通信08級光纖通信a參考答案評分標準12

1、鉉L去羊試題參考答案及評分標準裝訂線考試科目：光纖通信考試方式： 閉卷試卷類型：A學院：物理與電子信息學院專業(yè)： 通信工程 班級： 08 學期： 2022 2022學年第 2學期一、單項選擇題 每題1分，1 x 10分=20分1 5.BBDDA6 10 ACBBB二、簡答題每題5分，共40分1、答：模間色散，波長色散，極化色散。模間色散是由于以小于光纖接受角進入光纖中的子午光線都可以在光纖中傳輸，而這些光線所走的路 徑不同，這些光線之間將出現(xiàn)的色散。在單模光纖中，由于沒有模間色散，與波長有關的色散，叫做波長色散，它包括與纖芯和包層的折射率隨波 長的變化及在其中傳播的能量有關的材料色散系數(shù)；與光

2、纖中導波的傳播常數(shù)隨波長的變化特性有關的波導色散系數(shù)以及既與光纖中導波的傳播常 數(shù)隨波長的變化特性有關，又與折射率差值隨波長的變化有關的折射率分布色散系數(shù)，極化色散是由于在非理想光纖中，光纖橫截面的形狀及折射 率分布不均勻?qū)ΨQ導致的色散。極化色散是模間色散的一種。2、答：當窄線寬脈沖激光束在光纖介質(zhì)中傳輸時可以出現(xiàn)受激布里淵散射、受激拉曼散射、自相位調(diào)制；當輸入激光的線寬很寬時，還會出現(xiàn) 四波混頻、互相位調(diào)制等非線性現(xiàn)象。受激布里淵散射主要將引起光信號功率的衰減，其后向散射對光發(fā)射機構成危害。受激布里淵散射頻移較小， 信號光的光譜線寬度遠遠大于散射光的譜線寬度，信道串擾問題不予考慮；受激拉曼散

3、射在單信道通信中會導致信號光功率的附加衰減，同時由于 泵浦脈沖與其產(chǎn)生的斯托克斯脈沖的相互錯位，如果在接收端不加光濾波器對斯托克斯脈沖抑制的話，將會造成碼間串擾。在多信道系統(tǒng)中將造成各信道之間的能量轉換，產(chǎn)生信道串擾。另外，SRS在通信中SRS具有增益特性，而且可以在光纖中積累，因此這種效應可被利用制作成光纖放大器。SRS光纖放大器具有很寬的增益譜寬，可用于寬光譜的波分復用光纖通信系統(tǒng)中。3、答：光纖光柵的制作縱向?qū)懭敕?，這種方法制作的光纖光柵的中心反射波長與寫入波長相同，由于可用光源極少，限制了它的應用，目 前一般不再采用。橫向?qū)懭敕ㄊ悄壳捌毡椴捎玫墓饫w光柵的制作方法，即光從光纖側面照射來改

4、變折射率分布，這種方法增加了光柵寫入的自由度，可以制作不同周期、不同長度、不同位置及不同形狀的光柵。橫向?qū)懭敕ㄖ饕须p光束干預法、相位掩模法和逐點寫入法。雙光束干預法光纖放置于兩相干光束的干預場中，干預條紋與光纖垂直，光纖中就會產(chǎn)生光柵周期與干預條紋周期相同的均勻光纖光柵，缺 陷是對光源的相干性要求較高，對制造環(huán)境要求極嚴，重復性差。相位掩模法對光源的相干性要求不高，并且穩(wěn)定、易于準直，重復性好，可以簡化光纖光柵的制作系統(tǒng)。如把光纖與掩模成一定角度放置， 還可以用于制作線性啁啾光柵。這種方法是掩模制作復雜，每種掩模通常只能制造一種光柵。逐點寫入法是一種非相干寫入技術。它利用聚焦光束在光纖上逐點

5、曝光而形成光柵，每寫一個條紋，光柵移動一定距離，需用精密機構控制光 纖運動位移。通過控制光纖的移動，可以方便地控制光柵的周期。這種方法一般用于制造長周期光柵。4、光纖光柵的應用：1.色散補償2.EDF A的增益平坦 3、構造全光纖的多波長插分復用器4、光纖激光器5、分布反應式DBF激光器6.光纖光柵傳感器。與其他技術相比的特點有：色散補償：根據(jù)啁啾系數(shù)的符號可產(chǎn)生正色散和頁色散，而且簡單地將光柵濾波器反過來使用就可以改變色散的符號，因此可以對經(jīng)過光纖系 統(tǒng)傳輸?shù)谋徽箤捗}沖驚醒色散補償，已回復其原有的形狀。EDFA勺增益平阻；由于閃耀的光柵中存在反向反射，實際上更傾向于利用長周期光柵進行增益平坦

6、，通過選擇適當?shù)墓鈻胖芷谑沟瞄L周期光柵 將一定波長的光柵將一定波長的光耦合主包層而迅速損耗掉，而且不存在光反射。分插復用器；在其它波長信道信號不變的前提下，在波光復用網(wǎng)絡節(jié)點上可以直接提取或添加一個或幾個波道信號，防止所有的光波信號全部 分解來進而復就在一起。光纖激光器；由于光纖激光器的兼容性，輸出穩(wěn)定性和光譜純度優(yōu)于半導體激光器，有可能取代半導體激光器，光纖激光器具有較高的輸出功 率，極窄的殘害和較窄的調(diào)諧范圍。分布反應式激光器；利用光纖光柵作為半導體激光器的內(nèi)腔反射鏡，可以制造性能優(yōu)異的分布反應式激光器，其輸出器光的線寬窄，易于光纖 系統(tǒng)耦合，而且光柵加人向拉伸力，進而控制激光的頻率和模式

7、，提供了一種可調(diào)諧的激光器。共3頁第1頁裝訂線裝訂線考試接對準光源發(fā)光面進行光纖通信當光源發(fā)光面積大于纖芯試方式：采用直接耦合的方法;5、答：影響耦合效率的主要因素是光源的發(fā)散角和光纖的數(shù)值孔徑。發(fā)散角大：耦合效率低；數(shù)值孔徑大：耦合效率高。此外：光源發(fā)光面 和光纖端面的尺寸、形狀及兩者之間的距離都會影響到耦合效率。光源與光纖的耦合一般采用兩種方法：即直接耦合與透鏡耦合。是將光纖端面 當光源發(fā)光面積型于纖芯面積時柵可在光源與光纖之間放置透鏡：使更多的發(fā)散光線會聚進入光纖來提高耦合效率；對于發(fā)散光束非對稱的邊發(fā)光二極管和半導體激光器可以利用圓柱透鏡的方 學院:或者利用大數(shù)值子信息自學院透鏡專單模

8、光纖通半信體程光器的班合采用自聚焦透鏡或者在光纖端20用電弧放電形成半球?qū)W年第方法環(huán)學期一、單項選擇題在高速小題情況下,：半導體分光器會出現(xiàn)電光延遲、張弛振蕩和自脈動等現(xiàn)象。半導體激光器的張弛振蕩和電光延遲的存在限制了信號的調(diào)制速率應低于張弛振蕩頻率ACBB這樣才能保證信息傳輸?shù)目煽?。電光延遲還會產(chǎn)生碼型效應。碼型效應的特點是：在脈沖序列中較長的連二、簡答題每題5分：共40分0碼答出模的色散;碼柵長色脈沖明顯變小柵而且施散是由廊目越多柵接受角速率越高柵中的子效應越明顯環(huán)以在光現(xiàn)象在某些注入電流情所下發(fā)生：它 徑不同現(xiàn)這振蕩線率僅將注入的總電流有單模光主要由由激沒器內(nèi)間存在柵線性長益而的色的:往

9、往和激色散柵它包括與纖芯和包層非線性有隨波 長的變化及在其中字光接收機有關的聲可分為散數(shù)噪聲與和熱噪導兩大類播常數(shù)隨波長的變化特性有關的波導色散系數(shù)以及既與光纖中導波的傳播常 數(shù)隨波長的變化包括光檢測器的折射率差值暗電流噪變化有關的折射率分布色散系數(shù)的倍增色散是熱于聲包括想載纖阻上光纖橫截和放大狀及折產(chǎn)生的噪聲。 率分布不、均勻?qū)ΨQ導碼型應滿散環(huán)極化色散是模間色散中繼器進行不中斷業(yè)務的誤碼檢測 ；2減少碼流中長連 0 或長連 T'的碼字3能傳輸監(jiān)控、公務 和區(qū)間信號當窄線能實沖比特序在獨立介質(zhì)中傳輸時可以出現(xiàn)受激布里淵散射、受激拉曼散射、自相位調(diào)制；當輸入激光的線寬很寬時：還會出現(xiàn) 四

10、波用頻碼型相位組制等mmB性現(xiàn)象5B受激碼使淵散射主要將插起光信號功率的衰減p 其后向散射對光發(fā)射機構成危害環(huán)受激布，里淵時利用電纜傳送數(shù)字信號： 信號用偽雙譜性碼度遠遠大于散射光的譜線寬度：信道串擾問題不予考慮；受激拉曼散射在單信道通信中會導致信號光功率的附加衰減：同時由于 泵浦脈沖與其產(chǎn)生每個題只斯答出的相互意思均給全果在接收端不加光濾波器掉主要點的酌情抑制的話柵將會造成碼間串擾。在多信道系統(tǒng)中將造成 各三道之圖的能量題：產(chǎn)生信道串擾第另外題各10sRS在通信分SRS具有增益特性：而且可以在光纖中積累：因此這種效應可被利用制作成光纖放大SRS光纖放大器具有很寬的增益譜寬，可用于寬光譜的波分

11、復用光纖通信系統(tǒng)中。答：光纖光柵的制作縱向?qū)懭敕ǎ哼@種方法制作的光纖光柵的中心反射波長與寫入波長相同：由于可用光源極少：限制了它的應用：目 即光從光纖側面照射來改變折射率分布：這種方法增加了光柵寫入的自由度:光柵的制作方法: 可以制作不同周期、不同長度、不同位置及不同形狀的光柵環(huán)橫向?qū)懬耙话?寫入法是目前雙光束干預法光纖放置于分相干光R法主要有雙光束干預法、相位掩模法和逐點寫入法。峰值檢波器束的干預場中A干預條紋與光纖垂直，光纖中就會產(chǎn)生光柵周期與干預條紋周期相同的均勻光纖光柵，缺陷是對光源的相干性要求較高：對制造環(huán)境要求極嚴重復性差。相位掩模法對光源的相干性要求不高,并且穩(wěn)定、易于準直準重復

12、性好：可以簡化光纖光柵的制作系統(tǒng)。如把光纖與掩模成一定角度放置:還可以用于制作線性啁啾光柵。這種方法是掩模制作復雜，每種掩模通常只能制造一種光柵。逐點字光法是一種的放大均衡技經(jīng)峰它利用聚焦送入運算放纖上逐點曝光分別成光柵：每寫一個條的偏光柵移動一放大離的增益可調(diào)機構控制光形成一個負纖反動控制環(huán)通過控動改變的字光：收以方大地的增光柵以周到始這種持法輸般用于幅造長變期光度。其中對ARD的控制是調(diào)整它的倍增因子：它是與主放大器的增益同步變化色散補償在主放大器為最大益益坦態(tài)工作構造全光纖PD多波長插倍復因子工作4、光纖激光器、于其最正確倍反應因子工作環(huán)激光器動增磽纖光制傳圍主要受前置放大器的限制：因為

13、前置放大器的增益是不可變的。由于主放大器的增益變化范圍是比擬大的：因此它的增益可以變小到成為一個他技術相比的特于有用PIN光檢測器的數(shù)字光接收機放大器，其自動增益控制只對主放大器起作用。色散補償：根據(jù)啁啾系數(shù)的符號可產(chǎn)生正色散和頁色散：而且簡單地將光柵濾波器反過來使用就可以改變色散的符號：因此可以對經(jīng)過光纖系統(tǒng)傳輸?shù)谋徽箤捗}沖驚醒色散補償：已回復其原有的形狀。 ?U£EDFA的增益平阻© ；一定波長的i視頻M 將一定波長I的光:由于閃耀的光柵中存在反向反射：實際上更傾向于利用長周期光柵進行增益平坦：通過選擇適當?shù)墓鈻胖芷谑沟瞄L周期光柵 包層而迅速損耗掉：而且不存在光反射。合

14、分插復用器;在其它波長信道信號不變的前提下：在波光復用網(wǎng)絡節(jié)點上可以直接提取或添加一個或幾個波道信號：防止所有的光波信號全部U -IIC寧分解來進而復就在一起。由箝位電路來的調(diào)制信號纖激光器進兼容性應輸出穩(wěn)定變?yōu)殡娏骷兌葍?yōu)向電半導體激光電，有可能取代半導體激URt寸比擬器狀 率等寬脈的去控和開關管調(diào)諧范導通：電容器C通過V3放電。等寬脈沖消失后：制器的優(yōu)點是可以獲得較高的頻率調(diào)制系數(shù)'PF脈沖單穩(wěn)態(tài)整后通過單穩(wěn)態(tài)電路形成V3截止：is又對C充電，進入下一輪循環(huán)。這種電容放電式PFM調(diào)制器的優(yōu)點是可以獲得較高的頻率調(diào)制系數(shù)：從而有利于提高信噪比柵這種調(diào)制器的調(diào)制靈敏度高柵調(diào)制線性良好人分

15、布反應式激光器；利用光纖光柵作為半導體激光器的內(nèi)腔反射鏡：可以制造性能優(yōu)異的分布反應式激光器：其輸出器光的線寬窄：易于光纖 系統(tǒng)分標準而畫正柵一個圖拉給力：5進而控正確激光的頻率和模式分提供了一種可調(diào)諧的激光器。態(tài)翻共3頁第2頁鉉莫去學試題參考答案及評分標準附頁裝訂線5、答：影響耦合效率的主要因素是光源的發(fā)散角和光纖的數(shù)值孔徑。發(fā)散角大，耦合效率低；數(shù)值孔徑大，耦合效率高。此外，光源發(fā)光面 和光纖端面的尺寸、形狀及兩者之間的距離都會影響到耦合效率。光源與光纖的耦合一般采用兩種方法，即直接耦合與透鏡耦合。是將光纖端面 直接對準光源發(fā)光面進行耦合的方法。當光源發(fā)光面積大于纖芯面積時，采用直接耦合的

16、方法；當光源發(fā)光面積小于纖芯面積時，可在光源與光 纖之間放置透鏡，使更多的發(fā)散光線會聚進入光纖來提高耦合效率；對于發(fā)散光束非對稱的邊發(fā)光二極管和半導體激光器可以利用圓柱透鏡的方 法，或者利用大數(shù)值孔徑的自聚焦透鏡。單模光纖和半導體激光器的耦合采用自聚焦透鏡或者在光纖端面用電弧放電形成半球透鏡的方法。6、答：在高速調(diào)制情況下，半導體激光器會出現(xiàn)電光延遲、張弛振蕩和自脈動等現(xiàn)象。半導體激光器的張弛振蕩和電光延遲的存在限制了信號的調(diào)制速率應低于張弛振蕩頻率，這樣才能保證信息傳輸?shù)目煽?。電光延遲還會產(chǎn)生碼型效應。碼型效應的特點是，在脈沖序列中較長的連0碼后出現(xiàn)的1碼，其脈沖明顯變小，而且連0碼數(shù)目越多

17、，調(diào)制速率越高，這種效應越明顯。自脈動現(xiàn)象在某些注入電流情況下發(fā)生，它的出現(xiàn)及振蕩頻率僅與注入的總電流有關。其主要由于激光器內(nèi)部存在非線性增益而造成的，往往和激光器的PI非線性有關。7、答：數(shù)字光接收機中的噪聲可分為散彈噪聲和熱噪聲兩大類。散彈噪聲包括光檢測器的量子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲和AFD的倍增噪聲；熱噪聲包括負載電阻上的熱噪聲和放大電路中產(chǎn)生的噪聲。&答：線路碼型應滿足條件有：1能對中繼器進行不中斷業(yè)務的誤碼檢測；2減少碼流中長連 0或長連“1的碼字3能傳輸監(jiān)控、公務和區(qū)間信號;4能實現(xiàn)比特序列獨立性。常用的碼型有分組碼 mBnB碼5B6B碼使用較為普遍。插入比特碼有 m

18、B1P碼 mBlC碼 MB伯碼 在光纖通信中，有時利用電纜傳送數(shù)字信號， 利用偽雙極性碼 CMI和DMI碼評分標準：每個題只要答出主要意思均給全分，對于答錯或丟掉主要點的酌情扣1-2分三、畫圖題分析題第1小題，第2小題各10分共20分1、數(shù)字光接收機的放大均衡輸出經(jīng)峰值檢波，送入運算放大器，其輸出分別控制AFD的偏置電壓和主放大器的增益可調(diào)部位，從而形成一個負反應控制環(huán)路，自動改變數(shù)字光接收機放大器的增益，以到達始終保持其輸出信號幅度不變的程度。其中對AFD的控制是調(diào)整它的倍增因子，它是與主放大器的增益同步變化的，在主放大器為最大增益狀態(tài)工作時，AFD那么以最正確倍增因子工作， 相反那么以小于其最正確倍增因子工作。自動增益控制范圍主要受前置放大器的限制，因為前置放大器的增益是不可變的。由于主放大器的增益變化范圍是比擬大的，因此它的增益可以變小到成為一個衰減器。對于采用PIN光檢測器的數(shù)字光接收機放大器，其自