《光纖通信技術(shù)》復(fù)習(xí)題答案(共6頁)

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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？波長是多少？ 答：光是一種電磁波，光頻為10E14HZ量級，波長為μm 量級?？梢姽獯蠹s指0.4μm ~0.76μm 波長范圍的電磁波。光通信采用的波長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？ 答：一、傳輸頻帶寬，通信容量大 二、傳輸損耗低，中繼距離長 三、不怕電磁干擾 四、保密性好，無串音干擾 五、光纖尺

2、寸小,重量輕,利于敷設(shè)和運輸 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？什么是光線模式的分立性？ 答：入射最大角稱為孔徑角，其正弦值稱為光纖的數(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)各點處允許光線射入并形成導(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。為了定量描述光纖端面各點位接受入射光的能力，取各點位激發(fā)最高次導(dǎo)模的光線入射角度為局部孔徑角θ’C (r) ，并定義角的正弦值為該點位的局部數(shù)值孔徑LNA。 光是有一定波長的

3、，將光線分解為沿軸向和徑向的兩個分量，傳輸光波長λ也被分為λZ和λr。沿徑向傳輸?shù)墓獠ǚ至渴窃谙鄬Φ男?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——空間長度等于半波長的整數(shù)倍，而空間長度已由光纖結(jié)構(gòu)所確定，所以徑向波長分量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：脈沖信號在光纖中傳輸時被展寬的現(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：歸一化頻率見書28頁，截止頻率見27頁。實際光纖中能夠傳輸?shù)膶?dǎo)模模式必須滿足V>Vc。 6． 什么是光纖的模式?簡并模？線性極化模？ 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)反射的傳播光線稱為一個光的傳輸模式。每種允許在光纖中傳輸?shù)奶囟ㄐ问降墓獠ǚQ為光纖的一個模式。 場型分布相同的模式稱為簡并模(原始場型的圖案一樣，而模式并不唯一。即一個原始場型并不唯一對應(yīng)一個模式)。 將原始場型按照“傳輸常數(shù)相近者合并”的原則得到的場型，或者是把簡并模集中在一起。稱為線性極化模又叫線性偏振模

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

7、入抖動容限——系統(tǒng)容許輸入信號的最大抖動范圍。 ②輸出抖動——系統(tǒng)輸出口的信號抖動特性。 ③抖動轉(zhuǎn)移特性——在不同的測試頻率下系統(tǒng)輸入信號的抖動值和輸出信號的抖動值之比(增益)的分布特性。 12． 滿注入和LPS注入條件是怎樣規(guī)定的？ 答：滿注入指光源經(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、日本等； （2） 2.048Mb/S ，如我國、歐洲各國，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)，用來接收相應(yīng)的速率等級的PDH信號，并進行速率適配。 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)備見書170頁

9、。 15． SDH的分層結(jié)構(gòu)及各層的作用？ 見書171頁。 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“波長有選擇性”？ 答：因為光會發(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，過渡金屬離子吸收），原子缺陷吸收。 吸收過程的發(fā)生具有很強的選擇性，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差時才能發(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行選擇的，也就是說，不同的微觀粒子只吸收特定波長的光子能量， 3． 光纖芯區(qū)折射率為什么比包層高？ 答：為了讓光線產(chǎn)生全反射而傳輸。 4． 光纖通信為什么向長波長、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：因為光線傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速)，入射角大的光線經(jīng)歷的路程較長，但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線，n(r)較小， 傳播速度較快，補償了較長的路程。入射角小的光線情況正相反，其路程較短，但速度較慢。所以這些光線的

11、時間延遲近似相等。 6． 光時域反射儀的測量原理？光時域反射儀的作用？ 7． 無源光器件有哪些？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。 無源：光纖連接器，耦合器，合/分路器，光開關(guān)、光衰減器和光隔離器。 光纖連接器：纖線路得以延長和方便地連通。 耦合器：具有多個輸入端如多個輸出端的光纖匯接器件， 合/分路器：一個端口對N個端口的光纖匯接口，用于一路光信號分為N路，或?qū)路合為一路。 光衰減器：使傳輸線路中的光信號產(chǎn)生定量衰減的器件，作用與電阻在電路中的作用相似 光開關(guān)：是使傳輸通路中的光信號發(fā)生通、斷或進行光路切換。 光隔離器

12、：在光源與活動連接器之間設(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)射機光源所發(fā)生的信號光，通常是以活動器的形式耦合到光纖線路中去的，活接頭處的光纖端面間隙會使約4%的反射光向著光源作用。 8． 為什么發(fā)光二極管的發(fā)射譜線寬、發(fā)射角大，而半導(dǎo)體激光器的發(fā)射譜線窄、發(fā)射角?。? 9． 試分析光通過介質(zhì)時，在什么情況下，（1）光波被吸收；（2）光波被放大；（3）光波強度保持不變。 10． 簡述LD和LED的工作原理 見書56頁。 11． 簡述PIN和APD管的工作原理 見書98頁 12． 光發(fā)射機是由幾部分組成的？各部分的作用是什么？

13、 見書53頁和55頁 13． 光接收機是由幾部分組成的？各部分的作用是什么？ 見書53頁和97頁 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)字段間局站的線路維護所用的業(yè)務(wù)通信聯(lián)絡(luò)。 區(qū)間通信設(shè)備——解決長途光纖通信中某個局部區(qū)域的通信問題 自動倒換設(shè)備——按照指令程序控制將發(fā)生故障的主用系統(tǒng)自動或人工轉(zhuǎn)換到備用系統(tǒng)。 告警處理

14、設(shè)備——解決運行過程中遇到的各種故障情況。 電源供給設(shè)備——對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題？ 公務(wù)通信指維護人員對系統(tǒng)沿途各個局站進行維護時所采用的業(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、同線呼叫和分組呼叫，插入呼叫。 區(qū)間通信指的是一條長途干線中間的某些局部區(qū)域內(nèi)相互之間所進行的通信。 16． 光纖通信系統(tǒng)中的接口電路的作用是什么？ 連接光端機與電端機并進行碼型變換。 17． 實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． 計算 1． 已知多模光纖的Δ

15、=0.01， n0=1.5，將此光纖端浸沒于水中（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波長的紅光注入，其中導(dǎo)模約有多少？若想實現(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，長度為1.5km，輸入光功率為10μW時，輸出應(yīng)為多少？ 4． 用脈沖展寬法測量某多模光纖鏈的帶寬，光纖鏈長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，平均每3個入射光

16、子要產(chǎn)生一電子空穴對 ，如果產(chǎn)生的所有電子均被收集起來，試計算： （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，其平均輸出光電流為多少？ （4） 光電探測器的響應(yīng)度R0可用R0=η*e 0/hf表示，由上面已知條件計算此時R0 =？ 6． 已知某光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射機的發(fā)射功率為-7dBm，接受機靈敏度為-34dBm，動態(tài)范圍為6dB，光纖線路總損耗為25dB，問系統(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”碼時的功率為800μW，全“0”

17、碼時的功率為50μW，若信號為偽隨機碼序列（NRZ碼），問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長途系統(tǒng)，其中光源為SLM-LD，波長為1.551μm，Δλ=1nm，PS=-3dBm，Pr=-33dBm，（BER=10-10），AS=0.04dB/km，Ad=0.4dB/個，碼型為5B6B，MC=0.1dB/km，Me=3dB，P0=1dB,若中繼段長度為45km,問應(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． 某長途系統(tǒng)的各部分參數(shù)如下表所示,請對系統(tǒng)進行預(yù)算,并確定出一個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 PS=-2.7dBm，λ=1.313μm，Δλ=1.6nm，(MLM-LD) 光接受機 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， 10． 上題中的PS=-3dBm，中繼距離長度要求43km,問系統(tǒng)能否正常工作?為什么? 專心---專注---專業(yè)