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1、从横截面上看,光纤基本上由3部分组成:
(A)、(B)、(D)。
A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层
C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层
E、外面的包层
2、单模光纤只能传输一个模式,即(D),称为光纤的基模。
A、HE00模 B、HE11模
C、HE10模 D、HE01模
3、限制光纤传输容量的两个基本因素是(A)和(D)。
A、光纤色散 B、光纤折射
C、光纤衰减 D、光纤损耗
三、简答
1.什么是光纤的色散?
分析多模光纤和单模光纤的色散机理。
色散是在光纤中传输的光信号,由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
它包括模式色散、材料色散和波导色散。
多模光纤的色散是模式色散、材料色散和波导色散的总和,在多模光纤中,光以不同模式传播,高阶的模式传输较长的距离也就比低级的模式较晚到达接收端,也就是说不同的模式有不同的群速度,从而导致脉冲的展宽。
而单模光纤的色散只有材料色散和波导色散,材料色散和波导色散总称为色度色散,它是时间延迟随波长变化的结果。
四、计算
1.均匀光纤,若n1=1.5,λ0=1.3μm,试计算:
(1)若Δ=0.25,为了保证单模传输,其纤芯半径应取多大?
(2)若取a=5μm,为了保证单模传输,Δ应取多大?
(1)a≤0.47μm
(2)Δ≤0.0022
第三章光纤通信基本光器件
1、LD是一种(阈值)器件,它通过(受激)辐射发光,具有输出功率(高)、输出光发散角(小)、与单模光纤耦合效率(高)、辐射光谱线宽度(窄)等优点。
二、选择 1、A 2、BC 3、BC 4、ABC 5、AD 6、CD 7、ABC
2、LED的主要特性参数为(输出功率与效率)、(输出光谱特性)、(响应速率与带宽)。
3、PIN二极管的特点包括(耗尽层很宽
)、(偏置电压很小)及(附加噪声小)。
4、对光检测器的基本要求是高的(响应度),低的(噪声)和快的(响应速度)。
5、根据通道带宽的宽窄不同,通常可以把WDM器件分为三类:
(稀疏型WDM)、(DWDM)、(FWDM),其通道间隔分别为(10~100nm)、(1~10nm)、(0.1~1.0nm)。
6、影响光源与光纤耦合效率的主要因素是(光源的发散角)和(光纤的数值孔径)。
7、光纤耦合器是实现(光信号的合路/分路)功能的器件。
8、光纤和光纤连接的方法有两大类(活动连接)和(固定连接)。
9、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为(光波分复用)。
10、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(隔离度或串音)。
二、选择题
1、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级,而是有一定宽度的带状结构,称为()。
A、能带 B、价带
C、导带 D、禁带
2、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是()。
A、PN光电二极管 B、光电二极管(PIN)
C、雪崩光电二极管(APD)
3、光纤连接时引起的损耗和多种因素有关,包括连接光纤的()。
A、结构参数 B、端面状态
C、相对位置 D、横截面积
4、光纤连接器按可拆与否分为两类,即()和()。
A、活动连接器 B、旋转连接器
C、半自动连接器 D、固定连接器
5、单模光纤耦合器可按分光比受波长影响情况分为()和()。
A、短距离耦合器 B、长距离耦合器
C、窄带耦合器 D、宽带耦合器
6、耦合器的基本结构有()。
A、光纤型 B、波导型
C、微器件型 D、球形光纤光栅
1、光纤通信系统采用怎样的光源?
这类光源具有什么优点?
2、半导体发光二极管与半导体激光器发射的光子有什么不同?
3、光调制器有什么作用?
光调制器主要用于什么系统?
四、计算
一个波长为λ=1μm的光子的能量等于多少?
计算频率为f=1MHz和f=1000MHz的无线电波的能量。
参考答案一、填空
三、简答
1、光纤通信系统均采用半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD)作为光源。
这类光源具有尺寸
小、耦合效率高、响应速度快、波长和尺寸与光纤适配,并且可在高速条件下直接调制等优点。
2、半导体发光二极管是因自发辐射而发光的,发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律
的,输出具有较宽频率范围的非相干光。
半导体激光器是因受激发射而发光的,发射的光子同频、同
相、同偏振方向,输出相干光。
3、为了提高光纤通信的质量,避免直接调制激光器时产生线型调频的限制,要采用外调制方式把激光
的产生和调制分开,因此在高速率通信系统、波分复用系统和相干光系统中都要用到调制器
四、计算
E1=1.98810-19J
E2=6.62810-28J
E3=6.62810-25J
第四章光纤通信系统及设计
1.在半导体中,费米能级必须超过()才能发生粒子数反转。
2.半导体光源的核心是()。
3.LED的主要特性参数是()、()、()。
4.光发送机主要由()、()、()组成。
5.衡量光检测器性能的技术指标有()、()、()、()、()、()、()。
6.接收机中存在的噪声源可分为()和()。
二、选择(一个或多个选项)
1.原子的三种基本跃迁过程是()。
A.自发辐射B.受激发射C.自发接收D.受激吸收
2.SLM激光器可分为两类,即()和()式激光器。
A.集中反馈B.分布反馈C.耦合腔 D.导体腔
3.光接收机中的散粒噪声包括()。
A.量子噪声B.暗电流噪声C.漏电流噪声D.APD倍增噪声
4.实际系统中,即使没在光纤传输也存在的造成接收机灵敏度恶化的因素有( )
A.消化比B.强度噪声C.散粒噪声D.热噪声 E.取样时间抖动
1、光发射机的基本要求?
(数字和模拟系统)
2、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?
3、论述光纤损耗和色散对系统设计的限制。
1.太阳向地球辐射的光波平均波长λ=0.7μm,射到地球外面大气层的光强约为I=0.4W/
cm2。
若在大气层外放一太阳能电池,计算每秒钟到达太阳能电池板上每平方米面积的光子数是多少?
2.半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度,已知GaAs材料的Eg=1.43eV,某一
InGaAsP材料的Eg=0.96eV,求它们的发射波长?
3.一个光电二极管,当λ=1.3μm时,响应度为0.6A/W,计算它的量子效率。
参考答案
一、填空
1、带隙2、PN结3、输出功率和效率输出光谱特性响应速度和带宽4、光源光源驱动和调制电路
信道编码电路
5、响应度相应特性暗电流渡越时间光谱响应光灵敏度雪崩倍增因子
6、散粒噪声热噪声
二、选择
1、ABD2、BC3、ABCD4、ABE
三、
1、发射入纤光功率要大,以利于增加传输距离;
非线型失真要小,以利于减小微分相位(DP)和微分
增益(DG)或增大调制指数m(mTV);
调制指数m(mTV)要适当大;
光功率温度稳定性要好。
2、光接收机前端的作用是将光纤线路末端耦合到光电二极管的光比特流转换为时变电流,然后进行预
放大,一边后级作进一步处理。
三种方案:
(1)低阻抗前端:
电路简单,不需要或只要很少的均衡,
前置级的动态范围也比较大,但缺点是灵敏度较低,噪声比较高。
(2)高阻抗前端:
一般只适用于低
速系统。
(3)跨阻抗前端:
具有频带宽、噪声低、灵敏度高、动态范围广等综合优点,被广泛采用。
3、由于损耗的存在,在光纤的传输的光信号,不管是模拟信号还是数字脉冲,其幅度都要减小,它在
很大程度上决定了系统的传输距离。
所以系统在设计的时候要考虑用光信号的放大中继。
色散是光纤
的传输特性之一。
由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度,因此,色散反应了光脉冲沿光
纤传播时的展宽。
光纤的色散现象对光纤通信极为不利。
光纤数字通信传输的是一系列脉冲码,光纤
在传输中的脉冲展宽,导致了脉冲与脉冲相重叠现象,即产生了码间干扰,从而形成传输码的失误,
造成差错。
为避免误码出现,就要拉长脉冲间距,导致传输速率降低,从而减少了通信容量。
另一方
面,光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。
因此,为了避免误码,光纤的传输距离
也要缩短。
1、Eo=hc/λ=2.84×
10-19JI/Eo=1.4×
1022个/s.m2
2、λ1=1.24/Eg=1.24/1.43=0.87μm(GaAs材料)λ2=1.24/Eg=1.24/0.96=1.3μm(InGaAsP材
料)
3、η=1.24R/λ=0.572
第五章SDH光同步数字传输网络
一、填空题
1、构成SDH网络的基本单元称为()。
该设备有()、()、()和()四种。
2、段开销可以实现()、()、()和()等功能。
3、对于码速率不同的信号,如果进行复接,则会出现()和()现象。
4、数字复接中的码速调整有()、()和()三种方式。
5、光传输设备包括()、()和()等
1、微波副载波的数字调制通常采用()格式。
A、ASKB、FSKC、PSKD、DPSK
2、一个32信道波分复用系统需要()个独立的接收机。
A、1B、4C、8D、32
3、1.7Gb/s的单个比特间隔是()。
A、1.7nsB、1nsC、0.588nsD、0.170ns
4、光纤衰减为0.00435dB/m,则10km长光纤的总衰减为()。
.A、0.0435dBB、1.01dBC、4.35dBD、43.5dB
5、SDH线路码型一律采用()。
A、HDB3码B、AIM码C、NRZ码D、NRZ码加扰码
6、我国准同步数字体系制式是以()。
A、1544kb/s为基群的T系列B、1544kb/s为基群的E系列
C、2048kb/s为基群的E系列D、2048kb/s为基群的T系列
三、简答题
1、何谓准同步复用?
何谓同步复用?
2、什么是抖动?
抖动特性参量有哪些?
四、计算题
设140Mb/s数字光纤通信系统发射功率为-3dBm,接收机的灵敏度为-38dBm,系统余量为4dB,连接器
损耗为0.5dB/对,平均接头损耗为0.05dB/km,光纤衰减系数为0.4dB/km,光纤损耗余量0.05dB/km。
计算中继距离L。
一、1、网元终端复用器分插复用器再生中继器数字交叉连接设备
2、不间断误码监测自动倒换公务通信数据通信
3、重叠错位
4、正码速调整正/负码速调整正/零/负码速调整
5、光发射机光接收机光中继器
二、1、B2、D3、C4、D5、D6、C
1、准同步复用是各支路信号与合路信号没有共同时钟的复用,同步复用是各支路信号与合路信号有共
同时钟的复用。
也就是说,准同步复用时合路信号的帧结构中需要进行码调整,同步复用时合路信号
的帧结构中不需要进行码调整。
2、数字脉冲信号前沿和后沿的时间位置相对于其初始标准位置的随机性变化,称为抖动。
通常用两个
抖动特性参量来描述抖动的大小:
其一是抖动幅度,即抖动变化的最大时间范围;
其二是抖动频率,
即单位时间内抖动变化的快慢。
抖动量的大小将影响数字通信系统的通信质量,因此要求抖动量越小
越好。
四、L=[-3-(-38)-4-0.5×
2]/(0.05+0.4+0.05)=60km
第六章光波分复用技术
1、掺铒光纤放大器具有增益()、噪声()、频带()、输出功率()等优点。
2、光放大器的主要作用是在光纤通信系统中补充光纤()。
3、光放大器有()、非线性光纤放大器和()。
4、掺铒放大器的关键技术是()和()。
5、在1.3μm波段通常用掺()光纤放大器,1.55μm波段通常用掺()光纤放大器。
6、掺铒光纤放大器EDFA的基本结构主要由()、()、()、()和()等组成。
7、构成SDH网络的基本网络单元称为()。
该设备有()、()、()和()四种。
8、段开销是指STM帧结构中为了保证信息正常传送所必需的(),主要是一些()。
9、分插复用器ADM的基本功能是从线路信号中将()信号分出和插入。
10、数字信号进行复接,首先要解决的问题是()。
11、WDW网元管理系统的主要功能包括()、()、()和()。
1、光纤型放大器可分为()。
A、光纤喇曼放大器B、掺铒放大器
C、光纤布里渊放大器D、光纤参量放大器
2、利用光纤的非线性效应的光纤型放大器有()。
A、受激拉曼散射光纤放大器B、掺铒光纤放大器
C、掺铒光纤放大器D、受激布里渊散射光纤放大器
3、掺铒光纤放大器是利用()离子作为激光器工作物质的一种放大器。
A、掺Er3+B、掺Yb3+C、掺Tm3+D、掺Pr3+
4、EDFA的工作波长正好在()范围。
A、0.8~1.0μmB、1.5~1.53μm
C、1.53~1.56μmD、1.56~1.58μm
5、对于二次群复接系统,每帧每支路有()个码。
A、212B、256C、848D、53
6、在二次群帧结构中,若C21=C22=C23=1,则说明()。
A、V1是信码 B、V2是调整码
C、V3是调整码 D、V1、V2、V3都是调整码
7、使用密集波分复用技术,各信道之间的光载波间隔比光波分复用情况下的信道间隔()很多。
A、宽 B、窄C、变化不定
1、光放大器的作用?
它在哪些方面得到应用?
2、简述掺铒放大器的(EDFA)的优点。
3、SDH帧中的传送顺序是什么?
4、试计算STM-1段开销的比特数
5、光波分复用传输系统的双纤单向传输结构和单纤双向传输结构有什么区别?
一、填空
1、高低宽高
2、能量
3、半导体激光放大器掺杂光纤放大器
4、掺铒光纤泵浦源
5、镨铒
6、掺铒光纤泵浦光源光耦合器光隔合器光滤波器
7、网元终端复用器(TM)分插复用器(ADM)再生中继器(REG)数字交叉连接设备(DXC)。
8、附加字节维护管理字节
9、低阶支路
10、同步
11、故障管理性能管理配置管理安全管理
二、
1、ABCD2、AD3、A4、C5、A6、B7、B
1、光放大器在光通信领域占据中心地位,光通信中的很多最新进展都与光放大器有关。
光放大器的作
用具体反映在下述几个方面:
(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。
2、
(1)EDFA的工作波长正好落在1.53~1.56μm范围内,与光纤最小损耗窗口一致,可在光纤通信中
获得应用;
(2)耦合效率高,能量转换效率高;
(3)增益高,增益约为30~40dB,增益特性稳定;
(4)输出功率大,饱和输出光功率约为10~15dBm;
(5)噪声指数小,一般为4~7dB;
(6)频带宽
,在1.55μm窗口,频带宽度为20~40nm,可进行多信道传输,有利于增加容量;
(7)隔离度大,无
串联,适用于波分复用系统;
(8)连接损耗低,因为是光纤型放大器,所以与光纤连接比较容易,连
接损耗可低于0.1dB。
3、SDH的帧结构由横向270N列(N=1、4、16、64、256)和纵向9行字节(一字节为8比特)的矩形块状
结构组成。
字节的传输从左向右,按行进行。
首先由矩形块左上角第一个字节开始,从左向右,由上
而下按顺序传送,直至整个9270N个字节都传送完毕,再转入下一帧。
4、STM-1段开销共有:
9行9列=81(字节);
由于一个字节为8比特,因此比特数为818=648bit。
5、双纤单向传输结构是指将不同波长的光载波信号结合在一起,经一根光纤沿同一方向进行传输的结
构形式。
反向传输可通过另一根光纤实现,传输结构与此相同。
单纤双向传输结构是指在一根光纤中
,光信号可以在两个方向传输,即某几个波长的光载波沿一个方向传输,而另几个波长的光载波沿相
反方向传输的结构形式。
由于使用的波长互不相同,从而单向双纤传输可以将不同方向的信息混合在
一根光纤上,达到全双工通信的目的。
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