2010《光纖通信》試題及詳解

《光纖通信》試卷…第《光纖通信》試卷…第4頁（共3頁）2009-2010年度教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)估測驗(yàn)試卷《光纖通信》試題注：1、開課學(xué)院：通信與信息工程學(xué)院。命題組：通信工程教研組·張延鋒2、考試時(shí)間：90分鐘。 試卷滿分：100分。3（含計(jì)算器。4紙一并上交?？偡忠欢奈辶甙司攀?002018302210試題如下：一、 選擇題（每小題僅有一個(gè)選項(xiàng)是符合題意要求的，共10小題，每小題分，共20分）1、激光二極管LED的工作原理是A.光的吸收 B.光的自發(fā)輻射 C.光的受激發(fā)射 D.光的受激散2、現(xiàn)知臨界傳播角為αc，要保證光線在光纖內(nèi)全反射，必須要求傳播角A．α<αc B．α≤αc C．α>αc D．α≥αc3Ex與Ey振幅相等且相位差為900時(shí)，其為A．圓偏振 B．線偏振 C．橢圓偏振 D．垂直偏振4、色散是由于光在光纖中傳輸?shù)奈锢憩F(xiàn)象，單模光纖不存在以下哪種色散A.材料色散 B.模式色散 C.波導(dǎo)色散 D.色度色散5、半導(dǎo)體激光器的發(fā)光譜線會(huì)隨著工作條件的變化而變化，當(dāng)注入電流低于閾值電流時(shí)發(fā)出的是A.激光，譜線較窄 B.熒光，光譜較寬C.激光，譜線較寬 D.熒光，光譜較窄6、APD光電二極管出現(xiàn)雪崩擊穿是因?yàn)锳.載流子在耗盡區(qū)的漂移時(shí)間過長 B.將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的效率太C.其所加的反向偏置電壓過大 D.其注入的非平衡載流子擴(kuò)散過快7、以下屬于光纖通信系統(tǒng)所用的有源器件的是A.耦合器 B.隔離器 C.摻銩光纖放大器 D.光開關(guān)8、用來顯示和測量光纖中波長光信號(hào)特性，在WDM系統(tǒng)中應(yīng)用較多的是A.光時(shí)域反射儀B.光纖熔接機(jī) C.光譜分析儀 D.光功率9、DWDM與WDM的主要區(qū)別可以說DWDM使用的波長間隔A.很大，常常大于0.8nm B.很小，常常小于0.8nmC.很大，常常大于1.6nm D.很小，常常小于10、以下不是OCDMA擴(kuò)頻多址訪問技術(shù)的是A.直接序列 B.頻率跳變 C.啁秋系統(tǒng) D.雙線性光序二、 填空題（本題共三部分，每部分6分，共18分）（一、基本概念及基本理論填空（1466分）、目前在光纖通信系統(tǒng)使用的外調(diào)制器通常是 電光調(diào)制器。12、 和色散是因光纖特性而導(dǎo)致的光纖通信系統(tǒng)的基本問題。13、由物理學(xué)可知，光具有 和波動(dòng)性，對(duì)其分析也有兩種：一是幾光學(xué)分析法，二是 。14、為解決半導(dǎo)體激光器溫度敏感問題，可以在驅(qū)動(dòng)電路中進(jìn)行 或是采用制冷器來保持器件的溫度穩(wěn)定。15、法布里—珀羅放大器的增益頻譜是一條 的曲線。（二、基本運(yùn)算能力填空（326分）16一階躍折射率光纖已知纖芯和包層的折射率分別是=1.48,n2=1.46,則其最大接收角θ0為 。17、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,則纖芯和包層的相對(duì)折射指數(shù)差Δ為 。（三、名詞解釋填空（236分）18調(diào)制帶寬： 。19本征區(qū)： 。20、響應(yīng)時(shí)間： 。三、 簡答畫圖題（本題共兩部分，每部分15分，共30分）（一、按要求簡答各題（5315分）21、光線中的非線性效應(yīng)有哪些？22、什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)？23、簡述自動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)ASON的優(yōu)點(diǎn)。（二、按題要求畫圖或據(jù)圖回答問題（215分）24、畫出典型的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)接收端機(jī)的原理框圖。（6分）25、閱讀下圖，按要求完成各題。（9分）上圖顯然為 的工作原理。在摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個(gè)能級(jí)：能級(jí)1代表基態(tài)，能量最低；能級(jí)2是 ，處于中間能級(jí)；能級(jí)3代表 ，能量最高據(jù)圖分析請(qǐng)闡述該工作原理： （3分）從該工作原理可以看出，光放大是由于 的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)光結(jié)果。為提高放大器增益，應(yīng)提高對(duì) 的吸收。四、 綜合解答（請(qǐng)按各題題意解答要求寫出必要的解題思想與具體公式本題共3小題，共20分）26（8分）PIN80%，計(jì)算在和波長時(shí)的響應(yīng)度，說明為什么在處光電二極管比較靈敏。27（8分）0.20850nm個(gè)左右的傳播模式。試問：其纖芯直徑為多少？1310nm波長上可以支持多少個(gè)模？28（6分）用纖芯折射率為1.5f08MHzL。五、 分析題（請(qǐng)按要求寫出必要的解題過程，本題共1題，共10分）29（10分）1某SI型光纖，光纖的芯徑d=2a為100 m，折射率n=1.458，包層的折射率12n=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩLλ=850nm。則：2V參數(shù)；估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量；計(jì)算該光纖的數(shù)值孔徑；計(jì)算該光纖單模工作的波長。評(píng)卷答案：一、選擇題（每小題僅有一個(gè)選項(xiàng)是符合題意要求的，共10小題，每小題2分，共20分）1、B 2、B 3、A 4、B 5、B6、C 7、C 8、C 9、D 10、D二、填空題（本題共三部分，每部分6分，共18分）（一、基本概念及基本理論填空（1466分）11、鈮酸鋰（LiNbO3）12、衰減13、粒子性，波動(dòng)方程分析法14、溫度補(bǔ)償15、振蕩（二、基本運(yùn)算能力填空（326分）16、14017、Δ=(n1?n2)/n1=(1.5?1.45)/1.5=0.033（三、名詞解釋填空（236分）18、保證調(diào)制制度不變的情況下，光功率下降到低頻率值的一半時(shí)（3dB）的頻率范圍。19PINN20、用來反映光檢測器對(duì)瞬變或高速調(diào)制光信號(hào)響應(yīng)能力的參數(shù)。三、簡答畫圖題（本題共兩部分，每部分15分，共30分）（一、按要求簡答各題（5315分）21、主要有四種：自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻和受激散射。22間接調(diào)制一般是基于電光、磁光、聲光效應(yīng)，讓光源輸出的連續(xù)光載波通過光調(diào)制器，電信號(hào)通過調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對(duì)光載波的調(diào)制。間接調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)。23、引入智能特性，可以將光網(wǎng)絡(luò)帶來的好處歸結(jié)如下：①實(shí)現(xiàn)靈活的Mesh（網(wǎng)狀）組網(wǎng)，提高帶寬利用率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)生存性。②網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)。③簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。④提供增值業(yè)務(wù)，使傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)向業(yè)務(wù)網(wǎng)演進(jìn)。⑤縮短業(yè)務(wù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)帶寬動(dòng)態(tài)申請(qǐng)和釋放。⑥最終實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連和互通。（二、按題要求畫圖或據(jù)圖回答問題（215分）24、亞穩(wěn)態(tài)，激發(fā)態(tài)①當(dāng)泵浦(Pump,31鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(1→3)。②但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+2（無輻射躍遷。212Er3+(2→1)泵浦光，泵浦光四、綜合解答題（322分）26（8分）解：1.3m時(shí)的響應(yīng)度為R(m)0.81.30.84A/W；1.24 1.241.55mR(m)

0.81.55

1A/W。1.24 1.24因?yàn)轫憫?yīng)度正比于波長，故在1.55m處光電二極管比1.3m處靈敏。27（8分）1）由

2 a n2

2aNA，得到纖芯直徑為1 1

2 1VV1a 1

1

2M1

0.85 0.20

30.27當(dāng)2

1.31m

NA NA2M 2M得到模的個(gè)數(shù)為

1

1 2 228（6分解：信號(hào)的周期為

21M2212

0.852 M 1000 1 1.312T1/f0信號(hào)在纖芯中傳輸?shù)乃俣葹椤豆饫w通信》試卷…第5頁（共3頁）vc/n1由于信號(hào)延遲半個(gè)脈沖周期，則光纖的長度L為T c 1 3108 1Lv 12.5m2 n 2f1 0

1.5 28106五、分析題（請(qǐng)按要求寫出必要的解題過程，本題共1題，共10分）29（10分）n2n21 2解：(1)由于歸一化頻率Vn2n21 2 500.8