(xiàn)c粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實現(xiàn)d外加直流來實現(xiàn)單模光纖中主要色散是() 。多模光纖中主要色散是()。 (a)a波長色散、模式色散b 波長色散材料色散c材料色散、偏振模式色散d偏振模式色散、模式色散目前光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)制檢測方式是

9、(d)a. 相位調(diào)制相干檢測b. 強度調(diào)制相干檢測c.頻率調(diào)制直接檢測d.強度調(diào)制直接檢測光合波器是 :(d)a 將多個光波信號合成一個光波信號在一根光線中傳輸b將多路光信號合并成一路光信號在光纖中傳輸c將同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸d將不同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸光纖是利用光的() 現(xiàn)象傳送光信號的。(c)a 、折射b 、散射c 、全反射d、輻射光纖的纖芯折射率應(yīng)() 包層折射率 ,光纖才能導(dǎo)光。(a)a、大于b 、小于c、等于d 、大于等于通常 , 影響光接收機靈敏度的主要因素是:(b)a 光纖色散 b光接收機噪聲c光纖衰減 d暗電流光纖相對折射指

10、數(shù)差的定義為(c)a. =n 1 n2 b. =n2n1 c.=(n21n22)/2n21 d. =(n 21n22)/n21階躍型光纖中 ,某種模式截止時的歸一化頻率為v c,則這種模式形成導(dǎo)模的傳輸條件為(c)a.v<v c b.v>2.405c.v>vcd.v>0隨著激光器溫度的上升 ,其輸出光功率會 (a)a.減少 b.增大 c.保持不變d. 先逐漸增大 ,后逐漸減少在光纖通信系統(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(d)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.作光中繼器使用光接收機中 ,雪崩光電二極管引入的噪聲為

11、()d?a.光電檢測器的暗電流噪聲、雪崩管倍增噪聲、光接收機的電路噪聲b.量子噪聲、雪崩管倍增噪聲、光接收機的電路噪聲c.量子噪聲、光電檢測器的暗電流噪聲、光接收機的電路噪聲d.量子噪聲、光電檢測器的暗電流噪聲、雪崩管倍增噪聲光中繼器 中均衡器的作用是(d)a. 放大b.消除噪聲干擾c.均衡成矩形脈沖d.均衡成有利于判決的波形通常 , 影響光接收機靈敏度的主要因素是(b)2a. 光纖色散b.光接收機噪聲c.光纖衰減d.暗電流edfa 中用于降低放大器噪聲的器件是(c)a. 光耦合器b.波分復(fù)用器c.光濾波器d. 光衰減器以下哪一樣不是無源光器件。(c)a 、光調(diào)制器b 、光纖連接器c、 led

12、d、光纖耦合器關(guān)于 pin 和 apd 的偏置電壓表述,正確的是 (b) 。a.均為正向偏置b.均為反向偏置c.前者正偏 ,后者反偏d.前者反偏 ,后者正偏處于高能級 e2 的電子 ,在未受外界激發(fā)的情況下 ,自發(fā)地躍遷到低能級 e1,從而發(fā)射出一個能量為 hf(=e 2- e1)的光子的過程稱為 (a) a.自發(fā)輻射 b. 受激吸收 c.受激輻射 d. 非輻射復(fù)合目前在光纖通信系統(tǒng)中已獲得廣泛應(yīng)用的光放大器是(b)a. 半導(dǎo)體光放大器b.摻鉺光纖放大器c.拉曼光纖放大器d.布里淵光纖放大器階躍光纖中 ,子午線在包層和纖芯分界面上形成全反射的條件為(c)1 n11 n 2sin1 n 21 n

13、 1na. 1 sinb. 1 < sinc. 11d.1 < sinn 2n 1n 2表示光纖色散程度的物理量是(c)a. 時延 b.相位差c.時延差d.速度差 stm-1 每秒可傳的幀數(shù)是 (a)a.8000b.4000c.2000d.1000處于高能級 e2 的電子 ,在未受外界激發(fā)的情況下,自發(fā)地躍遷到低能級e1,從而發(fā)射出一個能量為hf(=e 2- e1)的光子的過程稱為 (a)a.自發(fā)輻射b. 受激吸收c.受激輻射d.非輻射復(fù)合pin 光電二極管 , 因無雪崩倍增作用 , 因此其雪崩倍增因子為。 (c)a. g1b. g1c. g1 d. g0光纖通信系統(tǒng)中常用的光源主

14、要有 :(d )a 光檢測器、光放大器、激光器b半導(dǎo)體激光器、光檢測器、發(fā)光二極管cpin 光電二極管、激光、熒光d半導(dǎo)體激光器ld 、半導(dǎo)體發(fā)光二極管stm 1 中信息凈負(fù)荷的字節(jié)數(shù)為。(c)a. 576b. 261c. 2349d. 4608光纖的連接分為(c)a 固定連接和永久性連接b 固定連接和熔連接c固定連接和活動連接d 粘連接和熔連接從射線理論的觀點看 ,在階躍型光纖中 ,入射子午光線形成導(dǎo)波的條件是: 光線在光纖端面上的入射角必須滿足的條件為 (b)a.n 2b.0arcsinn12n 2222d.0 arcsinn 2arcsinc.arcsin n1n 2n 1n 1edfa

15、 的最大輸出功率常用(b) 來表示。a. 飽和輸出功率b. 3db 飽和輸出功率c. 功率增益d. 飽和功光發(fā)射機的消光比 ,一般要求小于或等于(b)a.5 b.10c.15 d.20 edfa 中光濾波器的主要作用是 (a)a.降低光放大器輸出噪聲b.消除反射光的影響c.提高光放大器增益d.使光信號再生為了使雪崩光電二極管正常工作,在其 pn 結(jié)上應(yīng)加 (d)3a. 高正向偏壓b. 低正向偏壓c.低反向偏壓d.高反向偏壓不屬于無源光器件的是(b)a. 光定向耦合器b.半導(dǎo)體激光器c.光纖連接器d.光衰減器階躍型光纖中數(shù)值孔徑的計算式為(c)a.n1n 2b. a2c. n12d. an1n

16、2隨著激光器使用時間的增長,其閾值電流會 (c)a. 逐漸減少b.保持不變c.逐漸增大d.先逐漸增大 ,后逐漸減少以下指標(biāo)不是摻鉺光纖放大器特性指標(biāo)的是。(d)a. 功率增益b.輸出飽和功率c.噪聲系數(shù)d.倍增因子下述有關(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) 三、名詞解釋 數(shù)值孔徑 :表示光纖捕捉光射線能力的物理量,用 na 表示 : na sinmax , max 是光纖能捕捉的射線的最大入射角

17、。 mbnb 碼 :又稱分組碼，它是把輸入信碼流中每m 比特碼分為一組 ,然后變換為 n 比特 (nm)輸出。瑞利散射損耗 : 光纖在加熱制造過程中 ,熱擾動使原子產(chǎn)生壓縮性的不均勻,造成材料密度不均勻,進一步造成折射率不均勻 ,這種不均勻性在冷卻過程中固定下來并引起光的散射,造成瑞利散射損耗。法拉第效應(yīng) :不具有旋光性的材料在磁場作用下使通過該物質(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn), 也稱磁致旋光效應(yīng)。插入碼 :插入比特碼是將信碼流中每m 比特劃為一組 ,然后在這一組的末尾一位之后插入一個比特碼輸出.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 :在外界能量作用下 ,處于低能級的粒子將不斷地被激發(fā)到高能級上去,從而使高能級上的粒子數(shù)

18、大于低能級上的粒子數(shù), 這種分布狀態(tài)稱為粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。光纖色散 :光信號通過光纖傳播期間,波形在時間上發(fā)生展寬的現(xiàn)象稱為光纖色散。光接收機的靈敏度 : 在保證一定誤碼率的條件下,光接收機所需接收的最小光功率。光時分復(fù)用 (otdm): 將多個通道的低速率數(shù)字信息以時間分割的方式插入到同一個物理信道( 光纖 )中,復(fù)用之后的數(shù)字信息成為高速率的數(shù)字流。抖動 :所謂抖動一般指定時抖動，它是數(shù)字傳輸中的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，即數(shù)字信號在傳輸過程中，脈沖在時間間隔上不再是等間隔，二是對時間變化的一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就成為抖動。波分復(fù)用 (wdm): 是指將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長的光載波信號

19、，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合， 并將其耦合到同一根光纖中進行傳輸，在接收端通過解復(fù)用器對各種波長的光載波信號進行分離，然后由光接收機做進一步的處理，使原始信號復(fù)原。散射損耗 :散射損耗通常是由于光纖材料密度的微觀變化，以及所含sio2、 geo2和 p2o5 等成分的濃度不均勻，使得光纖中出現(xiàn)一些折射率分布不均勻的局部區(qū)域，從而引起光的散射，將一部分光功率散射到光纖外部引起損耗。暗電流 :是指在 pin 規(guī)定的反向電壓或者apdde 90% 擊穿電壓時，在無入射光情況下器件內(nèi)部的反向電流。子午射線 :過纖芯的軸線的平面稱為子午面,在子午面的光線稱為子午射線。光纖的自聚焦現(xiàn)象 : 具有不同條件的子午射

20、線,從同一地點出發(fā) ,達到相同的終端。這種現(xiàn)象稱為光纖的自聚焦現(xiàn)象。分組碼 :分組碼又稱為 mbnb 碼。它是把輸入信碼流中每m 比特碼分為一組，然后變換為n 比特 (n m)輸出。 p-i 曲線 :p-i 曲線指的是光源的總發(fā)射光功率與注入電流的關(guān)系曲線。(p-i 特性 )量子噪聲 :光信息的傳播是由大量的光量子傳播來進行的,這些大量的光量子其相位都是隨機的,因此光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數(shù) , 是在一個統(tǒng)計平均值附近浮動,因而產(chǎn)生了噪聲。雪崩倍增效應(yīng) : 是在二極管的 p-n結(jié)上加高反向電壓形成的。此時在結(jié)區(qū)形成一個強電場，在高場區(qū)內(nèi)光生載流子被強電場加速，獲得高的動能，與晶格的

21、院子發(fā)生碰撞，使帶價的電子得到能量，越過禁帶到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了新的電子-空穴對， 如此下去，像雪崩一樣的發(fā)展，從而使光電流在管子內(nèi)部即獲得了倍增。4晶體的能帶 :晶體的能譜在原子能級的基礎(chǔ)上按共有化運動的不同而分成若干組。每組中能級彼此靠的很近，組成有一定寬度的帶，成為能帶。 費米能級 :費米能及不是一個可以被電子占據(jù)的實在能級，他是反應(yīng)電子在各能級在建甌那個分布情況的參量，具有能級的量綱。 電光延遲 :就是在電信號到來時，光信號相對于電信號的時間延遲。 四、簡答題 簡述摻鉺光纖放大器(edfa) 工作原理。在摻鉺光纖中，鉺離子(er3+) 有三個能級：能級1 代表基態(tài)，能量最低，能級2 是亞穩(wěn)態(tài)

22、，處于中間能級，能級3 代表激發(fā)態(tài)，能量最高，當(dāng)泵浦光的光子能量等于能級3 和能級 1 的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(1 3) 。但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，er3+很快返回到能級2。如果輸入的信號光的光子能量等于能級2 和能級 1 的能量差， 則處于能級2 的 er3+將躍遷到基態(tài) (2 1) ，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號光得到放大。這種放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號光的結(jié)果。為提高放大器增益，應(yīng)提高對泵浦光的吸收，使基態(tài)鉺離子盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)。簡述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指光照射到半導(dǎo)體的 p-n 結(jié)上，若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價帶的電子吸收光子的能量

23、，從價帶越過禁帶到達導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價帶中出現(xiàn)光空穴，即光電子空穴對，它們總起來稱作光生載流子。光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場的作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流。從而在電阻 r 上有信號電壓輸出。這樣，就實現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)換作用。簡述光纖通信系統(tǒng)對光發(fā)射機的要求：作用：光發(fā)射機的作用是把電端機送來的電信號變?yōu)楣庑盘査腿牍饫w中傳輸。1 光源特性 : 包括發(fā)光波長、 譜線寬度、 p-i 特性和壽命等。 2 調(diào)制特性 : 可以采用直接調(diào)制和外調(diào)制。3 輸出特性 :包括光功率、穩(wěn)定性、消光比。簡述構(gòu)成激光器的三個基本條件：( 激光工作物質(zhì)、激勵、光學(xué)諧振腔)1 需要有合

24、適的工作物質(zhì),具有合適的能級分布, 可以產(chǎn)生合適波長的光輻射；2 需要可以實現(xiàn)工作物質(zhì)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激勵能源泵浦源；3 需要可以進行方向和頻率選擇的光學(xué)諧振腔。簡述半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光的機理：在有源區(qū)中高摻雜的pn 結(jié)上，由于外加電壓不斷注入電子形成粒子反轉(zhuǎn)分布，在有源區(qū)中產(chǎn)生受激輻射而發(fā)出激光。激光的產(chǎn)生需要滿足三個條件：可實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的增益介質(zhì)，泵浦源到激發(fā)態(tài)，光學(xué)諧振腔，通過有源區(qū)兩端的反射鏡實現(xiàn)正反饋。半導(dǎo)體激光器也由三個部分構(gòu)成,試分別加以說明。1產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)，能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì),也就是處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的工作物質(zhì),它是產(chǎn)生激光的必要條件；2能夠使工作物質(zhì)處于粒

25、子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的激勵源，使工作物質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的外界激勵源。物質(zhì)在泵浦源的作用下,使粒子數(shù)從低能級躍遷到高能級 ,使得在這種情況下受激輻射大于受激吸收,從而有光的放大作用。這時的工作物質(zhì)已被激活,成為激活物質(zhì)或增益物質(zhì)；3有能夠完成頻率選擇及反饋作用的光學(xué)諧振腔。激活物質(zhì)只能使光放大 ,只有把激活物置于光學(xué)諧振腔中,以提供必要的反饋及對光的頻率和方向進行選擇 ,才能獲得連續(xù)的光放大和激光振蕩輸出。簡述形成光纖損耗的主要原因： (材料的吸收損耗 、光纖的散射損耗 、輻射損耗 )1材料的吸收損耗 , 包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收等,是材料本身所固有的 ,是一種本征吸收損耗。2 光纖的散

26、射損耗 , 主要有瑞利散射損耗、波導(dǎo)散射損耗和散射損耗。3 輻射損耗 ,當(dāng)理想的圓柱形光纖受到某種外力的作用時, 會產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲 ,導(dǎo)致能量泄漏到包層造成損耗。光纖通信的優(yōu)點：傳輸頻帶寬 ,通信容量大；中繼距離遠；抗電磁干擾能力強,無串話；光纖細(xì),光纜輕；資源豐富,節(jié)約有色金屬和能源；均衡容易；經(jīng)濟效益好；抗腐蝕、不怕潮濕。簡述產(chǎn)生抖動的主要原因。由于噪聲引起的抖動;時鐘恢復(fù)電路產(chǎn)生的抖動;其他原因引起的抖動。如數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)接、分接過程，光纜的老化等。簡述光中繼器的功能和類型3r 中繼器：均衡放大、識別再生、再定時的功能；2r 中繼器：均衡放大、識別再生的功能; 光中繼器實現(xiàn)方式主要

27、有光-電 -光中繼器和對光信號直接放大的中繼器兩種。簡述線性偏振模lpmn 的 m 、n 的物理意義。它們表示相應(yīng)模式的光纖截面上的分布規(guī)律，m 表示沿圓周方向光場出現(xiàn)最大值的對數(shù)，而n 表示沿半徑方向光場的最大值的個數(shù)。5簡述 stm-n 主要由幾部分構(gòu)成,并闡述各部分的功能。由 stm-n （n=1 、 4、16、64 等）即同步傳送模塊，n=1 時是基本分標(biāo)準(zhǔn)模塊信號，其速率為155.52mb/s 。簡述雪崩光電二極管的雪崩倍增效應(yīng)：在二極管的p-n 結(jié)上加上高反向電壓形成的，此時在結(jié)區(qū)形成一個強電場，在高場區(qū)內(nèi)光生載流子被強電場加速，獲得高的動能，與晶格的原子發(fā)生碰撞，使價帶的電子得到

28、能量，越過禁帶到導(dǎo)帶，產(chǎn)生新的電子-空穴對，新產(chǎn)生的電子-空穴對在強電場中又被加速，再次碰撞，又激發(fā)出新的電子 -空穴對 如此下去，像雪崩一樣的發(fā)展，從而使光電流在管子內(nèi)部即獲得了倍增。簡述光電檢測器的響應(yīng)度和量子效率描述的是什么？二者有什么聯(lián)系？響應(yīng)度和量子效率都是描述這種器件光電轉(zhuǎn)換能力的物理量。響應(yīng)度r0定義為 :r0=ip·a/w ·p0式中： ip：光電檢測器的平均輸出電流；p0：光電檢測器的平均輸入功率。量子效率 n 定義為： n=（光生電子 - 空穴對數(shù)） /入射光字?jǐn)?shù)。二者關(guān)系：r0=en/hf。這即是說，光電二極管的響應(yīng)度和量子效率與入射光波頻率有關(guān)。什么

29、是漸變型光纖的最佳折射指數(shù)分布?寫出平方律型折射指數(shù)分布光纖的折射指數(shù)表達式。從漸變型光纖的導(dǎo)光原理可知:只要 n(r)取得合適 , 那么不同模式的光線就會具有相同的軸向速度。即具有不同條件的子午射線 ,從同一地點出發(fā),達到相同的終端。利用漸變型光纖n 隨 r 變化的特點 ,可以減小模式色散。 這種現(xiàn)象稱為光纖的自聚焦現(xiàn)象,相應(yīng)的折射指數(shù)分布稱為最佳折射指數(shù)分布。折射指數(shù)選取平方律型分布形式：n( r )n(0)1 2( r ) 2 1/ 2;式中 :n2 (0) n 2 (a) ;n(0) 光纖軸線處 (r=0) 的折射率 ;aa2n 2 (0)纖芯半徑。普通單模光纖的零色散波長大約為多少？

30、色散位移光纖(dsf)是利用什么原理制成的？普通單模光纖的材料色散系數(shù)dm、波導(dǎo)色散系數(shù)d w 和總色散 d 隨波長變化的曲線 ,總色散在1.31 m 附近為零 , 這個波長稱為零色散波長。而在 1.55 m 附近色散系數(shù)d=15 18ps/(km · nm)。在 1.55m 附近的損耗最低 ,如果合理地設(shè)計光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)就可以把零色散波長位移到1.55 m 附近 ,這樣 1.55m 附近色散也最小 ,利用這種原理制成色散位移光纖 (dsf) 。無疑對長距離大容量的光纖通信是十分有利的。簡述光接收機中噪聲的主要來源：光接收機的噪聲是與信息無關(guān)的隨機變化量，分為:與信號光電檢測器有關(guān)的噪

31、聲包括量子噪聲、雪崩倍增噪聲、暗電流和背景噪聲等；與光接收機電路有關(guān)的的噪聲包括放大器噪聲、負(fù)載熱電阻噪聲等。簡述摻餌光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成：摻餌光纖放大器主要由摻餌光纖、泵浦光源、光耦合器、光隔離器以及光濾波器等組成。光耦合器是將輸入光信號和泵浦光源輸出的光波混合起來的無源光器件；光隔離器是保證光信號只能正向傳輸?shù)钠骷还鉃V波器的作用是濾除光放大器的噪聲 ,降低噪聲對系統(tǒng)的影響 , 提高系統(tǒng)的信噪比。光纖的數(shù)值孔徑na sinmax 它的含義是什么？答: max 是光纖纖芯所能捕捉的射線的最大入射角 ,意味著射入角小于 max 的所有射線均可以被光纖所捕捉 , 因此數(shù)值孔徑 na sin

32、 max 表示光纖捕捉光射線的能力。 五、計算題 用單色光照射到相距為 a=0.2mm 的雙縫上 ,雙縫與屏幕的垂直距離為1 米。試求 :(1) 從第一級明紋到同側(cè)第四級明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長； (2) 若入射光的波長為 5x10-7m, 求相鄰兩明紋間的距離。答 :(1)xk= 土 k d'/d,k=0,1,2 ； x14=x4-x1=(k4-k1) d'/d ； =d x14/d'(k4-k1)=500nm 。 (2)x=d'/d=2.5mm 。 用兩塊偏振片裝成起偏器和檢偏器, 在它們的偏振化方向成 1=30°時 ,觀測一束單色自

33、然光,又在 2=60 °時 ,觀測另一單色自然光 .設(shè)兩次所得的透射光強度相等.求兩束光的強度之比 .答 :i'=icos 2,所以 i1'=i1cos 12,i2'=i2cos 22,i'=i1'=i2',i1cos602=i2cos302,i1/i2=3:1 。 弱導(dǎo)波階躍光纖芯子和包層的折射指數(shù)分別為n1=1.5,n2=1.45, 試計算 :(1) 纖芯和包層的相對折射指數(shù)差。(2)光纖的數(shù)值孔徑 na 。答 :對于弱導(dǎo)波光纖 : =(n1-n2)/n1=(1.5-1.45)/1.5=0.033;na=n1 (2 )=1.5(2*

34、0.033)=0.387 。 用平行單色可見光垂直照射到寬度為a=0.5mm 的單縫上 ,在縫后放置一個焦距 f=100cm 的透鏡 ,則在焦平面的屏幕上形成衍射條紋。若在屏上離中央明紋中心距離為1.5mm 處的 p 點為一亮紋 ,試求 :(1) 入射光的波長(2)p 點條紋的級數(shù)、該條紋對應(yīng)的衍射角和狹縫波面可分成的半波帶數(shù)目。 (3)中央明紋的寬度。 答 :(1)asinq=(2k+1) 入 /2，當(dāng) q 較小時 sinq=x/f，入=2ax/f(2k+1)=1500/(2k+1)nm, 當(dāng) k=1 時，入 =500nm，6當(dāng) k=2 時，入 =300nm，因為 k 越大得到的波長越小，當(dāng)k>=2 時求出的波長均不在可見光范圍內(nèi)。所以入=500nm。 (2)因為 p 點的明紋對應(yīng)的 k=1，所以是第一級明紋。這級明紋對應(yīng)的衍射角由k=1 時 asinq=(2k+1) 入 /2，求得 q=0.086 °，狹縫處的波面所分的波帶