《光纖通信技術(shù)》復(fù)習(xí)題答案(共6頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《光纖通信技術(shù)》復(fù)習(xí)題 一． 基本概念 1． 什么樣的電磁波叫做“光”？目前的光纖通信用的是什么光？波長(zhǎng)是多少？ 答：光是一種電磁波，光頻為10E14HZ量級(jí)，波長(zhǎng)為μm 量級(jí)。可見(jiàn)光大約指0.4μm ~0.76μm 波長(zhǎng)范圍的電磁波。光通信采用的波長(zhǎng)0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在電磁波近紅外區(qū)段。 2． 光纖通信的特點(diǎn)？ 答：一、傳輸頻帶寬，通信容量大 二、傳輸損耗低，中繼距離長(zhǎng) 三、不怕電磁干擾 四、保密性好，無(wú)串音干擾 五、光纖尺

2、寸小,重量輕,利于敷設(shè)和運(yùn)輸 六、節(jié)約有色金屬和原材料 七、抗腐蝕性能好 3． 光纖的NA和LNA各是什么意義？什么是光線(xiàn)模式的分立性？ 答：入射最大角稱(chēng)為孔徑角，其正弦值稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。數(shù)值孔徑表示光纖采光能力的大小。 在光纖端面上芯區(qū)各點(diǎn)處允許光線(xiàn)射入并形成導(dǎo)模的能力是不一樣的，折射率越大的位置接收入射光的能力越強(qiáng)。為了定量描述光纖端面各點(diǎn)位接受入射光的能力，取各點(diǎn)位激發(fā)最高次導(dǎo)模的光線(xiàn)入射角度為局部孔徑角θ’C (r) ，并定義角的正弦值為該點(diǎn)位的局部數(shù)值孔徑LNA。 光是有一定波長(zhǎng)的

3、，將光線(xiàn)分解為沿軸向和徑向的兩個(gè)分量，傳輸光波長(zhǎng)λ也被分為λZ和λr。沿徑向傳輸?shù)墓獠ǚ至渴窃谙鄬?duì)的芯/包層界面間（有限空間）往返傳輸，根據(jù)波形可以穩(wěn)定存在的條件——空間長(zhǎng)度等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，而空間長(zhǎng)度已由光纖結(jié)構(gòu)所確定，所以徑向波長(zhǎng)分量λr不能隨意了，從而導(dǎo)致它們夾角不能隨意也即不能連續(xù)變化，即光線(xiàn)模式的分立性。 4． 什么是光纖的色散？光纖的色散分為哪幾種？在單模光纖中有哪些色散？ 答：脈沖信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)被展寬的現(xiàn)象叫光纖的色散。分為模間色散和模內(nèi)色散。模內(nèi)色散又分為材料色散和波導(dǎo)色散。多模光纖：模式色散和材料色散；單模光纖：材料色散和波導(dǎo)色散。 5． 歸一化頻

4、率V和截止頻率VC各如何定義？有何區(qū)別和聯(lián)系？ 答：歸一化頻率見(jiàn)書(shū)28頁(yè)，截止頻率見(jiàn)27頁(yè)。實(shí)際光纖中能夠傳輸?shù)膶?dǎo)模模式必須滿(mǎn)足V>Vc。 6． 什么是光纖的模式?簡(jiǎn)并模？線(xiàn)性極化模？ 答：在光纖的數(shù)值孔徑角內(nèi)，以某一角度射入光纖的端面，并能在光纖的纖芯——包層界面上形成全內(nèi)反射的傳播光線(xiàn)稱(chēng)為一個(gè)光的傳輸模式。每種允許在光纖中傳輸?shù)奶囟ㄐ问降墓獠ǚQ(chēng)為光纖的一個(gè)模式。 場(chǎng)型分布相同的模式稱(chēng)為簡(jiǎn)并模(原始場(chǎng)型的圖案一樣，而模式并不唯一。即一個(gè)原始場(chǎng)型并不唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)模式)。 將原始場(chǎng)型按照“傳輸常數(shù)相近者合并”的原則得到的場(chǎng)型，或者是把簡(jiǎn)并模集中在一起。稱(chēng)為線(xiàn)性極化模又叫線(xiàn)性偏振模

5、。 7． 什么是單模光纖？單模傳輸?shù)臈l件是什么？ 答：只允許傳輸一個(gè)基模的光纖為單模光纖。單模光纖傳輸條件為0

6、光纖的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)？什么是模場(chǎng)直徑？什么是光纖的截止波長(zhǎng)？ 答： 見(jiàn)書(shū)（45頁(yè)），單模光纖近場(chǎng)光強(qiáng)P(r)從最大值P(0)下降到P(0)/e時(shí)所對(duì)應(yīng)的光斑直徑的大小叫模場(chǎng)直徑（MFD）。 截至波長(zhǎng)（書(shū)34頁(yè)）光纖中只能傳導(dǎo)基模的最低工作波長(zhǎng)。 10． 什么是光子的自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射？ 見(jiàn)書(shū)57頁(yè)。 11． 什么是信號(hào)的抖動(dòng)？抖動(dòng)的性能參數(shù)有哪些？ 答：數(shù)字信號(hào)的各有效瞬間對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差定義為抖動(dòng)。抖動(dòng)包括兩個(gè)方面： （1）輸入信號(hào)脈沖在某一平均位置左右變化； （2）提取的時(shí)鐘信號(hào)在中心位置上的左右變化。 抖動(dòng)的性能參數(shù) 輸

7、入抖動(dòng)容限——系統(tǒng)容許輸入信號(hào)的最大抖動(dòng)范圍。 ②輸出抖動(dòng)——系統(tǒng)輸出口的信號(hào)抖動(dòng)特性。 ③抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性——在不同的測(cè)試頻率下系統(tǒng)輸入信號(hào)的抖動(dòng)值和輸出信號(hào)的抖動(dòng)值之比(增益)的分布特性。 12． 滿(mǎn)注入和LPS注入條件是怎樣規(guī)定的？ 答：滿(mǎn)注入指光源經(jīng)一定的光學(xué)系統(tǒng)處理后，在光纖端面上形成的入射光斑直徑大于纖芯直徑，而且，入射光錐的光錐角大于光纖的數(shù)值孔徑角。有限相位空間注入（LPS）規(guī)定入射光斑直徑和入射光錐的數(shù)值孔徑分別等于纖芯直徑和光纖NA的70%，又稱(chēng)70/70法則。 13． PDH的基群速率？SDH的最低速率？ PDH有兩種基礎(chǔ)速率: （1） 1.544Mb/

8、S，如美國(guó)、日本等； （2） 2.048Mb/S ，如我國(guó)、歐洲各國(guó)，各次群之間的路數(shù)關(guān)系是4倍遞增，而速率關(guān)系大于4倍。 將PDH和SDH在四次群上兼容互通，接口碼率定為155.520Mb/S SDH最基本速率等級(jí)是STM-1，其速率為155.520Mb/S。 14． 容器、虛容器、終端復(fù)用器和分插復(fù)用設(shè)備的作用？ 答：容器是具有一定格式的幀結(jié)構(gòu)，用來(lái)接收相應(yīng)的速率等級(jí)的PDH信號(hào)，并進(jìn)行速率適配。 虛容器是具有一定通信管理功能的基本信息結(jié)構(gòu)，本身不在SDH中獨(dú)立地傳輸，只允許裝載在STM-N幀中傳輸。 終端復(fù)用器，和分插復(fù)用設(shè)備見(jiàn)書(shū)170頁(yè)

9、。 15． SDH的分層結(jié)構(gòu)及各層的作用？ 見(jiàn)書(shū)171頁(yè)。 二． 基本原理 1． 光在不同的界面上發(fā)生反射和折射的方向規(guī)律如何？發(fā)生全反射的條件是什么？ 2． 光在介質(zhì)中傳輸為什么會(huì)發(fā)生損耗？什么是散射？光被介質(zhì)吸收有幾種形式？為什么“波長(zhǎng)有選擇性”？ 答：因?yàn)楣鈺?huì)發(fā)生散射和吸收。 吸收分為材料固有吸收（電子轉(zhuǎn)移的紫外吸收和SIO2紅外吸收），雜質(zhì)吸收（OH-離子吸收，過(guò)渡金屬離子吸收），原子缺陷吸收。 吸收過(guò)程的發(fā)生具有很強(qiáng)的選擇性，例如電子吸收只能在光能量恰好等于電子所能躍遷的能級(jí)差時(shí)才能發(fā)生。因此決定了

10、具體的光電材料具有一定的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍，各種微觀粒子吸收光子能量是按照本身的固有頻率進(jìn)行選擇的，也就是說(shuō)，不同的微觀粒子只吸收特定波長(zhǎng)的光子能量， 3． 光纖芯區(qū)折射率為什么比包層高？ 答：為了讓光線(xiàn)產(chǎn)生全反射而傳輸。 4． 光纖通信為什么向長(zhǎng)波長(zhǎng)、單模光纖方向發(fā)展？ 5． 為何漸變型多模光纖的色散??？（為什么漸變型多模光纖具有自聚焦效應(yīng)？） 答：因?yàn)楣饩€(xiàn)傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速)，入射角大的光線(xiàn)經(jīng)歷的路程較長(zhǎng)，但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線(xiàn)，n(r)較小， 傳播速度較快，補(bǔ)償了較長(zhǎng)的路程。入射角小的光線(xiàn)情況正相反，其路程較短，但速度較慢。所以這些光線(xiàn)的

11、時(shí)間延遲近似相等。 6． 光時(shí)域反射儀的測(cè)量原理？光時(shí)域反射儀的作用？ 7． 無(wú)源光器件有哪些？作用分別是什么？ 有源：半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、光電二極管、光纖放大器等。 無(wú)源：光纖連接器，耦合器，合/分路器，光開(kāi)關(guān)、光衰減器和光隔離器。 光纖連接器：纖線(xiàn)路得以延長(zhǎng)和方便地連通。 耦合器：具有多個(gè)輸入端如多個(gè)輸出端的光纖匯接器件， 合/分路器：一個(gè)端口對(duì)N個(gè)端口的光纖匯接口，用于一路光信號(hào)分為N路，或?qū)路合為一路。 光衰減器：使傳輸線(xiàn)路中的光信號(hào)產(chǎn)生定量衰減的器件，作用與電阻在電路中的作用相似 光開(kāi)關(guān)：是使傳輸通路中的光信號(hào)發(fā)生通、斷或進(jìn)行光路切換。 光隔離器

12、：在光源與活動(dòng)連接器之間設(shè)置的阻止菲涅耳反射光返回光源，提高LD穩(wěn)定性。光發(fā)射機(jī)光源所發(fā)生的信號(hào)光，通常是以活動(dòng)器的形式耦合到光纖線(xiàn)路中去的，活接頭處的光纖端面間隙會(huì)使約4%的反射光向著光源作用。 8． 為什么發(fā)光二極管的發(fā)射譜線(xiàn)寬、發(fā)射角大，而半導(dǎo)體激光器的發(fā)射譜線(xiàn)窄、發(fā)射角?。? 9． 試分析光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，在什么情況下，（1）光波被吸收；（2）光波被放大；（3）光波強(qiáng)度保持不變。 10． 簡(jiǎn)述LD和LED的工作原理 見(jiàn)書(shū)56頁(yè)。 11． 簡(jiǎn)述PIN和APD管的工作原理 見(jiàn)書(shū)98頁(yè) 12． 光發(fā)射機(jī)是由幾部分組成的？各部分的作用是什么？

13、 見(jiàn)書(shū)53頁(yè)和55頁(yè) 13． 光接收機(jī)是由幾部分組成的？各部分的作用是什么？ 見(jiàn)書(shū)53頁(yè)和97頁(yè) 14． 輔助設(shè)備有哪些？作用是什么？ 答：監(jiān)控管理設(shè)備、公務(wù)通信設(shè)備、區(qū)間通信設(shè)備、自動(dòng)倒換設(shè)備、告警處理設(shè)備、電源供給設(shè)備。 監(jiān)控管理設(shè)備——對(duì)光纖通信系統(tǒng)的各種設(shè)備的工作狀態(tài)和傳輸質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視控制。 公務(wù)通信設(shè)備——用于公務(wù)通信設(shè)備組織數(shù)字段內(nèi)和數(shù)字段間局站的線(xiàn)路維護(hù)所用的業(yè)務(wù)通信聯(lián)絡(luò)。 區(qū)間通信設(shè)備——解決長(zhǎng)途光纖通信中某個(gè)局部區(qū)域的通信問(wèn)題 自動(dòng)倒換設(shè)備——按照指令程序控制將發(fā)生故障的主用系統(tǒng)自動(dòng)或人工轉(zhuǎn)換到備用系統(tǒng)。 告警處理

14、設(shè)備——解決運(yùn)行過(guò)程中遇到的各種故障情況。 電源供給設(shè)備——對(duì)端局和中繼站提供所需的電力。 15． 公務(wù)通信有幾種方式？區(qū)間通信主要解決什么問(wèn)題？ 公務(wù)通信指維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)沿途各個(gè)局站進(jìn)行維護(hù)時(shí)所采用的業(yè)務(wù)聯(lián)系方式。 公務(wù)通信方式按其功能不同可分為選址呼叫、同線(xiàn)呼叫和分組呼叫，插入呼叫。 區(qū)間通信指的是一條長(zhǎng)途干線(xiàn)中間的某些局部區(qū)域內(nèi)相互之間所進(jìn)行的通信。 16． 光纖通信系統(tǒng)中的接口電路的作用是什么？ 連接光端機(jī)與電端機(jī)并進(jìn)行碼型變換。 17． 實(shí)用化的光纖通信系統(tǒng)是由哪些部分組成的？各部分的作用分別是什么？ 三． 計(jì)算 1． 已知多模光纖的Δ

15、=0.01， n0=1.5，將此光纖端浸沒(méi)于水中（n水 ==1.33），求其在水中的數(shù)值孔徑。 2． 已知目前的單模光纖芯直徑為10μm，Δ=0.004，n0=1.5，并為階躍分布，若以0.63μm波長(zhǎng)的紅光注入，其中導(dǎo)模約有多少？若想實(shí)現(xiàn)單模傳輸，芯經(jīng)應(yīng)作如何調(diào)整？ 3． 某光纖損耗系數(shù)為2.5dB/km，長(zhǎng)度為1.5km，輸入光功率為10μW時(shí)，輸出應(yīng)為多少？ 4． 用脈沖展寬法測(cè)量某多模光纖鏈的帶寬，光纖鏈長(zhǎng)10km，輸入光脈沖FWHM為3ns，輸出為5ns，求此光纖鏈的帶寬。若用這種光纖只傳5km，帶寬可增大多少？ 5． 某PIN光電二極管，在λ=0。8μm時(shí)，平均每3個(gè)入射光

16、子要產(chǎn)生一電子空穴對(duì) ，如果產(chǎn)生的所有電子均被收集起來(lái)，試計(jì)算： （1） 器件的量子效率η； （2） 其帶隙能量的最大可能值為多少？ （3） 當(dāng)接受光功率為10 -2W時(shí)，其平均輸出光電流為多少？ （4） 光電探測(cè)器的響應(yīng)度R0可用R0=η*e 0/hf表示，由上面已知條件計(jì)算此時(shí)R0 =？ 6． 已知某光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為-7dBm，接受機(jī)靈敏度為-34dBm，動(dòng)態(tài)范圍為6dB，光纖線(xiàn)路總損耗為25dB，問(wèn)系統(tǒng)能否正常工作？若發(fā)射光功率降低5dB或增加4dB，又當(dāng)如何？（BER=10-10，不考慮系統(tǒng)富裕度）。 7． 某光源發(fā)出全“1”碼時(shí)的功率為800μW，全“0”

17、碼時(shí)的功率為50μW，若信號(hào)為偽隨機(jī)碼序列（NRZ碼），問(wèn)光源輸出平均功率和消光比各為多少？ 8． 某工程采用單模光纖組成4*139.264Mb/s長(zhǎng)途系統(tǒng)，其中光源為SLM-LD，波長(zhǎng)為1.551μm，Δλ=1nm，PS=-3dBm，Pr=-33dBm，（BER=10-10），AS=0.04dB/km，Ad=0.4dB/個(gè)，碼型為5B6B，MC=0.1dB/km，Me=3dB，P0=1dB,若中繼段長(zhǎng)度為45km,問(wèn)應(yīng)采用怎么樣性能的光纖(包括損耗系數(shù)和色散系數(shù)). 9． 某長(zhǎng)途系統(tǒng)的各部分參數(shù)如下表所示,請(qǐng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)算,并確定出一個(gè)合適的中繼距離范圍,指出該系統(tǒng)是何種因素限制系統(tǒng). 系統(tǒng) 速率為564.992Mb/s,碼型為8B1H/1C, Me=3dB，P0=1dB 光發(fā)射機(jī) PS=-2.7dBm，λ=1.313μm，Δλ=1.6nm，(MLM-LD) 光接受機(jī) Pr=-34dBm，Dr=24dB，（BER=10-10） 光纖和光纜 Af=0.33dB/km，D=2.5ps/nm.km, MC=0.08dB/km，AS=0.04dB/km， Ad=0.5dB/個(gè)， 10． 上題中的PS=-3dBm，中繼距離長(zhǎng)度要求43km,問(wèn)系統(tǒng)能否正常工作?為什么? 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)