光纤习题.docx

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光纤习题

第一章思考题与习题

1、光通信的发展经历了那三个阶段？

2、为什么说1970年是光纤通信的元年？

高琨的主要贡献是什么？

3、什么是光纤通信？

光纤通信有哪些优缺点？

4、光纤通信使用的波长和频率在什么范围？

光纤通信采用的三个窗口是那三个？

5、激光的特点是什么？

6、光纤通信系统主要由哪几部分组成？

简述各部分的主要作用。

7、光纤通信系统是怎样分类的？

试简单比较数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统的优缺点。

8、光纤通信向那些方面发展？

8、我国“十五”863计划中提出的光时代计划的指导思想是什么？

第二章习题与思考题

1、光纤由那几层构成，各层的主要作用是什么？

2、光纤是怎样分类的？

3、光纤的制造主要有哪三个过程？

4、分析光纤传光原理有哪些方法？

使用这些方法的条件是什么？

5、什么是子午光线、斜光线、螺旋光线？

6、均匀光纤与包层的折射率分别为：

n1＝1.5、n2＝1.45，试计算：

（1）光纤芯与包层的相对折射率差Δ＝？

（2）光纤的数值孔径NA=?

（3）在1m长的光纤上，由于子午光线的光程差所引起的最大时延差Δτmax=?

7、已知均匀光纤芯的折射率n1＝1.5，相对

折射率差Δ＝0.01，芯半径a=25μm，试求：

（1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？

（2）若λ0=1μm，计算光纤的归一化频率V以及其中传播的模数量M各等于多少？

8、均匀光纤，若n1＝1.5，λ0=1.3μm，计算：

（1）若Δ＝0.25，为了保证单模传输，其芯半径应取多大？

（2）若取a=5μm,为保证单模传输，Δ应取多大？

9、目前光纤通信为什么采用以下三个作波长：

λ0=0.85μm，λ2=1.31μm，λ3=1.55μm？

10、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？

11、光纤色散产生的原因及危害是什么？

12、光纤损耗产生的原因及危害是什么？

13、阶跃折射率光纤中，n1＝1.52，n2＝1.49

（1）光纤浸入水中（n0＝1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角；

（2）光纤放置在空气中，求数值孔径。

14、一阶跃折射率光纤，纤芯半径a=25μm,折射率n1＝1.5，相对折射率差Δ＝1%，长度L等于1km。

求：

（1）光纤的数值孔径；

（2）子午光线的最大时延差；

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和最大时延差。

15、阶跃折射率光纤的相对折射率差Δ＝

0.005，n1＝1.50，当波长分别为0.85μm、1.31μm和1.55μm时，要实现单模传输，a应小于多少？

16、已知光纤的芯径2a＝50μm,Δ＝0.01,λ=0.85μm,若光纤的折射率分布分别为阶跃型和g＝2的渐变型，求波长改变为1.31μm，导模数量如何变化？

17、一个阶跃折射率光纤，n1＝1.4258，n2＝1.4205，该光纤工作在1.3μm和1.55μm两个波段上。

求出该光纤为单模光纤时的最大纤芯直径。

18、考虑10km长，NA=0.30的多模阶跃折射率光纤。

如果纤芯折射率为1.450，计算光纤带宽。

19、某1.3μm光波系统用长为50km的光纤

链路，接收机要求的最小功率为0.3μw，光纤损耗为0.5dB/km,，连接损耗为0.2dB，两端各接入一只1dB损耗的活动连接器，试求发射进光纤的最小功率。

20、某20km单模光纤，1.55μm的光波系统，传输5个信道PCM比特流，每信道携带的平均功率为1mW，试计算因心折射率随强度变化而产生的最大和最小非线性相移。

21、光纤的传输特性有哪三类？

22、光缆主要由哪几部分构成？

光缆加强件的置放方式有哪三种？

光缆的防潮措施有什么？

23、光缆按缆芯特征、敷设方式、结构设计原则、缆芯芯数是怎样分类的？

24、光功率计的基本工作原理是什么？

怎样分类？

25、光时域反射仪（OTDR）的基本工作原理是什么？

它具有哪些基本功能？

并对一条测量曲线给出说明。

26、光纤损耗的测量有哪些方法？

其基准测量方法是什么？

替代方法又是什么？

27、光纤带宽和色散的测量方法各有哪些？

第三章思考题与习题

1.光有哪三种跃迁方式,它们分别与什么管子相对应?

2.为什么发光二极管的发射谱线宽,发散角大,而半导体激光器的发射谱线窄,发散角小?

3.试分析光通过介质时,在什么情况下:

（1）光波被吸收;

（2）光波被放大;（3）光波强度保持不变。

4.半导体激光器的基本工作原理是什么，它是怎样发射激光的？

（半导体激光器发射激光需要什么条件？

）

5.半导体激光器的发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度,已知某GaAs、InGaAsP材料的禁带宽度分别为1.43eV、0.96eV,求它们的发射波长。

6.比较半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的异同。

7、工作波长λ0=0.85μm的GaAlAs激光器,其激活材料的折射率为n=3.55，腔尺寸为L=500μm,W=10μm，d=1μm,ηi=0.7,αi=10/cm,r1=0.99,r2=0.90。

求阈值电流。

8、一半导体激光器,阈值电流Ith=60mA,τsp=2×10-9s,τph=2×10-12s,注入幅度为90mA的阶跃电流脉冲,

求:

（1）瞬态过程中张驰振荡的频率和衰减时间;

（2）电光延迟时间。

9、对8题中的半导体激光器,若加直流预偏置电流I0=55mA，调制脉冲幅度Im=35mA,求此时的电光延迟时间，并与8题中的电光延迟时间相比较。

10.简要说明光电检测器的工作原理。

11.试说明为什么APD存在一个最佳的雪崩增益?

12.什么是暗电流？

13、比较PIN与APD的异同点。

14.已知

（1）SiPIN光电二极管,量子效率η=0.7,波长λ=0.85um;

（2）Ge光电二极管,量子效率η=0.4,波长λ=1.6um;计算它们的响应度。

15、一光电二极管,当λ=1.3μm时,响应度为的0.6A/W,计算它们的量子效率。

16、一个Ge光电二极管,入射光波长λ=1.3μm,在这个波长下吸收系数α=104/cm,入射表面的反射率R=0.05,P+接触层的厚度为1μm,它所能得到的量子效率为多少？

17.常见的光无源器件有那些？

其主要功能和作用是什么？

18.光纤连接器、光耦合器、光开光、光衰减器是怎样分类的？

19.光隔离器工作原理是什么？

20.光纤活动连接器的结构有那两种？

21.耦合器的结构类型有那三种？

22.光衰减器的工作机理有那三种？

23.光纤放大器是怎样分类的？

24.光纤放大器的主要功能是什么？

25.掺铒光纤放大器的工作原理及主要应用是什么？

第四章思考题与习题-1

1.一个IM-DD光缆通信系统的基本组成框图是什么?

各部分的功能是什么?

2.请给出数字光纤通信系统中光发射机的原理方框图,并简述各部分的主要作用。

3.一个光发射机中有哪些调制方式?

目前光纤通信中常用的调制方式是什么?

4、.一个实用的激光器组件包括哪些部分?

其框图为何?

5.请给出数字光纤通信系统中光接收机的原理方框图,并简述各部分的主要作用。

6.接收系统中有哪些噪声?

7.数字光接收机量子极限的含义是什么?

8.数字光纤通信系统中线路编码的作用是什么？

常用的线路编码有哪些？

9.光缆通信系统的性能参数有哪些?

10.什么是消光比？

11.什么是误码率、灵敏度、动态范围？

12.某发射极发射功率－3dBm，光纤线路长40km，线路损耗0.5dB/km，接收机灵敏度为－29dBm，动态范围为20dB，问接收机能否接收到该信息。

13.光缆通信系统有哪些传输制式?

SDH的主要内容和特点是什么?

14.SDH的标准速率等级STM-1是多少（155.520Mb/s）？

其帧结构如何？

15.光缆通信系统的主要性能指标是什么？

（误码率、抖动、可靠性与可用性）

16.我国光缆通信系统的辅助系统包括哪些?

其主要作用是什么？

17.试简单说明光纤通信系统中监控系统的作用?

18.告警处理系统中告警信号分为哪两种？

19.副载波复用模拟电视光纤传输系统基本原理是什么？

20.某工程采用单模光纤组成4×139.264Mbit/s长途系统，其中光源为SLM-LD，波长为1550nm，Δλ=1nm，Ps=-3dBm，Pr=-33dBm,（BERav=1×10－10）,Dr=20dB，As=0.04dB/km,Ad=0.4dB/个,码型为5B6B，Mc=0.1dB/km，Me=3dB,P0=1dB问应采用什么样的光纤（包括损耗系数和色散系数）。

21.某长途系统的各部分参数如下表所示，请对系统进行预算，并确定出一个合适的中继范围，指出该系统是何种因素限制的系统。

系统

速率为564.992Mbit/s，码型为8B1H/1C码,Me=3dB,P0=1dB

光发射机

Ps=-2.7dBm,λ=1313nm,Δλ=1.6nm,（MLM-LD）

光接收机

Pr=-34dBm,Dr=24dB,（BERav=1×10－10）

光纤和光缆

Af=0.33dB/km,D=2.5ps/nm.km,Mc=0.08dB/km,As=0.04dB/km,Ad=0.5dB/个

22.若题21中的Ps改为-3dBm，中继距离长度要求为43km，问系统能否正常工作？

为什么？

23.若题21中各项参数基本不变，而某中继站因地理环境所限只能在15km处设中继，为使系统能够正常开通并稳定可靠，应如何调节入纤光功率Ps?

第五章思考题与习题-1

1.什么是超长波长光纤通信系统？

其需要解决的主要问题是什么?

2.相干光波通信系统中，对数字信号有哪些调制方式？

解调方式又有哪几种？

3.什么是多信道光通信系统？

常见的多信道光通信系统的复用方式有哪些？

4.请给出波分复用的基本原理，并画出其原理框图。

5.请给出副载波复用的基本原理，并画出其原理框图。

6.什么是光孤子通信，其工作原理是什么？

7.光纤通信网络的发展趋势是什么？

8.通信网络物理层所经历过的三个阶段（即三代光纤网络）是什么？

光纤通信网络是如何分类的？

常用的拓扑结构是什么？

9.什么是光接入网？

10.HFC系统的频谱是如何安排的，其调制和复用方式是什么？

出师表

两汉：

诸葛亮

　　先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

　　宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

　　侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：

愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

　　将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：

愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

　　亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也

。

　　臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

　　先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

　　愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

　　今当远离，临表涕零，不知所言。