全国2008年1月自学考试光纤通信原理试卷参考答案

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课程代码：02338

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A.红外区

2.在薄膜波导中，导波的截止条件为( ) A.λ0＜λc

3.表示光纤色散程度的物理量是( ) A.时延

B.频带带宽

C.时延差 D.相位差

B.λ0≥λc C.λ0＞0 D.λ0≤1.55 μm

D.近红外区

B.远红外区 C.紫外区

4.在阶跃型弱导波光纤中，第一高次模为( ) A.LP01 是基模 B.LP00 值为0 C.LP11 D.LP02

5.在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级E2的过程称为( )

A.自发辐射 B.受激辐射

6.EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A.使泵浦光和信号光耦合 C.提高光放大增益

B.滤除光放大器的输出噪声 ？ D.使信号再生 C.受激吸收

D.康普顿效应

7.目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A.-3 dB～0 dB B.0 dB～3 dB

C.3 dB～4 dB D.10 dB～15 dB

8.STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( ) A.1～9列，1～3行和5～9行 B.1～9列，1～9行

C.1～3列和5～9列，1～9行 D.1～3列和5～9列，1～3行和5～9行 9.在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不属于插入比特码的是( ) A.mB1P 奇偶校验码 B.5B6B 分组码 10.不属于PIN光电二极管特性参数的是( ) A.暗电流 B.消光比 它是发射机的。

C.响应度 D.响应时间

C.4B1H 混合码

D.mB1C 反码

二、填空题(本大题共20小题，每小题1分，共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11.利用光波作为载频的通信方式称为__光通信。

12.通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波，TEM波和TM波_三类。

13.薄膜波导由衬底、敷层和_薄膜_三层介质构成。 14.在薄膜波导中，导波的基模是__TE0模_。

15.按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有子午线_和斜射线两类。

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16.渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有_相同的轴向速度_的现象。

17.光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有_0.1mm_的细玻璃丝构成。

18.处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___激活物质或增益物质__。 19.激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的_阀值条件_。 20.随着激光器温度的上升，其输出光功率会_减小_。

21.EDFA的输出饱和功率是指当饱和增益下降3dB_时所对应的输出功率。

22.EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是提高输出功率，增加入纤光功率，延长传输距离_。

23.在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和_时分复用两种传输方式。

24.对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和_隔离性能好_。

25.光纤通信系统中常用的线路码型有：mBnB码（又称分组码）、插入比特码和伪双极性码（CMI/DMI）等。

26.STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在第1~9_列中的第4行。

27.虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和通道开销POH_来组成。

28.STM-1信号中，一帧中包含的字节数为9

。

29.由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、__光电检测器的暗电流噪声__和雪崩管倍增噪声等三种。 30.在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW，最大允许输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为_30__dB。 D=10lg三、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分)

31.光纤中的模式 是指光纤中的电磁场的一种场型结构分布形式，模式不同其 场型结构分布形式亦不同。

32.本地数值孔径 渐变型光纤芯子中的折射率指数n1,随半径r而变化，因此数值孔径是芯子端面上位置的函数，所以把射入纤芯某点r处的光线的数值孔径，称为该点的本地数值孔径。

33.激光器的温度特性 激光器的阀值电流和光输出功率随温度变化的特性称为激光器的温度特性。阀值电流随温度的升高而加大。 34.误码率(BER) BER=

35.光接收机灵敏度 是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标的条件下，接收机接受微弱信号的能力。

四、画图题(本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分) 36.画出光纤数字通信系统中光发射机的基本组成原理框图。

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37.画出光纤数字通信系统中光接收机的基本组成原理框图。

五、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

38.何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布?其最佳折射指数分布形式又是什么?

答：具有不同起始条件的子午线，如果它们的空间周期长度相同，则这些子午线将同时达到终端，就可以再光纤中产生自聚焦。这种可以使光纤中产生自聚焦时的折射率分布，称为最佳折射指数分布。 平方律型折射指数分布光纤的折射指数表达式n(r)=n(0)[1-2Δ(r/a)2]1/2 亦称为渐变型光纤的最佳折射率分布表达式。

39.光纤通信对半导体光源有哪些基本要求?

答：1）光源的发光波长应符合目前光线的三个低损耗窗口，即短波长波段的0.85um和长波长波段的1.31um与1.55um。 2）能长时间连续工作，并能提供足够的光输出功率。

3）与光纤的耦和效率高。 4）光源的谱线宽度窄。 5）寿命长，工作稳定。

40.在我国采用的准同步数字体系中，PCM端机输出端口的接口码速率和接口码型分别是什么? 答 基群 二次群 三次群 四次群

接口码速率为2048 8448 34363 139264 （Mbit/s） 接口码型 HDB3 HDB3 HDB3 CMI 41.什么是雪崩光电二极管的雪崩倍增效应?

答：是在二极管的P-N结上加高反向电压（一般为几十伏到几百伏）再结区形成一个强电场，在高场区内的光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的原子得到能量，越过禁带到达导带，产生了新的电子-空穴对，新产生的电子-空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子-空穴对。。。。如此循环下去，像雪崩一样发展，从而使光电流在管子内部即获得了倍增。 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

42.阶跃型光纤，已知纤芯折射率n1=1.51，相对折射率差Δ=0.18%，纤芯半径a=3.5 μm，工作波长λ=1.31

μm。

光纤光信号 光电信 检测 电 前 置 放 大主放 大器 动均 衡 判 决 解 解 编 输出至 电端机 码扰 码 时钟恢 求：(1)每公里光纤的模式色散； (2)光纤中可以传输的模式。 解：?（1）

(2) M=0.5*V2 下面这题供参考

42.阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，n2＝1.49，纤芯半径a＝4μm，工作波长

λ＝1.31 μm。

求：（1）相对折射指数差； （2）光纤中传输的模式数量； （3）每公里长度光纤的模式色散。 解：（1）n1=1.51，n2=1.49

定义式为(N12-N22)/2N12

（1.51-1.49）

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/1.51=0.013

（2）M=V2 /2 V=an1 M

2

/

(3)

-8

s/km

43.某光纤通信系统中，已知光接收机灵敏度为-38 dBm，光发射机光源的入纤光功率为0.5 mw，光纤衰减系数为0.34 dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，试核算该系统的无中继传输距离能否满足100 km的要求。

解：由L=(PT-PMIN-M)/(a+ai)=（0.5-38-6）/0.39 PT =10lg0.5 近结束

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