1、 第 1 页 有线传输专业第一章 光纤通信基本理论一、填空题1光纤通信中所使用的光纤是截面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有(束缚)和传输光的作用。2光具有波粒二像性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的(粒子流)。3波动光学是把光纤中的光作为经典(电磁场)来处理。4光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，由于不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致(信号畸变)的一种物理现象。5在数字光纤通信系统中，色散使(光脉冲)发生展宽。6波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的(几何结构)所引起的。7、光纤的非线性可以分为两类，即受激散射效应和（折射
2、率扰动） 。8当光纤中的非线性效应和色散(相互平衡)时，可以形成光孤子。9单模光纤的截止波长是指光纤的第一个(高阶模)截止时的波长。 10单模光纤实际上传输两个(相互正交)的基模。11、光纤通信是以（光波）为载频，以光纤为（传输媒介）的通信方式。14、G653 光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将(1310)nm 附近的零色散点，位移到(1550)nm 附近，从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。17、在多波长光纤通信系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的（调制） ，这种现象称（交叉相位调制） 。19、G652 光纤有两个应用窗口，即 1310nm 和 1550
3、nm,前者每公里的典型衰耗值为（0.34dB）,后者为（0.2dB） 。20、单模光纤的（模场直径）是作为描述单膜光纤中光能集中程度的度量。二、单项选择题1将光纤的低损耗和低色散区做到 1 4501 650 rim 波长范围，则相应的带宽为( B)THz。第 2 页 A.25 B25 C5.0 D502阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上( B )而使能量集中在芯子之中传输。A半反射 B全反射 C全折射 D半折射3多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是( A )的。A连续变化 B恒定不变 C间断变化 D基本不变4目前，光纤在( B )nm 处的损耗可以做到 02dBkm 左右，接近光
4、纤损耗的理论极限值。A1050 B1550 C2050 D25505石英光纤材料的零色散系数波长在( B )nm 附近。A127 B1270 C227 D22706普通石英光纤在波长( A )nm 附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。A1310 B2310 C3310 D43107、非零色散位移单模光纤也称为(D )光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。AG652 BG653 CG654 DG65510、光纤通信的波段在电磁波谱中的（ A ）区。 A、 近红外 B、 远红外 C、 可见光 D、 紫外线12、用来描述传输系统可靠性的参数是 （ D ）A、传输数率
5、 B、频带利用率 C、转换效率 D、误码率13、单波光纤通信限制中继距离的主要因素是（ C ）A、数值孔径和模场直径 B、纤芯直径和包层直径C、 衰减和色散 D、受激散色和克尔效应14、光时域反射仪工作原理是根据光纤传输中的（ A ）理论来实现其相关功能。A、瑞利散射 B、拉曼散射 C、布里渊散射 D、克尔效应15、表征光纤集光能力的光学参数为（ A ）A、数值孔径 B、包层直径 C、模场直径 D、纤芯不圆度第 3 页 16、ITU-T 命名色散位移单模光纤为（ B ）光纤。 A、 G.652 B、G.653 C、G. 654 D、G.65517、ITU-T 命名非零色散位移单模光纤为（ D
6、）光纤。A、 G.652 B、G.653 C、G.654 D、G.655三、多项选择题1根据光纤横截面折射率分布的不同，常用的光纤可以分成( AB )。A阶跃光纤 B渐变光纤 C单模光纤 D多模光纤2光纤的损耗因素主要有本征损耗、( ABCD )和附加损耗等。A.制造损耗 B连接损耗 C耦合损耗 D散射损耗3光纤通信所使用的低损耗窗口是( AC )和 1310nm 波段。A850 nm 波段 B1050nm 波段 C1550 nm 波段 D2650 nm 波段4根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为( ABC )。A模式色散 B材料色散 C波导色散 D偏振模色散5单模光纤可以分为( A
7、BCD )。A非色散位移单模光纤 B色散位移单模光纤c截止波长位移单模光纤 D非零色散位移单模光纤6、光纤是由（ ABC ）构成的圆柱介质光波导结构。A、纤心 B、包层 C、涂敷层 D、缓冲层7、光纤分类若按光纤传导电磁波模式数量可分为（ AB ） 。A、单模光纤 B、多模光纤 C、石英光纤 D、套塑光纤10、光纤通信系统主要是由（ ABC ）构成的。A、光纤 B、光源 C、光检测器 D、光信号13、不是描述光纤的传输特性的参数为（ ABD ）A、数值孔径 B、包层直径 C、衰减 D、纤芯不圆度15、引起光纤损耗的因素有（ABCD）A、吸收损耗 B、散射损耗 C、弯曲损耗 D、微弯损耗四、判断
8、题第 4 页 1光纤是圆截面介质波导。()2.在多模阶跃光纤的纤芯中，光按曲线传输，在纤芯和包层的界面上光发生反射。 ()3在渐变光纤中，光射线的轨迹是直线。(X)4.光纤的折射率分布采取双曲正割函数的分布，所有的子午射线具有完善的自聚焦性质。()5材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比。()6.偏振模色散是由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数 不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。()7在高强度电磁场中光纤对光的响应会变成线性。()8.四波混频是指由 2 个或 3 个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。()9为了保
9、证单模传输，光纤的芯径较小，一般其为 410m。()10、由于光纤双折射的存在，将引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化。()12、描述光纤的传输特性的参数为衰减和色散。 （）13、描述光纤的几何特性的参数为纤芯不圆度和包层不圆度。 （）15、在光纤通信系统中可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。 （）五、简答题1简述光纤通信的特点。答：(1)频带宽，通信容量大；(2)传输损耗低，无中继距离长；(3)抗电磁干扰；(4)光纤通信串话小，保密性强，使用安全；(5)体积小，重量轻，便于敷设；(6)材料资源丰富。2简述渐变光纤的折射率分布。答：渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而
10、在纤芯占中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。3简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。第 5 页 答：由于光纤材料的折射率是波长入的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。材料色散主要是由光源的光谱宽度所引起的。由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。4.解释什么是单模光纤的偏振色散 ？答：所谓单模光纤，实际上传输两个相互正交的基模，在完美的光纤中，这两个模式有相同的相位常数，是互相兼并的。但实际光纤会有椭圆变形和制造过程中的残余应力等问题，这些因素使得
11、两正交基模的传播常数不相等，这种现象叫做光纤的双折射，由于双折射，两模式的群速度不同，从而引起偏振色散。六、论述题1阐述光纤受激散射效应的定义、表现形式及其主要区别。(1)定义。受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。(2)表现形式。受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，同时产生一个能皎为两个光子能量差的另一个能量子。(3)主要区别。两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布
12、里渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制在较低光功率下，这些散射可以忽略。当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。2阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。答：折射率扰动主要引起自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、四波混频(FWM)和光孤子形成四种非线性效应。(1)自相位调制。自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。它导致光谱展宽，从而影响系统的性能。(2)交叉相位调制。交叉相位调制是任一波长信号的相位受其他波长信号强度起伏的调第 6 页 制产生的
13、。交叉相位调制不仅与光波自身强度有关，而且与其他同时传输的光波的强度有关，所以交叉相位调制总伴有自相位调制。交叉相位调制会使信号脉冲谱展宽。(3)四波混频。四波混频是指由 2 个或 3 个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。其产生原因是某一波长的入射光会改变光纤的折射率，从而在不同频率处发生相位调制，产生新的波长。四波混频对于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统影响较大， ，成为限制其性能的重要因素。(4)光孤子形成。非线性折射率和色散问的相互作用，可以使光脉冲得以压缩变窄。当光纤中的非线性效应和色散相互平衡时，可以形成光孤子。光孤子脉冲可以在长距离传输过程中，保持形状和脉宽不变。4、举例
14、说明由 SPM 引起的非线性影响的结果有几种可能?答：由 SPM 引起的非线性影响的结果有两种可能：当使用色散系统 D 为负的光纤工作区时(例如 C653 光纤的短波长侧或工作区色散为负的 G.655 光纤)，系统色散受限距离变短；当使用色散系数 D 为正的光纤工作区时(例如 C652 光纤、C653 光纤的长波长侧，或工作区色散为正的 C655 光纤)，系统色散受限距离反而会延长。第二章 光发送机与光接收机一、填空题1(受激)辐射是半导体激光器的基本工作原理。2半导体光源的核心是 PN 结，它由(高掺杂浓度)的 P 型半导体材料和 N 型半导体材料组成。3半导体激光器要产生稳定的激光振荡必须
15、满足一定的条件，即阈值条件和(相位)条件。4半导体激光器的激光振荡是由光栅形成的光耦合来提供，其基本原理是(布拉格)反射原理。5半导体激光器的(PWI，特性)是指它的输出功率 P 随注入电流，的变化关系。6半导体激光器把激励的电功率转换成(光功率)发射出去。7发光二极管是非相干光源，它的基本工作原理是(自发)辐射。8在光纤通信系统中，光发送机的任务是将(电端机)送来的电信号转变为光信号。第 7 页 9光发送机中的调制电路将电信号转变为(调制电流)，以便实现对光源的强度调制。10PIN 光电二极管可以对一定波长范围内的入射光进行(光电转换)，这一波长范围就是PIN 光电二极管的波长响应范围。11
16、、光纤通信中激光器间接调制，是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制，此调制器实际起到一个(开关)的作用。12、恒定光源是一个连续发送固定波长和功率的(高稳定)光源。13、电光效应是指电场引起晶体(折射率)变化的现象，能够产生电光效应的晶体称为电光晶体。14、光耦合器的作用是将信号光和泵浦光合在一起，一般采用(波分复用)器来实现。二、单项选择题1为了获得高辐射度，发光二极管一般采用( D)结构。A多同质 B双同质 C多异质 D双异质 2发光二极管的远场特性是距离器件输出端面一定距离的光束在( B )的分布。A时间上 B空间上 C磁场上 D电场上3光发送机技术指标中的消光比直接影响光接收机的
17、灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大，消光比一般应大于( A )dB。A10 B8 C6 D44一般 PIN 光电二极管在入射光功率(D )毫瓦量级时，能够保持比较好的线性。A高于 B略高于 C等于 D低于5雪崩光电二极管特性中的量子效率只与初级光生载流子数目有关，不涉及倍增问题，故量子效率值总是( D)。A大于 1 B略大于 1 C等于 1 D小于 16在光纤通信中，光接收机再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成( B )，它由判决电路和时钟恢复电路组成。A模拟信号 B数字信号 C电子信号 D光子信号17、光纤通信限制中继距离的主要因素是（ C ）A、数值孔径和模场直径
18、 B、纤芯直径和包层直径第 8 页 C、衰减和色散 D、纤芯不圆度和包层不圆度18、光纤通信中,通常用光（ C ）来解决反射光的问题。A、衰减器 B、耦合器 C、隔离器 D、环行器19、单模光纤的色散不包含（ C ） 。A、材料色散 B、波导色散 C、模式色散 D、偏振色散20、长途干线光纤通信所使用的光源为( A )。A、激光器 B、发光二极管 C、光电检测器 D、白光源21、OTDR 可用于（ C ）的测量。A、平均发送光功率 B、接收机灵敏度 C、衰减系数 D、色散系数22、用来描述传输系统可靠性的参数是 （ D ） 。A、传输数率 B、频带利用率 C、转换效率 D、误码率24、光纤通信
19、的波段在电磁波谱中的（ B ）区。A、远红外 B、近红外 C、可见光 D、紫外线三、多项选择题1光纤通信中，光源的间接调制是利用晶体的( ABC )等性质来实现对激光辐射的调制。A电光效应 B磁光效应 C声光效应 D场光效应2在光纤数字通信系统中，光发送机主要有( ABC )、光源及其控制电路。A输入接口 B线路编码 C调制电路 D输出接口3在光纤通信系统中编码调制是先将连续的模拟信号通过( ACD )，转换成二进制脉冲代码，再用矩型脉冲的有、无来表示信号。A取样 B过滤 C量化 D编码4雪崩二极管的响应速度主要取决于( ABC )等因素。A载流子完成倍增过程所需要的时间 B载流子在耗尽层的渡
20、越时间c结电容和负载电阻的 RC 时间常数 D结电容和负载电感的 Lc 时间常数5光接收技术中的前置放大器一般可分为( ACD )等几种。A低阻抗前置放大器 B无阻抗前置放大器第 9 页 C高阻抗前置放大器 D跨阻抗前置放大器5、光纤通信系统主要是由（ ABC ）构成的。A、光纤 B、光源 C、光检测器 D、光信号11、利用 OTDR 可完成的测量指标有：（ BCD ）A、 抖动和漂移 B、光纤损耗系数 C、 光纤长度 D、光纤故障点定位12、实现光纤通信的基本要素有：（ ABC ）A、光源 B、光纤 C、光电探测器 D、光功率计13、光纤衰减常数的常用测量方法有：（ BCD ）A. 近场扫描
21、法 B. 剪断法 C. 插入损耗法 D. 背向散射法 四、判断题1光端机是光纤通信系统中的光纤传输终端设备，它们位于电端机和光纤传输线路之间()2半导体激光器的输出光功率不会随温度而变化。(X)3半导体激光器中所允许的光场模式分为 TE 和 TM 两组。()4由于发光二极管输出的是自发辐射光，并且没有光学谐振腔，所以输出光谱要比半导体激光器窄得多。() 5光调制是用待发送的电信号控制光载波的某一参量，使之携带发送信息的过程，也就是完成电光转换的过程。()6对于半导体光源，其输出的光功率与注入电流成反比。()7激光器的发射中心波长随温度的升高向长波长漂移。()8受激吸收是半导体光检测器的基本工作
22、原理。()9光电二极管的线性饱和是指它有一定的功率检测范围，当入射功率太强时，光电流和光功率将不成正比，从而产生非线性失真。()10雪崩光电二极管是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。()11光接收机的主要作用是将经过光纤传输的微弱光信号转换成电信号，并放大、再生成原发射的信号。()第 10 页 12、对光源进行强度调制的方法有两类，即直接调制和间接调制。 （）15、测试光口的输入抖动容限指标时，需要停掉网元的保护机制。 （） 17、单模光纤通信的工作波长是在短波长波段，即波长为 850nm。 （）)18、激光器的功率过小会在光纤中产生非线性效应。 （） 2
23、0、系统误码测试可分为停业务测试和在线测试两种。 （） 五、简答题1简述光纤通信中光接收机的主要作用。光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机。2简述半导体激光器的光谱特性。答：半导体激光器的光谱特性主要是由激光器的纵模决定。激光器的光谱会随着注入电流而发生变化。当注人电流低于阈值电流时，半导体激光器发出的是荧光，光谱很宽；当电流增大到阈值电流时，光谱突然变窄，光谱中心强度急剧增加，出现了激光；对于单纵模半导体激光器，由于只有一个纵模，其谱线更窄。3简述发光二极管的
24、PI，特性。答：发光二极管不存在阈值，输出光功率与注入电流之间呈线性关系，且线性范围较大。当注入电流较大时，由于 PN 结的发热，发光效率降低，出现饱和现象。在相同注入电流下面发光二极管的发输出功率比边发光二极管大。4简述影响 PIN 光电二极管响应速度的主要因素。答：影响响应速度的主要因素有：结电容和负载电阻的 RC 时问常数、载流子在耗尽区里的渡越时间及耗尽区外产生的载流子的扩散时间。5、简述光纤通信中激光器直接调制的定义、用途和特点。答：直接调制：即直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小，改变激光器输出光波的强弱，又称为内调制。传统的 PDH 和 2.5Gbit/s 速率以下的 SDH系统使用的 LED 或 LD 光源基本上采用的都是这种调制方式。直接调制方式的特点是，输出功率正比于调制电流，简单、损耗小、成本低。一般情况下，在常规 G.652 光纤上使用时，传输距离100km，传输速率2.5Gbit/s。
