光纤通信原理试题＿1 参考答案

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.

光纤通信指的是（ B ）

A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。

2.已知某Si-PIN光电二极管的响应度R－19

0＝0.5 A/W，一个光子的能量为2.24×10 J，电子电荷量为1.6×10

－19

C，则该光电二极管的量子效率为（A.40％ B.50％ C.60％

D.70％ R0=e错误！未找到引用源。 /hf

3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4

D.270×4

4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12

B.θ1=0°C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km

B.ps/nm C.ps/nm.km? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB

D.60 dB

7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ） A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大

D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12

9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC

B.λ0<λC

C.λ0≥0

D.λ0≤1.55μm

10.EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大

D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE波；三为TM波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。

2nL

3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。

q

4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。

6.在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为本征层（I）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功

）

转换为电信号电流 。 8.光发射机的消光比为_E=_。

9.光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用光纤来传输。 10.在薄膜波导中，导波的特征方程是。

11.EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：作前置放大器、作发射机的_功率放大器_和作光中继器。 12.EDFA的工作波长范围是__1.53~1。56um。

13.光缆主要由缆芯、加强元件_和外护层等几部分组成。

14.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_吸收损耗_和散射损耗。 15.LD适用于长距离、大容量_的光纤传输系统。

16.在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为0.1μW，则该接收机的接收灵敏度为____-40？_dBm。 17.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和_隔离性好_。

18. 目前光纤通信所用光波的光波波长范围为: 0.8～1.8μm ,属于电磁波谱中的 近红外区 。 19. EDFA作前置放大器使用时，要求其有_高增益_和低噪声的特性。

三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 31.弱导波光纤 纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。

32.受激吸收 物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级上，这个过程叫做受激吸收。 33.APD的雪崩倍增因子 G=I/IP IM有雪崩倍增时光电流的平均值。I无雪崩倍增时光电流的平均值。G再40~100之间。 34.误码率 BER=

35. 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。四、简答题（本大题共5小题，每小题7分，37小题8分，共35分）

1.分别画出半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在LD的曲线上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。 2.阶跃型光纤中，导波特性参数U、W的名称和计算公式分别是什么？

答 导波的径向归一化相位常数U, 导波的径向归一化衰减常数W;U= 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。k02n12-错误！未找到引用源。 2 W=错误！未找到引用源。

3.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？

答：1)有合适的输出光功率 一般在0.01没w~5mw; 2)有较好的消光比EXT <=10% ；3)调制特性好 4.什么是半导体材料的光电效应？

错误！未找到引用源。2

。

-

导体的P-N结上时若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。

5.在光纤通信系统设计中，主要涉及哪些系统部件的选择？

答：1）工作波长的选择 2）光源的选择 3）光电检测器的选择 4）光导纤维的选择。 五、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 1.已知阶跃型光纤的n1＝1.51，n2＝1.48，光纤长度为L＝10 km。 求：（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角θ1变化的范围； （2）光线在光纤端面上的最大入射角Φmax； （3）该光纤的最大时延差 。

解：

（1）（自己做的）sinθc=n2/n1 所以临界角θc=arcsinn2/n1=78.56

。

由题意知 当 θc1<90 可以产生全反射。

（2）因为sinΦmax=n1*错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

(3)1*sinθc=Ln12/cn2 最小时延 错误！未找到引用源。=L/V1=Ln1/c 错误！未找到引用源。 Ln12/cn2-- Ln1/c =(Ln12-Ln1n2)/cn2错误！未找到引用源。

2.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为0 .5 mW，光纤传输损耗为0.35 dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.1 dB/km，系统富裕度为6 dB。若要求系统的中继传输距离达60 km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？ 解：PT=Pmin+La+Lai+M 且PT=10lg0.5*10-3/10-3 所以PMIN= PT- La-Lai-M= 一、问答题(20分)

1.你如何理解有线通信和无线通信?两者区别? 2.有线通信包含那些通信系统?

3.最基本的光传输系统由 ------------ , ------------ 和 ------------组成。 4.要将交流220V电源转换成稳定的-48V直流电源输出，一般需经过 A. B. C. D. 四个步骤。 5. 光缆的基本结构由 、 和 组成。

6.常用的光缆结构形式有 式光缆、 式光缆、 式光缆和 式光缆。 7 . 电话网组成部分包 括 、 和 。 8.我国和欧洲采用的PCM非均匀量化方式实现方法为 ，共分（ ）个量化级。

9.石英光纤的零色散波长在（1.31）um左右，损耗最小点在（ ）um左右。 10.光纤按传输模式可分为（ 光纤）和（ 光纤） 二、选择题 (40分)

1、通信网的基本结构形式有五种，以下正确的说法是（ ） A、网型、星型、T型、环型、总线型； B、网型、星型、线型、复合型、环型； C、网型、星型、复合型、环型、总线型； D、网型、环型、线型、复合型、树型。 2、衡量数字通信系统传输质量的指标是（ ） A、误码率 B、信噪比 C、噪声功率 D、话音清晰度

3、FTTB意思是光纤到 、FTTH意思是光纤到 ,EPON意思 20

是 。 4、光纤通信指的是：

A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 5、下面说法正确的是：

A光纤是透明玻璃拉制成细长圆柱形的线； B光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称； C光纤是透明塑料拉制成细长圆柱形的线； D光纤是由高纯度石英玻璃制成细长圆柱形的线。

6、下面说法正确的是：

A光纤通信只能用于数字通信，不能用于模拟通信；B光纤通信不能用于数字通信，只能用于模拟通信； C光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信；D光纤通信不能用于数字通信，也不能用于模拟通信。 7、下面说法正确的是：

A为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。 8 下面说法正确的是：

A光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量； B光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离； C光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率； D光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式。

。

9、下面说法正确的是：

A光纤的色散决定光纤通信系统的通信容量；B光纤的色散决定光纤通信系统的传输距离；C光纤的色散决定光纤通信系统的传输速率； D光纤的色散决定光纤通信系统的传输模式。 10、为了使光纤能在各种敷设条件和各种环境中使用：

A必须把光纤进行一次涂覆和二次涂覆处理； B必须把光纤与其他元件组合起来构成光缆； C必须把多根光纤放入同一根塑料管中； D 必须把多根光纤绞合在一起。 11、光纤的连接分为：

A 固定连接和永久性连接； B固定连接和熔连接； C固定连接和活动连接； D粘连接和熔连接。 12、光合波器是：

A将多个光波信号合成一个光波信号在一根光纤中传输；B将多路光信号合并成一路光信号在光纤中传输；C将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输； D将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输。 13、光纤通信系统中常用的光源主要有：

A光检测器、光放大器、激光器；B半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB；C PIN光电二极管、激光、荧光； D 半导体激光器、光检测器、发光二极管。

14、光纤通信系统中常用的光检测器主要有：

A激光器、发光二极管； B分布反馈激光器、PIN光电二极管； C半导体PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管； D PIN光电二极管、半导体激光器LD。 15、掺铒光纤是一种向常规传输光纤的石英玻璃基质中掺入微量铒元素的特种光纤。掺入铒元素的目的，是促成被动的传输光纤转变为具有光放大能力的主动光纤。光放大的特性主要 21 由:

A起主介质作用的石英光纤决定； B 掺铒元素决定； C 泵浦光源决定； D入射光的工作波长决定。 16、下面说法正确的是：

A光发射机是发射光功率的设备； B光发射机是发射光波信号的设备； C 光发射机是实现光/电转换的光端机； D光发射机是实现电/光转换的光端机。 17、下面说法正确的是：

A 光接收机是实现电/光转换的光端机；B 光接收机是接收光信号的设备；C 光接收机是实现光/电转换的光端机；D 光接收机是接收光功率的设备。 18、发射机发射的光波波长应位于：

A光纤的0.40μm～1.80μm波段； B 光纤的最低损耗窗口，1.55μm； C 光纤的零色散波长1.31μm； D光纤的三个低损耗窗口，即0.85μm、1.31μm和1.55μm波段。 19、光接收机的主要质量指标是灵敏度，影响灵敏度的主要因素是： A 光接收机接收光信号的强弱； B 光接收机的放大器的倍数； C 光接收机的噪声； D 光信号的噪声。 20、光纤通信系统由以下哪几个部分组成？

A光发信机、光收信机、光纤或光缆； B光发信机、光收信机、光纤或光缆、中继器、光纤连接器和耦合器等无源器件； C 光发信机、光收信机、光纤连接器和耦合器等无源器件； D光纤或光缆、中继器、光纤连接器和耦合器等无源器件。

三 (20分)画出光纤通信系统构成的框图，分析说明各部分的作用。 四、(20分)谈谈你对学习有线通信的体会和收获? 有人说随着 3G,4G,5G的到来,无线通信将取代有线通信,你的想法是什么?为什么? 另外,对下面要讲的无线通信(移动通信)你有什么想法和建议? 《光纤通信系统》模拟试题参考答案 一、填空题(20分)

----1、目前光纤通信所用光波的光波波长范围为:0.8～1.8μm ,属于电磁波谱中的近 红外区。

----2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。 ----3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长：0.85μm，1.31μm，1.55μm； 最低损耗窗口的中心波长是在： 1.55μm。

----4、光纤的色散分为 材料色散波导色散和模式色散。

5、光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率；光检测器的作用是将光信号功率 转换为电信号电流。 二、单项选择题(15分) 1 光纤指的是：[ B] A 石英玻璃材料 B 光导纤维的简称 C 二氧化硅材料 D 聚乙烯材料 2 光纤通信指的是：[ B]

A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； 22

C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。

3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ C] A 光功率无法传输；B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗；D 光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ D] A 光学谐振腔来实现；B 泵浦光源来实现；C 外加直流来实现；D 粒子数反转分布的激活物质来实现。

5 掺铒光纤的激光特性 ：[A] A 主要由掺铒元素决定；B 主要由起主介质作用的石英光纤决定；C 主要由泵浦光源决定； D 主要由入射光的工作波长决定。 三、（15分）简述光纤的导光传输原理。

-简答：由于光纤纤芯的折射率大于包层的折射率，因此进入纤芯的光线将会不断在芯包界面间 产生全反射，从而使光波向前传播， 这就是光纤的导光原理。 四、(15分)简答下列问题：

1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？ ----2、分别说明G.652 、G.653光纤的性能及应用。 -1、简答：

----由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分， 在传输过程 中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。 光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机 理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一 频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。 2、简答：

--- G.652 称为非色散位移单模光纤， 也称为常规单模光纤， 其性能特点是：(1) 在

1310nm波长处的色散为零。(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22dB/km，但 在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm km)。(3)这种光纤工作波长即可选在 1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。 G.652 光纤是当前使用最为广泛的光纤。 G.653 称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率

分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处

最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合于长距离单 信道光纤通信系统。 五、（15分）分析说明掺铒光纤放大器主要由几部分构成？各部分的作用是什 么？ -

-简答： 掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。采

用掺铒单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现 受激辐射放大。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；光隔离器作用是只允 许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。 23

六、(20分)画出光纤通信系统构成的框图，分析说明各部分的作用。 光纤通信系统构成的框图 -简答：--

---（1）光发信机：

-光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是 将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制， 成为已调光波，然后再将已调 的光信号耦合到光纤或光缆去传输。 （2） 光收信机：

----光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将 光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号， 然后再将这微弱的电信号经 放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。 （3） 光纤或光缆：

----光纤或光缆构成光的传输通路。 其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤 或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。 （4）中继器：

----中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。 它的作用有两个：一个是补偿光 信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。 --（5）光纤连接器、耦合器等无源器件：

由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。 因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。 于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，

对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的