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=1 μm，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=1.3 μm，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=5 μm,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=0.85 μm，λ2=1.31 μm，λ3=1.55 μm？

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0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm时，要实现单模传输，a应小于多少？

16、已知光纤的芯径2a＝50 μm,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1.3 μm和1.55 μm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1.3 μm光波系统用长为50km的光纤

链路，接收机要求的最小功率为0.3 μw，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，1.55 μm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=500 μm, W= 10 μm， 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=1.3 μm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=1.3 μm, 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1 μm, 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？

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