光纖通信期末考試試題簡答

1、光纖通信期末考試試題（簡答）（開卷90分鐘內(nèi)完成，15題每題6分，615題每題7分，共100分）1、光纖的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成。其中纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑d1=4wm-50wm,單模光纖的纖芯為4dm10科m,多模光纖的纖芯為50科m。纖芯的成分是高純度SiO2,作用是提高纖芯對光的折射率（n1）,以傳輸光信號。包層：包層位于纖芯的周圍。直徑d2=125pm,其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度SiO2。略低于纖芯的折射率，即n1>n2,它使得光信號封閉在纖芯中傳輸。涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二

2、次涂覆層。涂覆的作用是保護光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時又增加了光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。2、光纜的結(jié)構(gòu)分別由哪三部分構(gòu)成，各部分作用是什么？光纜由纜芯、護層和加強芯組成。其中纜芯就是套塑光纖，護層對已成纜的光纖芯線起保護作用，避免受外界機械力和環(huán)境損壞。護層可分為內(nèi)護層和外護層。內(nèi)護層用來防潮。外護層起抗側(cè)壓、耐磨、抗紫外線、防濕作用，隔離外界的不良影響。加強芯主要承受敷設(shè)安裝時所加的外力。3、光纖的三個傳輸窗口是什么？光纖中的導(dǎo)波屬于TM/TE/TEM/近似TEM波？0.85pm、1.311.55光纖中得電磁場近似為橫電磁波（TEM

3、波）4、什么是歸一化頻率V,V取值多少時光纖單模傳輸？什么叫光纖的截止波長？1/2光纖的歸一化頻率V=2n（2A）np/%是一個綜合性參數(shù)，與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)（纖芯的折射率n1、半徑a、折射率相對差）和工作波長陽有關(guān)。其數(shù)值大小決定了弱波導(dǎo)光纖中電磁場的分布和傳輸情況。光纖單模傳輸?shù)臈l件是0<V<2.4。光纖的截止波長江是一組數(shù)組波長，表示不同導(dǎo)模剛好截止不傳（波長大于該值時，相應(yīng)的電磁場模式不能沿光纖有效傳輸）。單模光纖進行單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL稱為單模光纖的截止波長。5、什么是數(shù)值孔徑NA,它的大小與相對折射率及色散大小有無關(guān)聯(lián)？光纖的數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑表征了光纖的集光能力（最大有效入

4、射角的正弦值）。因為NA=n1J2A,A%ax比包1。所以相對折射率和色散值成越大則NA也越大。6、 光纖和光纜如何分類？G.652、G.653、G.654、G.655特性有何不同？光纖的分類方法：按光纖橫截面的折射率分布分類：突變折射率、漸變折射率按光纖中的傳導(dǎo)模式數(shù)量分類：多模、單模按光纖構(gòu)成的原材料分類：石英系、多組分玻璃、塑料包層、全塑按光纖的套塑層分類：緊套、松套光纜分類方法按傳輸性能、距離和用途分為市話光纜、長途光纜、海底光纜和用戶光纜。按光纖的種類分多模光纜、單模光纜。按光纖套塑方法分為緊套光纜、松套光纜、束管式光纜和帶狀多芯單元光纜。按光纖芯數(shù)多少分為單芯、雙芯、四芯、六芯、八

5、芯、十二芯和二十四芯光纜等。按加強件配置方法分為中心加強構(gòu)件光纜、分散加強構(gòu)件光纜、護層加強構(gòu)件光纜和PE外護層加一定數(shù)量的細鋼絲的PE細鋼絲綜合外護層光纜。按敷設(shè)方式分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜。按護層材料性質(zhì)分為聚乙烯護層普通光纜、聚氯乙烯護層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜。按傳輸導(dǎo)體、介質(zhì)狀況分為無金屬光纜、普通光纜和綜合光纜。按結(jié)構(gòu)方式分為扁平結(jié)構(gòu)光纜、層絞式結(jié)構(gòu)光纜、骨架式結(jié)構(gòu)光纜、鎧裝結(jié)構(gòu)光纜和高密度用戶光纜等。G.652、G.653、G.654、G.655特性不同處：G.652光纖稱常規(guī)（標準）單模光纖（SMF）,色散零點在1310nm附近的光纖。1310nm衰減系數(shù)大

6、，1550nm衰減系數(shù)較小。G.653光纖稱色散位移光纖（DSF），色散零點在1550nm的光纖。適用于1550nm窗口的高速單信道系統(tǒng)，不適用于DWDM系統(tǒng)。G.654光纖稱截止波長移位的單模光纖，在G.652光纖基礎(chǔ)上進一步減小1550nm的衰減系數(shù)，主要應(yīng)用于長距離海底光纖通信。G.654光纖稱非零色散位移光纖（NDSF）,色散零點的位置從1550nm附近移開一定波長數(shù)，適用于DWDM系統(tǒng)。7、 單模光纖與多模光纖在尺寸和使用場合上各有什么不同？單模光纖的纖芯直徑為4dm10科m,適用于高速長途通信系統(tǒng)。多模光纖的纖芯直徑為50m,適用于低速短距離通信系統(tǒng)。8、 光纖傳輸性能的主要指標有

7、哪些？其單位是什么？G.652光纖1550窗口衰減的典型值是多少？試畫出單模光纖色散與波長的典型關(guān)系曲線衰減系數(shù)a,單位db/km;色散系數(shù)d,單位ps/nm.km;0.25db/kmP33圖，正斜率的近似斜直線，色散零點在1310nm附近9、 光與半導(dǎo)體物質(zhì)的三個基本的作用過程是什么？半導(dǎo)體激光器、光檢測器和光放大器分別基于哪個過程？受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。分別基于受激輻射，受激吸收和受激輻射。10、 光發(fā)送器、接收器和無源光器件的主要技術(shù)指標各有哪些？光發(fā)送器：工作波長和光譜特性、輸出光功率、消光比、調(diào)制特性、溫度特性和工作壽命等光接收器：工作波長和響應(yīng)度，響應(yīng)速度，噪聲水平、線性關(guān)

8、系和工作壽命等。無源光器件：工作波長、插入損耗、回波衰耗、隔離度等11、LEWLD有何不同？SLM-LD與MLM-LM何不同？內(nèi)調(diào)制激光器和外激光器有何不同？FP-LD、DBF-LDkDBR-LD和VCSEL-LD中文名是什么？LED沒有光學(xué)諧振腔，不能形成激光，所發(fā)出的是熒光。LD發(fā)出的是激光。SLM-LD是單縱模激光器，MLM-LD多縱模激光器，SLM-LD比MLM-LD)t譜窄。內(nèi)調(diào)制器激光器簡單、損耗小、成本低，適用于短途小容量通信系統(tǒng)。外調(diào)制器性能優(yōu)越，適用于各種場合。FP-LD:F-P腔激光器、DBF-LD分布反饋激光器、DBR-LD布Bragg反射激光器和VCSEL-LD垂直腔面

9、發(fā)射激光器12、PIN與ADP中文名是什么？它們有何不同？試畫出PIN響應(yīng)度與波長的典型關(guān)系曲線。PIN:PN結(jié)光電二極管，ADP雪崩光電二極管ADP因為雪崩效應(yīng)而靈敏度較高。P93圖，是個上凸曲線，存在上截止波長，波長太小時轉(zhuǎn)換效率也大大下降。13、 舉例說明光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用場合有哪些？什么是損耗受限系統(tǒng)和色散受限系統(tǒng)？什么是最壞值設(shè)計法？什么是光通道代價Pp和光纜富裕度Mc?色散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致有何關(guān)系？光纖模擬通信系統(tǒng)如模擬電視、光纖測量和傳感系統(tǒng)。光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，如國家和地區(qū)的骨干數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)再生段的總損耗要求來進行計算和設(shè)計的系統(tǒng)稱為損耗受限系

10、統(tǒng)。根據(jù)再生段的總色散要求來進行計算和設(shè)計的系統(tǒng)稱為色散受限系統(tǒng)。實際系統(tǒng)根據(jù)兩個系統(tǒng)的最壞值來設(shè)計再生段的通信距離的設(shè)計方法。光通道代價Pp指因環(huán)境等多種因素引發(fā)的光信號質(zhì)量變差而折算成光功率代價的量。光纜富裕度Mc指因為光纜衰減各種因素退化變差而留有的富裕量散受限距離與色散系數(shù)、光源光譜寬度、信息速率大致成反比例的關(guān)系14、試列出五種以上無源光器件的名稱和用途？試列出三種以上光放大器的名稱和特點?敘述EDFAM理，比較光信號波長與光泵浦波長的波長范圍。光纖連接器：完成ODF架到設(shè)備尾纖之間的連接等。光纖衰減器：用于光信號電平的調(diào)整。光耦合器：用于信號的合路和監(jiān)控等。光隔離器：單向光傳輸器件

11、。光環(huán)形器：多端口的單向光傳輸器件。光柵：色散補償（喟啾光柵）或光濾波（光纖光柵）。濾波器：光調(diào)制器或光濾波（M-Z濾波器）。波分復(fù)用解復(fù)用器件：光波合路和分路。NOLM（非線性環(huán)路鏡）：快速光開關(guān)。偏振控制器：保持或控制光的偏振態(tài)。自聚焦透鏡：用于準直光束半導(dǎo)體光放大器（SOA）、摻餌光纖放大器（EDFA）和拉曼放大器（RFA）。SOA具有體積小、成本低和易于其它器件集成的特點，EDFA具有增益高的特點、RFA具有帶寬適應(yīng)性好的特點。光放大器的共同特點是延長通信距離但對色散沒有改善作用。EDFA的原理是：在泵浦光作用于摻餌光纖的餌離子和電子，產(chǎn)生受激吸收和粒子反轉(zhuǎn)，信息光此時再作用于摻餌光纖，產(chǎn)生受激輻射從而放大了信息光。光泵浦波長比光信號波長短（能量高），在光信號波長的帶外15、試列出五種以上DWD陳統(tǒng)的關(guān)鍵部件（技術(shù)），說明DWD陳統(tǒng)在C波段的波段范圍、最小波長間隔和頻率間隔，試比較光信號波長與光監(jiān)控波長的波長范圍和信息速率。DWDM系統(tǒng)的核心部件（技術(shù)）有：波長轉(zhuǎn)換器（或DWD