西昌学院光纤通信.doc

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1、练习题光纤通信练习题一、填空题1.单模光纤中不存在 模间 色散，仅存在 模内 色散，具体来讲，可分为 波导色散 和 材料色散 。2. 光纤中的最低阶非线性效应起源于 三 阶电极化率，它是引起 三次谐波 、 四波混频 、 自相位调制 和 非线性折射 等现象的原因。3光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为 850nm ， 1310nm ， 1550nm ；最低损耗窗口的中心波长是在 1550nm 。4.数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越 强 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 高 。5光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是 自发辐射 ， 受激辐射 ， 受激吸收 ；产生激光的最主要过

2、程是 受激辐射 。6光纤单模传输条件，归一化频率V应满足 V2.40483 。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 光信号功率 转换为 电信号电流 。8. 散射损耗与 光纤自身缺陷 及 材料分布不均匀 有关。9. 单模光纤只能传输一个模式，即 HE11 模 ，称为光纤的基模。10. 光缆的种类很多，但是不论它的具体结构如何，都是由 缆芯 、 加强元件 和 护套 组成。11. 限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是 光纤色散 和 光纤损耗 。12. LD是一种 阈值 器件，它通过 受激 发射发光，具有输出功率 高 、输出光发散角 窄 、与单模光纤耦合效率

3、高 、辐射光谱线 窄 等优点。13. PIN二极管的特点包括 耗尽层很宽 、 偏置电压小 和 附加噪声小 。14. LED的主要特性参数为 输出功率与效率 、 输出光谱特性 和 响应速率与带宽 。15. 光纤和光纤连接的方法有两大类 活动连接 和 固定连接 。16. 影响光纤耦合性能的主要因素有 插入损耗 、 附加损耗 、 分光比 和 隔离度 。17. 在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是 PIN光电二极管 和 APD光电二极管 。18. 光发送机主要由 光源 、 驱动电路 和 辅助电路 组成。19. 接收机中存在的噪声源可分为 光电检测器的噪声 和 光接收机电路的噪声 组成。20. 构成

4、SDH网络的基本单元称为 网元 。该设备有 终端复用器 、 分插复用器 、 再生复用器 和 数字交叉连接设备 四种。21. 段开销可以实现 不间断误码监测 、 自动倒换 、 公务通信 和 数据通信 等功能。22. 对于码速率不同的信号，如果进行复接，则会出现 重叠 和 错位 现象。23. 数字复接中的码速调整有 正码速调整 、 负码速调整 和 正负零码速调整 三种方式。24.光传输设备包括 光发射机 、 光中继器 和 光接收机 等。25. 1.7Gb/s的单个比特间隔是 0.588 ns。26. 光纤衰减为0.00435dB/m，则10km长光纤的总衰减为 43.5dB 。27. SDH线路码

5、型一律采用 NRZ码加扰码 。二、简答1. 光接收机前端的作用是什么？有哪三种不同的前端设计方案？各有何特点？2. 论述光纤损耗和色散对系统设计的限制。3、 WDM系统是按什么标准进行分类的？各自的特点是什么？答：WDM系统按照通道间隙分类，可分为波分复用、密集波分复用和粗波分复用。波分复用是原始的波分复用，由于容量有限(容量较单通道系统提高倍)和光放 大不能有效解决EDFA工作在1550nm窗口，无法实现1310nm 光放大而应用受限。粗波分复用（CWDM）的特点：由于CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却，在成本、功耗要求和设备尺寸方面，CWDM系统比DWDM系统更有优势。密集波分复用（

6、DWDM）的特点：主要应用于长距离传输系统，DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，传输容量大。4、 光接收机中存在哪些噪声？答：光接收机中存在的基本噪声是散粒噪声和热噪声，另外还有激光器引起的强度噪声。5. 光放大器的作用？它在哪些方面得到应用？答：是对复用后的光信号进行放大，以解决WDM系统的超长距离传输和系统中波分复用器件的插损问题，具体应用在下述几个方面： （1）在WDM 系统中应用；（2）在光纤通信网中；（3）在光孤子通信中的应用。6. 试比较PN结光电二极管、PIN光电二极管以及APD雪崩光电二极管的优缺点。答：PN型 优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。P

7、IN型缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应。ADP型响应速度非常快，因具有倍速作用，故可检测微弱光，缺点是电流噪声大。7、 在设计一个光纤通信系统时，路由、系统传输速率及光纤的类型如何选择？答：在路由选择时，需要确定路由、计算中继距离、选择中继站地址等。在选择系统传输速率时，考虑通信容量和成本合理选择传输速率和设备。在选择光纤类型时，根据传输距离、色散系数、传输容量和传输频率合理选择光纤。8、 简要描述自愈环两类结构的工作特点。答：根据自愈环业务保护的范围的不同，自愈环结构可分为两大类：通道倒换环和复用段倒换环。通道倒换环属于子网连接保护，其业务量的保护是以通道为基础，是否倒换以离开环

8、的每一个通道信号质量的优劣而定，通常利用通道AIS信号来决定是否应进行倒换。复用段倒换环属于路径保护，其业务量的保护以复用段为基础，以每对结点的复用段信号质量的优劣来决定是否倒换。三、计算1、 阶跃光纤的纤层和包层的折射率指数分别为n1 =1.46, n2 =1.45,试计算：（1）光纤纤层和包层的相对折射指数差；（2）光纤的数值孔径NA；（3）在1km光纤上，由于子午光线的光程差所引起的最大时延max；(4)若将max减小为10ns/km，n2的取值。（1） 答： = (n1-n2)/n1 = 0.00685；（2） 答：NA=n1*sqrt（2）= 0.171；（3） 答：sinx=n2/

9、n1(L/sinx-L)*n1/c=33.5ns(4) 答：=1.4572、 已知阶跃光纤纤层的折射率n1=1.465，相对折射率差=0.01，纤芯半径a=25um.。试求：（1）LP01, LP02, LP11, LP12模的截止波长；（2）若0=1.3um,计算光纤的归一化频率V及光纤中传输的模的数量。注：下图类型一样，但是参数不同，请自己改正；3、 多模光纤芯径为100um,在=0.85 um，折射率n1=1.457，n2=1.455情况下，求：（1）光纤V参数，估计允许传输的模式数量；（2）单模工作的波长；（3）数值孔径；（4）最大可接受角；4、 如果一个光纤的零色散波长在1312nm

10、处，零色散斜率为0.090ps/(nm2.km),长度为100km,工作于1310nm，计算由色度色散引起的脉冲扩展。其中LD的光谱宽度为1nm.5、 对于某激光器的工作物质谱线展宽的跃迁线宽为1.5GHZ，激光器的F-P腔长为0.5m,该激光器会出现几种模式？如若实现单纵模输出，应该采取什么办法？此时的腔长为多少？6、 一半导体激光器，谐振腔长L=300um，工作物质的损耗系数a=1mm，谐振腔两镜面的反射率R1R2=0.330.33，求激光器的阈值增益系数。若后腔镜的反射率提高到R2=0.9，求阈值增益系数的变化，并解释原因。7、 若光发送电路输出全“1”码时的平均输出光功率为10nW，输

11、出全“0”时的平均输出光功率为1nW，求该光端机的消光比。8、 一个GaAsPIN光电二极管平均每三个入射光子产生一个电子-空穴对。假设所有的电子都被收集，那么请回答下列问题：（1） 试计算该器件的量子效率；（2） 当在0.8um波段、接收功率是10-7W时，计算平均输出光电流。（3） 若禁带宽度Eg=1.424Ev,计算这个光电二极管的上截止波长c。9、 设PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3 um和1.55 um波长时的响应度，说明为什么在1.55 um处光电二极管比较灵敏。10、 已知某光接收机的灵敏度为40dBm(BER=10-10)，动态范围为20dB，若接收到的光功率为

12、2 uW，问系统能否正常工作？为什么？12、 某数字光纤通信系统的误码率为10-9，理想PIN光接收机的量子效率=0.7，接收波长=0.85 um，码速fb=8.44Mb/s的光脉冲信号。求此时理想光接收机的灵敏度为多少dBm?13、 已知PIN光接收机的工作参数如下：光波长=0.85um，速率fb=8.448Mb/s，光电二极管响应度R0=0.4，互阻抗前置放大器(FET)的nA10-18。要求误码率Pe=10-9,即超扰比Q=6,求实际光接收机的灵敏度为多少dBm?14、假设光纤连接器两端的光纤参数完全一样，连接精度也非常好，但连接端面上有8%的光反射回来，试计算此光纤连接器的连接损耗及回波损耗。15、 有一根1.5km长的国产多模光纤，测出输入、输出光脉冲的宽度分别为3ns和5ns，试求光纤总宽和每千米光纤的带宽。16、 现已测得光纤的色散系数为120ps/(nm.km)，当光源的谱线宽度时2.5nm时，此时光纤的3dB带宽有多宽？17、一个PIN光电二极管，它的P+接触层为1um厚。假设仅仅在耗尽区里（I区）吸收的光子才能有效地转换成光电流。当波长为0.9um时，a=5104m-1忽略反射损耗，求： (1)此光电二极管可以得到的最大量子效率； （2）为使量子效率达到80%，耗尽区厚度最小应为多少？word文档 可自由复制编辑