光纤通信习题

练习题

光纤通信练习题 一、填空题

1. 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和 。 2. 光纤中的最低阶非线性效应起源于 阶电极化率，它是引起 、 、 和 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 ， ， ；最低损耗窗口的中心波长是在 。

4.数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 。

5．光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是 ， ， ；产生激光的最主要过程是 。

6．光纤单模传输条件，归一化频率V应满足 。

7、光源的作用是将 变换为 ；光检测器的作用是将 转换为 。 8. 散射损耗与 及 有关。

9. 单模光纤只能传输一个模式，即 ，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 、 和 组成。 11. 限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是 和 。

12. LD是一种 器件，它通过 发射发光，具有输出功率 、输出光发散角 、与单模光纤耦合效率 、辐射光谱线 等优点。

13. PIN二极管的特点包括 、 和 。 14. LED的主要特性参数为 、 和 。 15. 光纤和光纤连接的方法有两大类 和 。

16. 影响光纤耦合性能的主要因素有 、 、 和 。 17. 在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是 和 。 18. 光发送机主要由 、 和 组成。

19. 接收机中存在的噪声源可分为 和 组成。

20. 构成SDH网络的基本单元称为 。该设备有 、 、 和 四种。 21. 段开销可以实现 、 、 和 等功能。

22. 对于码速率不同的信号，如果进行复接，则会出现 和 现象。 23. 数字复接中的码速调整有 、 和 三种方式。 24.光传输设备包括 、 和 等。 25. 1.7Gb/s的单个比特间隔是 ns。

26. 光纤衰减为0.00435dB/m，则10km长光纤的总衰减为 。 27. SDH线路码型一律采用 。 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？ 4、光接收机中存在哪些噪声？

5. 光放大器的作用？它在哪些方面得到应用？

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。 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？

8、简要描述自愈环两类结构的工作特点。

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。

2、 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。

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；（5）若方均根色散?=0.29??，??是全宽，计算模式色散??以及比特速率和距离的成绩BL。

4、 如果一个光纤的零色散波长在1312nm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=0.33?0.33，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。

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10、 已知某光接收机的灵敏度为—40dBm(BER=10)，动态范围为20dB，若接收到的

光功率为2 uW，问系统能否正常工作？为什么？

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12、某数字光纤通信系统的误码率为10，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nA≈10-18。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=5×10m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？

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