《光纤通信》试题册

[谦虚不虚伪，不苛求完美！]

《光纤通信》试题册

基本试题概括+最新试卷详解

张延锋 2014/8/21

知道现在的你需要一个拥抱，我给你，无关友情，无关爱情，无关心态，无关状态，无关希望，无关失望，无关信念，无关信仰，我只想告诉你：你，不是一个人！！！加油，我相信你们。越努力，越幸福！ ………延锋留

摘要

光纤通信在社会信息化发展的进程中扮演着重要的角色，是通信技术的一个重要分支。随着新型光电器件的不断出现，光纤通信技术夜得到了迅速的发展，使其传输容量得到了极大提高。

目前，光纤已经在很多场合取代了铜线而成为主要的传输媒介。无论是电信主干网还是以太网或校园网乃至智能建筑内的综合布线系统，无论是陆地还是海洋，都有光纤的存在，都涉及到光纤传输技术。对于从事信息技术的人员而言，了解光纤通信的基础知识是至关重要的。

本习题册是在本人忙碌中完成的，它主要包括了十章的内容，第一章对于学习完本课程教研组所出试题作了讲解以及简单说明评分标准；第二章到第十章是各题型的相关练习，最后是答案详解。由于编者能力有限，习题册中难免有错误存在，望指出批评！

编者：张延锋 2014年8月21日星期四

目录

第一章 试卷内容分布及分值计算 ........................................................ 1 第二章 选择题练习 ............................................................................. 2 第三章 填空题练习 ........................................................................... 15 第四章 判断题练习 ........................................................................... 21 第五章 名词解释练习 ........................................................................ 23

一．名词解释常规练习 .............................................................. 23 二、新增题型：写出以下名词的全称，并写出其意思。 ............ 24 第六章 画图题 .................................................................................. 25

一．常规题练习 ........................................................................ 25 二、新增题型练习：据图回答问题 ............................................ 26 第七章 简答题练习 ........................................................................... 30 第八章 综合、计算、分析题练习 ...................................................... 33 第九章 证明题练习 ........................................................................... 38 第十章 期末试题示范 ........................................................................ 39 答案详解 ........................................................................................... 45

《光纤通信》习题册 第一章 试卷内容分布及分值计算

第一章 试卷内容分布及分值计算

通用题型一般有选择题、填空题、判断题、画图题、名词解释、填图题、简答题、计算题、证明题、解答题、综合题、分析题这十二种，本次出题要求有一定的融合性，且题型具有多方考核度，难度适中，偏重对理论概念等的掌握程度。

一般要求试卷类型如下：

一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，

共20分）或判断题（每小题所诉只有对错之分，请判断正误，共10小题，每小题2分，共20分）

二、 填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）

（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共x小题6小空，共6分）

（二）、基本运算能力填空（每小题3分，共2小题，共6分） （三）、名词解释填空（每小题2分，共3小题，共6分） 三、简答画图题（本题共两部分，每部分15分，共30分）

（一）、按要求简答各题（每小题5分，共3小题，共15分） （二）、按题要求画图或据图回答问题（共2小题，共15分）

注：一般据图回答问题出一题，出2-4小题，共10分；按题要求画图出一题，

共5分

四、综合解答题（请按各题题意解答，要求写出必要的解题思想与具体公式，本题共x小题，每小题x分，共20-22分）

注：一般出1-3个题，分值自行安排

五、分析题（请按要求写出必要的解题过程，本题共1题，共10-12分）

分值计算：在

期末试卷（满分100分）中本习题册内的试题至少出现60％以上，在计算总分时，是由平时成绩和期末试卷得分情况两项共同决定。

一般平时成绩100分，具体按学校要求来定，课时结束后由代课老师给出。 期末试卷得分，由批卷组给出。

最终分数计算如下：总分=平时成绩×20％+期末成绩×80％

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《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习

151. G.652光纤可以将2.5Gbit／s速率的信号无电再生中继传输至少 公里左

右。

A、200 B、400 C、600 D、800 152. 不宜在光纤中传输的码型为

A.CMI码 B.HDB3码光状态不能为负 C.5B6B码 D.8B1H码

153. 已知某Si-PIN光电二极管的响应度R0＝0.5 A/W，一个光子的能量为2.24×10

－19 J，电子电荷量为1.6×10－19 C，则该光电二极管的量子效率为 A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ 154. STM-4一帧中总的列数为

A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 155. 在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足

A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 156. 光纤色散系数的单位为

A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm·km D.nm/ps·km 157. 目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达

A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 158. 在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为

A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 159. 在薄膜波导中，导波的截止条件为

A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 160. EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是

A.使光信号放大并再生 B.使光信号再生

C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 161. 光发射机的消光比，一般要求小于或等于 A.5％ B.10％ C.15％ D.20％ 162. EDFA中光滤波器的主要作用是

A.降低光放大器输出噪声 B.消除反射光的影响 C.提高光放大器增益 D.使光信号再生

163. 在薄膜波导的导波特征方程2k1xd-2Φ12-2Φ13=2mπ中，k1x是导波的 A.横向相位常数 B.轴向相位常数 C.横向衰减常数 D.轴向衰减常数

164. 在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为 A.10-6 B.10-5 C.10-4 D.10-3

165. 当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TM波 B.导波、TE波和TM波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM波、导波和TM波 166. 不属于无源光器件的是 ．．．A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C.光纤连接器 D.光衰减器 167. EDFA的泵浦光源的典型工作波长为

A.850 nm B.980 nm C.1310 nm D.1550 nm 168. 在阶跃型光纤中，导波的特性参数有

A.β、α、W B.U、V、α C.U、W、β D.V、W、α

169. Which of the following dispersion (色散)dose not exist in single-mode optical fiber?

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《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习

A .material （材料）dispersion B.waveguide（波导） dispersion C.polarization-mode （偏振）dispersion D.intermodal（联合） dispersion 170. The unit （单位）of the fiber attenuation coefficient （衰减系数）is A. dB B. dBm C. dB/km D. dBm/km 171. the bands of Optical fiber communication is

A.0.01um-0.39um B. 0.8um-2.0um C.0.39um-0.79um D.100um-1000um

172. If the optical input power of a Optical amplifier is 10mW，and the optical output

power is 100mW as well ,then its output gain level is

A.10dB B.20dB C.30dB D.40dB

173. In order to make sure of the system BER（比特误差率） conditions , if the minimum

optical input power of the receiver is 1 uW, the sensitivity of the receiver must be A.－30dBm B.－40dBm C.－20dBm D.－43dBm 174. The principal （主要）light sources used for fiber optical communications applications

are

A.OA、LD B.PIN、APD C.PD、LED D.LD、LED

175. laser（激光） action is the result of three key process，which one of the following is

not be included？

A.photon absorption （光子吸收） B.spontaneous emission（自发发射） C.stimulated emission （受激发射） D.compound radiation（复合发射） 176. A single mode fiber usually has a core diameter （芯径）of

A. 10m B. 62.5nm C. 125nm D. 50mm

177. To make sure that the APD photo-detector works properly, a sufficiently is applied across the p-n junction.

A. high forward-bias voltage（高的前置偏压） B. low forward-bias voltage C. low reverse-bias voltage （低的反相偏压） D. high reverse-bias voltage 178. When DFA fiber amplifier uses as light Repeaters（中继器）, its main effect is A. amplifying and regenerating the signal B. regenerating the signal C. amplifying the signal D. reducing the signal noise

179. In graded-index optical fiber, the numerical aperture（数值孔径） NA can be

expressed as A. n1?n2 B. a2? C. n12? D. an1?n2

180. In practical SMFs, the core diameter is just below the cutoff（截止） of the first

higher-order （高阶）mode; that is, for V slightly

A. <2.4 B. > 2.4 C. =3 D. =3.5

181. It is well known that the total dispersion in the single-mode regime is composed of

two components

A. mode-partition noise（电流分配噪声）, inter- symbol Interference B. frequency chirp, modal dispersion

C. material dispersion, waveguide dispersion D. modal dispersion, waveguide dispersion 182. At present, erbium doped （涂饵的）fiber amplifier’s maximum small signal gain （小

信号增益）is around

A. 40 dB B. 30 dB C. 20 dB D. 10 dB

183. Which of the following doesn’t belong to passive optical components （无源光学组

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《光纤通信》习题册 第二章 选择题练习

件）

A. Directional coupler（定向耦合器） B. Semiconductor laser（半导体激光） C. Optical fiber connector（光纤连接器）D. Optical attenuator（光学衰减器） 184. The mode has no cut off（截止） and ceases（停止） to exist only when the

core diameter （芯径）is zero.

A. HE11 B. TE01 C. TM01 D. EH11 185. When the phase difference（相位差） is an integral multiple（整数倍） of , the two modes will beat and the input polarization（偏振） state will be reproduced. A. 2 B. C. 1800 D. /2 186. which one of the following model can transmit in the single-mode optical fiber ? A.HE11 B. TE01 C. TM01 D. EH11

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《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

第三章 填空题练习

1. 根据传输方向上有无电场分量以及磁场分量，可将光电磁波传播形式分成三类：一为 ，二为TE波，三为 。

2. 对于单模光纤来说，主要是 和 ，而对于多模光纤来说， 占主要地位。

3. 光纤色散的测量方法有相移法、 、干涉法，光纤损耗的测量方法有 、后向测量法。

4. 激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：一个是 ；另一个是外微分子量效率随温度升高而减小。

5. 对LD的直接调制将导致激光器 增宽，限制光纤通信系统的 和容量。

6. 光纤通信系统中监控信号的传输途径有两个，一个是在光纤中传输，另一个是通过光缆中附加的 传输。

7. 和 都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。 8. 在数字接收机中，设置均衡滤波网络的目的是 。 9. 数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和 。

10. APD的雪崩放大效应具有随机性，由此产生的附加噪声称为 。

11. 半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的 ，与此同时还需进

行 选择。

12. 耦合器的结构有许多类型，其中比较实用的有 、微器件型和波导型。温度对激光器的输出光功率影响主要通过 和外微分量子效应。

13. 数字光纤传输系统的两种传输体制为准同步数字系列（PDH）和 。PDH有两种基础速率，一种是以 为第一级基础速率；另一种是以2.048Mb/s为第一级基础速率。

14. 隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，功能避免 致使性能变坏。它的两个主要参数是 和隔离度。

15. SDH传输系统每秒传送8000个STM-16帧，则该系统的传送速率为 。 16. STM-1可复用 个2M信号、 个34M信号和1个140M信号。 17. 渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的现象称为 现象。 18. 数字光纤通信系统的抖动是指数字信号的有效瞬间与其 的短时间偏离。

19. 光纤数字通信系统中， 和 是系统传输性能的两个主要指标。 20. EDFA中光耦合器的主要作用是将 和 混合起来。 21. EDFA噪声系数的定义式为 。 22. 常用的SDH设备有 、分插复用器和交叉连接设备等。

23. WDM系统主要有五部分组成： ，光中继放大器，光接收机， ，网络管理系统。

24. POH中常用的多址技术有三种：频多址分（FDMA）， ，码分多址(WDMA)。

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《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

25. 电信网有两大功能群：传送功能群和 。 26. 光纤通信的目标是 和增大容量。

27. 自愈环结构可分为两大类，分别是通道倒换环和 。

28. 写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系： 。

29. 光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。

30. 光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 和 。 31. 在光纤通信中，中继距离受光纤 和 的制约。 32. 色散的常用单位是 ， G.652光纤的中文名称是 ，它的0色散点在1.31微米附近。

33. 光子的能量与其频率的关系为 :EP = 。原子中电子因受激辐射发

生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的，是指发射光子和感应光子不仅________ _相同、相位相同，而且偏振和传输方向都相同。

34. 光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它

由 、护层和 组成。

35. 光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两

种。

36. 光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它

的类型主要有 和 。

37. 光电检测器的噪声主要包括 、 、热噪声和放大器噪声等。 38. 光与物质作用时有受激吸收、 和 三个物理过程。

39. WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长，优先选用的波

长为 。

40. SDH中，当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整，利用其中的

调整控制比特来控制相应的 比特是作为信息比特，还是填充比特。

41. 半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流 ，输出光功率会 。 42. WDM系统可以分为集成式系统和 两大类，其中开放式系统要求终端具有 和满足长距离传输的光源。

43. 对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是： 、C3和 。

44. 数字光纤传输系统的两种传输体制为 和 。

45. 光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有 噪声和 噪声。 46. 光隔离器是一种只允许光沿 通过而在 阻挡光通过

的光无源器件。

47. 光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是: ， ，以及 ；产生激光的最主要过程是: 。 48. 光源的作用是将 变换为 。

49. 光检测器的作用是将 转换为 。 50. 光中继器实现方式主要有 和 两种。

51. 光纤传输衰减分为 衰减、 衰减和辐射衰减。

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《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

52. 光纤数字通信系统中， 性能和 性能是系统传输性能

的两个主要指标。

53. 光纤中的传输信号由于受到光纤的 和 的影响,使得信号的幅

度受到衰减,波形出现失真。

54. 光与物质作用时有 、 和响应速率与带宽三个物理过

程。

55. 光纤的主要材料是 ，光纤的结构从里到外依次为 、 包

层，其中 部分是用来传导光信号的。

56. 光纤的传输特性是光纤的 特性、 特性。

57. 光纤的色散分为 色散、 色散和 色散。

58. 光纤的分类中按传输的模式来分可分为 和 光纤，按纤芯的折

射率分布的不同来分可分为 和 光纤。

59. 光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长:0.85um，1.31um，1.55um，最低损

耗窗口的中心波长是在 。

60. 目前光纤通信所用光波的光波波长范围为 ，属于电磁波谱中的

区。

61. EDFA称为 ，其实现放大的光波长范围是 。 62. 光纤通信是以 为传输媒质；以 为载波的通信方式。

63. 光纤通信系统的长期平均误码率定义为 ，反映突发性误码，

用 、 两个性能指标来评价。

64. 单模光纤是指在给定的工作波长上,只传输 的光纤。 65. 单模光纤的波长色散分为 色散、 色散和光纤色散。

66. mBnB码又称为 ，它是把把输入码流中M 比特分为一组，然后变换为N比特。

67. PIN光电二极管,是在P型材料和N型材料之间加上一层 。 68. WDM技术从传输方向分:有 和 两种基本应用形式。 69. 在阶跃型光纤中, 模是最低工作模式， 是第一高阶模。 70. 在光纤通信系统中光接收机的基本功能是: 。 71. 在光接收机中,与光电检测器相连的放大器称为 ，它是 的放大器。

72. 随着半导体激光器温度的上升,其输出功率会 。

73. 发光二极管依靠 发光，半导体激光器依靠 发光。 74. 通常用的光纤绝大多数用 材料制成，折射率高的中心部分叫做 ，折射率稍低的外层称为 。 75. 阶跃型光纤的单模传输条件是 。

76. 目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 和波长1.55um附近。 77. 工程上光接收机的灵敏度常用 表示，单位是 。 78. 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为 ，用 表示。 79. 对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,这时输

出的光为 ,这个电流称为 电流。

80. 由于双异质结激光器在有源区两侧,既限制了 ，又限制了 ，故它

的光强分布基本被约束在有源区,而且 电流大大降低。 81. 根据ITU-T的建议,STM-1码速率分别= Mb/s。

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《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

82. 光纤通信系统包括电信号处理部分和光信号传输部分。光信号传输部分主要由基

本光纤传输系统组成，包括 ， ，光接收机三个部分。 83. 光纤数值孔径NA的表示光纤接收和传输光 的能力。 84. SDH采用的是一种以 结构为基础的矩形 状帧结构。 85. SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为 ，其最低级别STM－1网络节点接口的速率为 Mbit/s。

86. 雪崩光电二极管的倍增因子定义为 。

87. 线路编码之所以必要，主要的原因是因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的 ，而光源不能发射负脉冲，所以要变换为适合于光纤传输的 。

88. 数字光接收机主要包括 、前置放大器、主放大器、 、时钟

提取电路、取样判决器以及 电路。 89. EDFA中的关键器件是高功率泵浦源和 。

90. 实际的WDM传输系统主要由五部分构成：光发射机、 、光接收机、光监控信道和 系统。

91. 光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有 。

92. 渐变型光纤中，不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会会

聚在同一点上，这种现象称为 。

93. 限制光纤通信系统的传输距离， 限制系统的传输带宽。 94. 一个传输网是由两种基本设备构成的，即传输设备和 。

95. 是一种在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器的过程。 96. 是光发射机实现电/光转换的关键器件， 是光接收机实现光/电转换的关键器件。

97. 当V<2.405是，只有 一个模式存在，其余模式全部截止 。 98. EDFA的应用，归结起来可以分为三种形式：(1) ；(2)前置放大器；(3).后置放大器。

99. 通常和G.652或G.653规范的单模光纤耦合，用于 的大容量、长距离系统。

100. 耦合比、 、插入损耗、方向性和 是耦合器的主要特性参数。 101. 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质

以实现光通信的可能性。

102. 光在光纤中传输是利用光的 原理。

103. 数值孔径越大，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 。

104. 光纤通信系统中最常用的光检测器有： 和雪崩光电二极管。 105. 要使物质能对光进行放大，必须使物质中 的强于 ，即

高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为 。

106. 在多模光纤中，纤芯的半径越 ，可传输的导波模数量就越多。 107. 光缆由缆芯、 和外护层组成。

108. 是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 109. 按 光纤可分为多模光纤和单模光纤。 110. PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于 的数量很少，不能18

《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。

111. 光接收机的主要指标有光接收机的 和 。 112. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的 。

113. 光纤的 是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制

光纤的传输容量。 114. 误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传

输系统的 和噪声。

115. 均匀光纤的导光原理为 原理，它的数值孔径表示了 的能力。 116. 光纤的色散包括材料色散和波导色散。

117. 线极化波是指波的 取向不变，即合成矢量的端点的轨迹为一直线的波，以LP表示。

118. 在弱波导光纤中，光射线几乎与光纤轴线平行，因此，弱波导光纤中的E和H分

布是一种近似的 波。

119. 在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐

射、 、 。

120. 谐振腔的谐振条件是 。

121. 光纤通信系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声

主要有三种，即 、 、啁啾声。

122. 发送机的 是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出

光功率之比.

123. 判决器和 和起来构成码形成电路。

124. STM-N帧结构分为三个区域： 、净负荷区和 。 125. 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由 三部分组成。 126. 光纤的色散分为 。

127. 光源的作用是将 变换为 ；光检测器的作用是将光信

号功转换为 。

128. 对于多模光纤来说，有 色散和 色散。 129. EDFA的工作波长范围是 。

130. 对称薄膜波导是指敷层和衬底的_ 的薄膜波导。

131. 型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为自聚焦现象。 132. 在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称

为 。

133. 形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_ _和散射损耗。 134. 在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为0.1μW，

则该接收机的接收灵敏度为__ ___dBm。

135. 的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、支路单元指针区域和管理单元指针区域。

136. EDFA作前置放大器使用时，要求其有_ _ 和低噪声的特性。 137. According the mode which propagate（传播） in the fiber, the fiber can be divided into

fiber and fiber. 138. The most common misalignment（非线性） occurring in practice, which also causes

the greatest power loss, is 。

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《光纤通信》习题册 第三章 填空题练习

139. The electromagnetic energy（电磁能） of a guided mode is carried

partly in the and partly in the 。

140. The basic attenuation mechanisms（衰减机制） in a fiber are , scattering

（散射）and of the optical waveguide.

141. The two main optical amplifier types can be classified as and 。 142. Networks are traditionally divided into: , ,(WANs广域网). 143. The principal light sources used for fiber optic communications applications are ILDs

（注入型激光二极管) and 。

144. The dominant noise generated in an optical amplifier is 。

145. The two most common samples of these spontaneous fluctuations（波动） are shot

noise and 。

146. According to the refractive index（折射率） of the core, the fiber can be divided into

fiber and fiber .

147. The total dispersion in single-mode fibers consists mainly of and waveguide

dispersion.

148. The most meaningful criterion（标准） for measuring the performance of a digital

communication system is the . In an analog system the fidelity criterion is usually specified in terms of a .

149. The simplest transmission link is a that has a transmitter on one end an

a receiver on the other.

150. The commonly used materials for fiber lasers are and .

151. Absorption is related to the fiber material, whereas scattering is associated both with

the and with in the optical waveguide.

152. The two basic LED configurations being used for fiber optics are surface emitters

and . 153. The basic schemes for improving the reliability are and .

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《光纤通信》习题册 第四章 判断题练习

第四章 判断题练习

1. 光纤中的孤子是光纤色散与非线性相互作用的产物。

2. NA表示光纤接受和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强。

3. 通常单模光纤的纤芯半径在几个微米之内，这是从物理尺度上保证单模传输的必要条件。

4. 在多模光纤中，模式色散是其主要的色散因素。

5. 张弛振荡是激光器内部光电相互作用所表现出来的固有特性，增加直流偏置可对其进行抑制，而且预偏置越接近阈值，效果越显著。

6. 散粒噪声属于白噪声，为了降低它的影响，通常在判决电路之前使用低通滤波器，使得信道的带宽变窄。

7. 光纤通信系统最适合的参杂光纤放大器是工作在1550nm的掺铒光纤放大器和工作在1300nm的掺镨光纤放大器。

8. 电光效应、热光效应等是利用材料的折射率随电压和温度的变化而变化，从而实现光开关器件。

9. EDFA在WDM系统中工作时的模式有三种：自动增益控制模式，自动功率控制模式和自动电流控制模式。

10. 时分复用可分为比特交错OTDM和分组交错OTDM，只有前一种方式需要利用

信号区分不同的复用数据或分组。

11. 自发辐射光是一种相干荧光，即是单一频率、相位和偏振方向相同的光。 12. 光放大器可以代替再生中继器。 13. 最大接收角越大，即纤芯与包层的折射率之差越大，光纤捕捉光线的能力越弱，这种能力用数值孔径NA来表示。 14. 多模光纤通常用于短距离通信场合。

15. 自脉冲现象是某些激光器在某些注入电流下发生的一种持续振荡，实际工作中常

遇到这种器件，属正常现象，无需更换。

16. 假设光检测器具有理想特性，则其量子效应为0，且无热噪声，无暗电流。 17. 光放大器是基于自发辐射或光子吸收原理来实现对微弱入射光进行光放大的，其

机制与激光器类似。

18. LED比LD更适合作为WDM系统的光源。

19. 大家每天使用的电话与本地交换局间的连接属于线性总线型网络结构。

20. 根据理论分析，只有当输出的光脉冲为严格地双曲正割脉冲，光孤子才能稳定地

传输。

21. 光在光纤中传输的工作波长由载波频率决定。

22. 比特率和带宽是衡量数字通信系统和模拟通信系统的主要指标。

23. 辐射模是指电磁场在纤芯中按简谐函数变化，在包层中按指数规律衰减的模式。 24. 激光器的横模决定了激光光束的空间分布，它直接影响到器件和光纤的偶和效

率。

25. 数字光纤传输系统中常采用的码型是3B4B和插入码。

26. PIN光检测器反向偏压可以取较小的值，因为其耗尽区厚度基本上是由I区的宽

度决定的。

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《光纤通信》习题册 第四章 判断题练习

27. 滤波器属无源器件，故从严格意义上讲，可调谐滤波器属于无源器件。 28. CWDM可采用不带冷却器的半导体激光器。

29. SDH的第一级传输速率为155.52Mb/s，SDH在北美地区常常采用。

30. 目前有两种途径可以提高传输速率：波分复用WDM和光时分复用OTDM。 31. 采用雪崩光电二极管（APD）的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。 32. 固体光开关的优点是插入损耗小,串扰小,适合各种光纤,技术成熟,缺点是开关速

度慢。

33. 我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是HDB3码。

34. 将通信网的所有站点串联起来首尾相连，且没有任何点开放，就形成了线形拓扑

网。

35. 帧结构是由段开销和有效信息载荷组成的。

36. 激光振荡的相位条件为谐振腔的长度为激光波长的整数倍。 37. SDH环形网的一个突出优点是具有自愈能力。 38. 网孔形网络存在瓶颈问题和失效问题。

39. 段开销分为SOH和LOH，前者占前3行，后者占5—9行。

40. 半导体光放大器与光纤的耦合损耗大，由于增益与偏振态、温度等因素有关，因

此稳定性差；在高速光信号的放大上，仍存在问题；输出功率小，噪声系统较大。 41. EDFA工作波长为1 510nm，与光纤的低损耗波段一致。 42. TDM技术可以克服WDM技术中的一些固有限制，如光放大器级联导致的增益谱不平坦、信道串扰问题，非线性效应的影响以及对光源波长稳定性的要求等等。 43. 光纤孤子通信系统中的光中继放大可以采用EDFA和RAMAN放大器补偿光纤损耗，实现光孤子长距离“透明”传输。

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《光纤通信》习题册 第五章 名词解释练习

第五章 名词解释练习

一．名词解释常规练习

1. 数值孔径。 2. mBnB码。

3. 瑞利散射损耗。 4. 法拉第效应。 5. 插入码。

6. 粒子数反转分布。 7. 光纤色散。

8. 光接收机的灵敏度。 9. 光时分复用(OTDM)。 10. 抖动。

11. 波分复用(WDM)。 12. 散射损耗。 13. 暗电流。 14. 子午射线。

15. 光纤的自聚焦现象。 16. 分组码。 17. P-I曲线。 18. 量子噪声。 19. 雪崩倍增效应。 20. 晶体的能带。 21. 费米能级。 22. 电光延迟。 23. 偏振模色散。 24. 自脉动现象。 25. 光孤子。 26. 啁啾。

27. 光源的外调制。 28. 线性电光效应。 29. 自发辐射。

30. 光波分复用技术。 31. 网络自愈 32. 光波模式

23

《光纤通信》习题册 第五章 名词解释练习

二、新增题型：写出以下名词的全称，并写出其意思。

1. DCF 2. CNR 3. SRS 4. SOA 5. NA 6. PON 7. SLM 8. NEP

9. DSF 10. SONET 11. ATM 12. ISDN 13. WDM 14. SDH 15. TLLM 17. OVPO 19. CDMA 21. DSP 23. EDFA 25. SIOF 27. SQW 29. FEC

16. ONSL 18. VAD 20. FDM 22. MCVD 24. FDDI 26. GIOF 28. ARQ 24

《光纤通信》习题册 第六章 画图题

第六章 画图题

一．常规题练习

1. 请画出光纤系统的组成，尽量的细化。 2. 请画出最基本的能带图。

3. 请画出半导体中光的自发辐射基本原理图。 4. 请画出半导体中光的吸收基本原理图。 5. 请画出半导体中光的受激发射基本原理图。

6. 请画出模拟、数字电流信号对激光器的调制曲线图。 7. 请画出直接调制及外调制的基本原理图。 8. 请画出阶跃型光纤的基本结构。

9. 请画出数字信号在光纤链路上传输示意图。 10. 试画出光放大器的基本原理图。

11. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式HE11的横向电场截面分布示意图。 12. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式TE01的横向电场截面分布示意图。 13. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式TM01的横向电场截面分布示意图。 14. 试画出阶跃折射光纤最低阶模式HE21的横向电场截面分布示意图。 15. 试画出线性啁啾光栅补偿色散的工作原理示意图。 16. 试画出晶体中的能级分布示意图。 17. 请画出双异质结的结构示意图。

18. 请画出半导体激光器的P-I特性曲线示意图。 19. 试对激光器的瞬态特性作出一定图解。

20. 试画出超辐射发光二极管的P-I特性曲线示意图。 21. 试画出面发光二极管的P-I特性曲线示意图。 22. 试画出边发光二极管的P-I特性曲线示意图。 23. 请画出发光二极管的调制原理图。 24. 请画出数字光发射机的组成示意图。

25. 试画出外调制光发射机的基本组成示意图。 26. 请画出光检测器的工作原理示意图。 27. 试画出模拟光接收机的原理框图。 28. 试画出数字光接收机的原理框图。 29. 试画出EDFA的典型结构示意图。 30. 试画出EDFA的工作原理示意图。

31. 请对EDFA中的均衡滤波器的作用作出一定的图解。 32. 试画出光纤耦合器的几种结构示意图。 33. 请画出WDM的工作原理框图。

34. 试画出光纤网络的几种拓扑结构示意图。 35. 请画出SONET的基本帧结构示意图。 36. 请画出STM-1的帧结构示意图。

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《光纤通信》习题册 第六章 画图题

二、新增题型练习：据图回答问题

1. 阅读下图，按要求完成各题。

（1）上图为 的构成方框图。

（2）上图中的 作用是防止反射光影响光放大器的工作稳定性。 （3）其中光耦合器（在上图中是）的作用是把信号光和泵浦光混合起来。 （4）其中的掺珥光纤：长约10-100m， Er3+浓度约为 。

（5）泵浦光源使得形成粒子数反转分布，光功率为10-100mW，工作波长

为 。

2. 阅读下图，按要求完成各题。

电信号

激光器 未调制光信号 外调制器 已调制光信号

驱动器

（1）在2.5Gb/s 的高速率光纤通信系统中，不采用直接调制方式，而必须使用外调制器的原因是 。 （2）外调制下的光源是在 （选填“直流”或“交流”）状态下工作，因

而避免了激光器的 效应。

（3）光纤通信系统对调制的要求是：①高的调制效率和 ；②低的驱动电压；③低的 ；④ 。 3. 阅读下图，按要求完成各题。

掺铒光纤 掺铒光纤 均衡滤波器

（1）如上图在掺铒光纤链路上放置均衡滤波器的目的是 。 （2）结合上图及题意暗含内容，画出图（a）和图（b）的内容。 掺 滤 放 铒 波 大 光 器 器 纤 特 增 增 性 益 益

O O O

波长 波长 波长

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《光纤通信》习题册 第七章 简答题练习

61. 通信中常用的线路码型有哪些？

62. 光源的外调制都有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？ 63. 简述PDH和SDH的特点与不同。 64. SDH设备在规范方法上有什么不同？ 65. 简述自动交换网络ASON的优点。 66. 简述光码分多址OCDMA的特点。

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《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习

第八章 综合、计算、分析题练习

1. 一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=1.5，相对折射率差??1%，工作波长为1310nm，试计算：

(1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大？ (2) 若取芯径a?5?m，求其数值孔径及其模式数。

2. 设PIN光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps。问： (1) 计算该检测器的3dB带宽；

(2) 计算在1.3um和1.55um波长时的响应度，并说明为什么在1.55um处光电二极管比较灵敏。 3.已知阶跃型光纤的n1=1.5，△=0.5％，工作波长λ=1.31μm光纤中的导模M=2求： (1) 光纤的数值孔径NA。(2分) (2) 全反射临界角θc。(3分)

(3) 光纤的纤芯半径a。(5分)

4. 一个GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子－空穴对，假设所有的电子都被接收。

(1) 计算该器件的量子效率；

(2) 设在1.31um波段接收功率是10－7W，计算平均输出光生电流。

(3) 计算这个光电铒极管的长波长截止点λc（超过此波长光电二极管将不工作）。 5. 某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。 （1）计算该光纤的V参数；

（2）估算在该光纤内传输的模式数量； （3）计算该光纤的数值孔径； （4）计算该光纤单模工作的波长。

6. 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300?m，材料折射率n=3.0，两端的解理面的反射率为0.35。

(1)求因非全反射导致的等效损耗系数。 (2)求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。

(3)若此激光器的中心波长λ=1310nm，与此相应的纵模序数。

7. 设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300 nm，其他参数如下：

发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38 dBm （BER=10-9），系统余量为4 dB，连接器损耗为0.5 dB /个，平均接头损耗为0.05 dB/km，光纤损耗为0.4 dB/km，试计算损耗限制传输距离。

8. 分光比为3：1的定向耦合器，假设从输入口0输入的功率为1mW，从输入口0到输入口1的插入损耗为1.5dB，求两个输出口的输出光功率。

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《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习

9. 已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。

（1）光纤浸没在水中(n0=1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角； （2）光纤放置在空气中，求数值孔径。

10. 若一个565Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：

光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km，光纤接头损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为-2.5dbm，接收机灵敏度为-37dbm，线路码型5B6B，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLM－LD，光源谱宽为2nm，光纤的色散系数为2.5ps/(km nm)，ε光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db，光纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db。 试求：系统的最大中继距离。

11. 弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5,n2=1.45,试计算:

(1)纤芯和包层的相对折射指数差Δ； (2)光纤的数值孔径NA。 12. 光波从空气中以角度?1?33°投射到平板玻璃表面上，这里的?1是入射光与玻璃表

面之间的夹角。根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？

13. 计算n1?1.48及n2?1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果光纤端面外介质折射

率n?1.00，则允许的最大入射角?max为多少？

14. 已知阶跃光纤纤芯的折射率为n1?1.5，相对折射（指数）差??0.01，纤芯半径

a?25?m，若?0?1?m，计算光纤的归一化频率V及其中传播的模数量M。 15. 一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问： （1）其纤芯直径为多少？

（2）在1310nm波长上可以支持多少个模？ （3）在1550nm波长上可以支持多少个模?

16. 用纤芯折射率为n1?1.5，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率f0?8MHz的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度L。 17. 有阶跃型光纤，若n1?1.5，?0?1.31?m，那么

（1）若??0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a应取多大？ （2）若取芯径a?5?m，保证单模传输时，?应怎么选择？

??r???18. 渐变光纤的折射指数分布为n?r??n?0??1?2????

?a?????1/234

《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习

求光纤的本地数值孔径。

19. 某光纤在1300nm处的损耗为0.6dB/km，在1550nm波长处的损耗为0.3dB/km。假设下面两种光信号同时进入光纤：1300nm波长的150?W的光信号和1550nm波长的100?W的光信号。试问这两种光信号在8km和20km处的功率各是多少？以?W为单位。

20. 一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km。试回答：

（1）如果在接收端保持0.3?W的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？ （2）如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为多少？

21. 有一段由阶跃折射率光纤构成的5km长的光纤链路，纤芯折射率n1?1.49，相对折射率差??0.01。

（1）求接收端最快和最慢的模式之间的时延差； （2）求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；

（3）假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？ 22. 有10km长NA?0.30的多模阶跃折射光纤，如果其纤芯折射率为1.45，计算光纤带

宽。

23. 计算一个波长为??1?m的光子能量，分别对1MHz和100MHz的无线电做同样的

计算。

24. 太阳向地球辐射光波，设其平均波长??0.7?m，射到地球外面大气层的光强大约为I?0.14W/cm2。如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。

25. 如果激光器在??0.5?m上工作，输出1W的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。

26. 设PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3?m和1.55?m波长时的响应度，

说明为什么在1.55?m处光电二极管比较灵敏。

27. 假设我们想要频分复用60路FM信号，如果其中30路信号的每一个信道的调制

指数mi?3%，而另外30路信号的每一个信道的调制指数mi?4%，试求出激光器的光调制指数。

28. 假设一个SCM系统有120个信道，每个信道的调制指数为2.3%；链路包括一根

损耗为1dB/km的12km长的单模光纤，每端有一个损耗为0.5dB的连接器；激光光源耦合进光纤的功率为2mW，光源的RIN=-135dB/Hz；PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B=5GHz，ID=10nA，Req=50Ω,Ft=3dB。试求本系统的载噪比。

29. 假设一个有32个信道的FDM系统中每个信道的调制指数为4.4%，若

RIN??135dB/Hz，PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B?5GHz，ID?10nA，Req?50?，Ft?3dB。 （1）若接收光功率为?10dBm，试求这个链路的载噪比；

（2）若每个信道的调制指数增加到7%，接收光功率减少到?13dBm，试求这个

链路的载噪比。

30. 一直有一个565Mb/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：

（1）光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有5个接头，平均每个接头损耗为

0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm，接收机灵敏度为-56dBm（BER=10-19）。 （2）光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/（km.nm），光源光

35

《光纤通信》习题册 第八章 综合、计算、分析题练习

谱宽度为1.8nm。

求：最大中继距离是多少？

注：设计中选取色散（功率）代价为1dB，光连接器损耗为1dB（发送和接收端

各一个），光纤富于度为0.1dB/km，设备富于度为5.5dB。

31. 一个二进制传输系统具有以下特性：

（1）单模光纤色散为15ps/(nm.km)，损耗为0.2dB/km。

（2）发射机用??1551nm的GaAs激光源，发射平均光功率为5mW，谱宽为

2nm。

（3）为了正常工作，APD接收机需要平均1000个光子/比特。 （4）在发射机和接收机处耦合损耗共计3dB。 求：

（1）数据速率为10和100Mb/s时，找出受损耗限制的最大传输距离。 （2）数据速率为10和100Mb/s时，找出受色散限制的最大传输距离。

（3）对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括损耗和

色散两种限制。

32. 比较下面两个速率为100Mb/s的系统其损耗受限的最大传输距离。

系统1工作在850nm：

（1）GaAlAs半导体激光器：0dBm(1mW)的功率耦合进光纤； （2）硅雪崩光电二极管：灵敏度为-50dBm；

（3）渐变折射率光纤：在850nm处的损耗为3.5dBm/km； （4）连接器损耗：每个连接器为1dB。 系统2工作在1300nm：

（1）InGaAsPLED：-13dBm的功率耦合进光纤； （2）InGaAsPIN光电二极管：灵敏度为-38dBm；

（3）渐变折射率光纤：在300nm处的损耗为1.5dBm/km； （4）连接器损耗：每个连接器为1dB。 每个系统均要求6dB的系统富于度。

33. 某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余

度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？

34. 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

35. 一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1

dBm，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，无中继传输距离为70 km。求：

（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？

（2）若要求系统允许的最大接收功率为－10 dBm，则光接收机的动态范围至少应

取多少？

36. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试计算：

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