光纖通信技術(shù)

模擬試題參考答案

一、填空題（20分）

1、目前光纖通信所用光波的光波波長(zhǎng)范圍為:0.8～1。8m,屬于電磁波譜中的

近

紅外區(qū)。

2、光纖的典型結(jié)構(gòu)是多層同軸圓柱體,它由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。

3、光纖通信中常用的三個(gè)低損耗窗口的中心波長(zhǎng)：0.85m,1.31m，1。55m;

最低損耗窗口的中心波長(zhǎng)是在：1。55m。

4、光纖的色散分為材料色散波導(dǎo)色散和模式色散。

5、光與物質(zhì)的粒子體系的相互作用主要有三個(gè)過程是:自發(fā)輻射，受激吸收，受

激輻射；產(chǎn)生激光的最主要過程是：受激輻射。

6、光源的作用是將電信號(hào)電流變換為光信號(hào)功率；光檢測(cè)器的作用是打蛋器圖片 將光信號(hào)

功

轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電流。

二、單項(xiàng)選擇題（15分）

1光纖通信指的是:［B］

A以電波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；

B以光波作載波、以光纖為傳輸媒介的通信方式；

C以光波作載波、以電纜為傳輸媒介海南介紹 的通信方式;

D以激光作載波、以導(dǎo)線為傳輸媒介的通信方式。

2光纖單模傳輸條件，歸一化頻率V應(yīng)滿足：[B]

—--—A—V>2。405-----—B-V<2.405—-————C-V〉3.832---——D-V〈3.832

3使用連接器進(jìn)行光纖連接時(shí)，如果接續(xù)點(diǎn)不連續(xù)，將會(huì)造成：[C］

A光功率無法傳輸;

B光功率的菲涅耳反射；

C光功率的散射損耗;

D光功率的一部分散射損耗,或以反射波形式返回發(fā)送端。

4在激光器中,光的放大是通過:［D］

A光學(xué)諧振腔來實(shí)現(xiàn);

B泵浦光源來實(shí)現(xiàn);

C外加直流來實(shí)現(xiàn);

D粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。

5摻鉺光纖的激光特性:[A]

A主要由摻鉺元素決定；

B主要由起主介質(zhì)作用的石英光纖決定;

C主要由泵浦光源決定；

D主要由入射光的工作波長(zhǎng)決定。

三、(15分）如圖所示，用射線理論分析子午光線在階躍光纖中的硬盤合并分區(qū) 傳輸原理。

-—-簡(jiǎn)答：

---射線光學(xué)的基本關(guān)系式是反射和折射的菲涅耳定律：

反射定律

折射定律

反射臨界角：，相應(yīng)的光纖端面的入射角為入射臨界角。在圖中如

光線1所示.當(dāng)子午光線以大于入射臨界角從空氣入射纖芯端面的入射角時(shí)，該光線將

進(jìn)入包層，并從光纖透射出來被損耗掉，如光線2所示。當(dāng)子午光線以小于入射角從空

氣入射纖芯端面的入射角時(shí)，如光線3所示,進(jìn)入纖芯的光線將會(huì)不斷在芯包界面間

產(chǎn)生全反射，從而使光波向前傳播.這就是光纖的傳光原理.

四、(15分)簡(jiǎn)答下列問題：

1、什么是光纖色散?光纖色散主要有幾種類型？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？

2、分別說明G.652、G。653光纖的性能及應(yīng)用。

1、簡(jiǎn)答:

由于光纖中所傳信號(hào)的不同頻率成分，或信號(hào)能量的各種模式成分，在傳輸過

程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號(hào)波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱

為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和

傳輸帶寬。從機(jī)理上說，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)色自我評(píng)價(jià)200字左右 散和模式色散。前兩種

色散由于信號(hào)不是單一頻率所引起,后一種色散由于信號(hào)不是單一模式所引起.

雪崩光電二極管如圖所示

雪崩光電二極管

雪崩光電二極管工作時(shí)外加高反向偏壓(約1我的學(xué)習(xí)方法 00V～150V），在PN結(jié)內(nèi)部形成一

高電場(chǎng)區(qū)，入射光功率產(chǎn)生的電子空穴對(duì)經(jīng)過高場(chǎng)區(qū)時(shí)不斷被加速而獲得很高的

能量，這些高能量的電子或空穴在運(yùn)動(dòng)過程中與價(jià)帶中的束縛電子碰撞，使晶格

中的原子電離，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。新的電子空穴對(duì)受到同樣加速運(yùn)動(dòng)，又與

原子碰撞電離，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，稱為二次電子空穴對(duì)。如此重復(fù)，使載流子和

反向光生電流迅速增大，這個(gè)物傷感歌 理過成為網(wǎng)紅的最快方法 程稱為雪崩倍增效應(yīng),雪崩過程倍增了一次

光生電流，因此，在雪崩光電二極管內(nèi)部就產(chǎn)生了放大作用。

六、（10分)如圖所示,分析說明摻鉺光纖放大器主要由幾部分構(gòu)成？各部分的

作用是什么？

簡(jiǎn)答：

摻鉺光纖放大器主要由一段摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器及光隔離器等構(gòu)成。

采用摻鉺單模光纖作為增益物質(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),在信號(hào)光誘

導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大。泵浦光和信號(hào)光一起通過光耦合器注入摻鉺光纖；光隔

離器作用是只允許光單向傳輸，用于隔離反饋光信號(hào)，提高穩(wěn)定性.

、（15分）光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成的框圖如圖所示，分析說明各部分的作用.

簡(jiǎn)答：

（1）光發(fā)信機(jī):

光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能

是

將來自于電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再

將已調(diào)

的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。

（2)光收信機(jī):

光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/寄予的意思 電轉(zhuǎn)換的光端機(jī).它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將

光纖或光纜傳輸來的光信號(hào),經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后再將這微弱的電信

號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。

（3）光纖或光纜：

光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過光

纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測(cè)器上去,完成傳送信息任務(wù).

（4）中繼器：

中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償

光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行糾正.

（5）光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長(zhǎng)度受光纖拉制工藝

和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長(zhǎng)度也是有限度的（如1Km)。因此一條

光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題.于是,光纖間的連接、光纖與光端機(jī)

的連接及耦合,對(duì)光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。