1、 2013光通信技術基礎標準答案及評分標準一、填空題（每空1分，共20分）1. 色散移位光纖的零色散波長為： 1.55 m（或1550nm） ，在WDM系統中，為了克服四波混頻效應，一般使用 非零色散移位(或NZ-DSF或G.655) 光纖。2. 基本光纖傳輸系統由 光發射機 、光纖線路 和 光接收機_組成。3. 光與物質粒子體系的相互作用主要有三種過程，產生激光最主要的過程是 受激輻射 ，而LED屬于 自發輻射 過程。4. 單模光纖的色度色散分為 材料色散 和波導色散，單位為： ps/nmkm ；而偏振模色散的單位為：。5. 在光纖通信中,光源通常加 正向 偏壓，光檢測器通常加 反向 偏壓。

2、6. 目前的光纖通信系統一般采用 光強 調制、 直接 檢測方式。7. 數字光纖通信常用的線路碼型有：擾碼、 mBnB碼 及 插入碼 。8. 目前EDFA采用的泵浦波長是 0.98mm 和1.48m。9. 光交換的主要方式有：空分光交換、 時分光交換 、和 波分光交換 。10. SDH傳輸系統每秒傳送8000幀STM-64幀，則該系統的傳送速率為 9.953Gbit/s(或9953.28Mbit/s) 。二、單項選擇題（每小題1分，共10分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。1. 一段50km長、衰減為0.2dB/km的光纖

3、，其輸出為0.005mW，則輸入功率為 ( C )A. 0.5mWB. 0.1mWC. 0.05mWD. 0.03mW2. 在下列因素中，不是引起光纖傳輸衰減的原因為 ( B )A.光纖彎曲 B.波導色散 C.光纖接頭 D.雜質吸收3. 隨著輸入光功率的逐步增加，EDFA輸出光功率的變化趨勢為 ( A )A.先逐步增大，后保持不變B.先保持不變，后逐步降低C.先保持不變，后逐步增大D.一直保持不變4. 如果信道間隔為200GHz，工作波長在1534-1566nm波段，可以容納的信道數為( B )A.16B.20A.32B.405. 為增大光接收機的動態范圍，應采取 ( C ) 電路A.ATC

4、B.APC C.AGC D.ADC6. 光纖通信系統中不能傳HDB3碼的原因是 ( D )A.編碼器太復雜 B.將出現長連“0”或長連“1” C.碼率冗余度太大 D.光源不能產生負信號光7. 光纖通信系統中，當需要保證信號光的單向傳輸時，采用 ( A )A.光隔離器 B.光纖連接器 C.光衰減器 D.光耦合器8. 基于鈮酸鋰晶體的光調制器是利用 ( B ) 效應進行光強調制的A.聲光B.普克爾電光C.磁光D. 克爾電光9. 隨著激光器使用時間的增長，其閾值電流會 ( C )A.逐漸減少 B.保持不變C.逐漸增大 D.先逐漸增大，后逐漸減少10. 通常根據傳播方向上有無電場分量或磁場分量，可將光

5、（電磁波）的傳播形態分成三類即 ( B )A.TEM波，TE波，EH波B.TEM波，TE波，TM波C.TEM波，TM波，HE波D.TE波，TM波，EH波三、簡答題（每題5分，共25分）1. 比較半導體激光器（LD）和發光二極管（LED）的異同答：LD和LED的不同之處：工作原理不同，LD發射的是受激輻射光，LED發射的是自發輻射光。LED不需要光學諧振腔，而LD需要。和LD相比，LED輸出光功率較小，光譜較寬，調制頻率較低。但發光二極管性能穩定，壽命長，輸出功率線性范圍寬，而且制造工藝簡單，價格低廉。所以，LED的主要應用場合是小容量（窄帶）短距離通信系統；而LD主要應用于長距離大容量（寬帶）

6、通信系統。LD和LED的相同之處：使用的半導體材料相同，結構相似，LED和LD大多采用雙異質結（DH）結構，把有源層夾在P型和N型限制層中間。2. 光纖通信為什么向長波長、單模光纖方向發展？答：長波長，單模光纖比短波長，多模光纖具有更好的傳輸特性。（1）單模光纖沒有模式色散，不同成分光經過單模光纖的時間延遲不同的程度小于經過多模光纖時不同的程度。（2）由光纖損耗和波長的關系曲線知，隨著波長增大，損耗呈下降趨勢，且在1.55處有最低損耗值；而且1.31和1.55處的色散很小。故目前長距離光纖通信一般都工作在1.55。3. 簡要說明SDH幀結構。答：SDH幀大體可分為三個部分：段開銷（SOH）用于

7、傳送各種OAM信息。信息載荷（Payload）SDH幀內用于承載各種業務信息的部分。其中包含有少量的POH字節，用于運行、維護和管理。管理單元指針（AU-PTR）是一種指示符，用于指示Payload中第一個字節在幀內的準確位置，（相對于指針的偏移量），指針的使用解決了低速信號復接成高速信號時，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對位置漂移的問題4. 說明APD和PIN在性能上的主要區別。答： APD和PIN在性能上的主要區別有： （1）APD具有雪崩增益，靈敏度高，有利于延長系統傳輸距離。 （2）APD的響應時間短。 （3）APD的雪崩效應會產生過剩噪聲，因此要適當控制雪崩增益。 （4）APD要求較

8、高的工作電壓和復雜的溫度補償電路，成本較高。5. 簡述什么叫波分復用？以及什么是副載波復用?答：波分復用技術是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術。其基本原理是在發送端將不同波長的光信號組合起來（復用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復用），并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。副載波復用是在電域上實現的頻分復用（FDM）。N路模擬基帶信號分別對射頻正弦載波,，進行調制，然后把這N個已調信號，組合成多路信號，再用這個復合電信號對光載波（主載波）進行調制，產生已調光信號發送到光纖上。光信號經光纖傳輸后，由光接收機實現光/電轉換，得到

9、FDM電信號，再經分離（一般采用帶通濾波器）和解調，最后輸出N路模擬基帶信號。四、計算題（15分）（注：必須寫出計算過程，僅給出計算結果不得分）（普朗克常數 h=6.62810-34J.s，電子電荷 e=1.610-19J）1、（9分）一階躍折射率光纖，。求：（1）相對折射率差；（2）光纖的數值孔徑；（3）當波長為1.55m時，要實現單模傳輸，纖芯直徑應小于多少？解： （1）=（1.50-1.45）/1.50=0.033 (3分)（2）NA=0.384 (3分)（3） 由單模傳輸條件 當=1.55m時 (4分)2、（6分）一個PIN光電二極管平均每三個入射光子，產生一個電子-空穴對，假設所有的

10、電子都被收集。（1）計算該器件的量子效率；（2）設在波段接收功率是，計算平均輸出光電流。解： （1）由量子效率的定義 (2分)（2）由公式 得： A (4分) 五、綜合題（30分）1. 已知有一個565Mb/s單模光纖傳輸系統，光纖損耗為0.1dB/km，有5個接頭，平均每個接頭損耗為0.2dB，光連接器損耗為1dB/對，光纖損耗余量為0.1dB/km，光源的入纖功率為-3dBm，接收機靈敏度為-46dBm（BER=10-10）, 系統余量為5.5 dB，光纖線路上的線路碼型是5B6B，光纖的色散系數為2ps/(kmnm)，光源光譜寬度為1.8nm。 (1) 畫出該光纖通信系統的組成框圖，并簡

11、述各部分的作用；（5分） (2) 運用最壞情況法計算該系統的中繼距離。（10分）答：（1）該光纖通信系統的基本框架圖如下：光發射機的功能是把輸入電信號轉換為光信號，并用耦合技術把光信號最大限度的注入到光纖線路。光纖線路的功能是把來自光發射機的光信號以盡可能小的畸變和衰減傳輸到光接收機。中繼的作用是用來延長傳輸距離，起到信號再生放大的作用。光接收機的功能是把從光纖線路上輸出、產生畸變和衰減的微弱光信號轉換為電信號，并經放大和處理后恢復成發射前的電信號。（2）中繼距離主要受色散和損耗的限制，在損耗限制情況下： (1分) (km) (3分)在色散限制情況下取最差情況，Mb/s (1分)由公式 代入參數得 (km) （3分）比較后，系統中繼距離取為47.1km （2分） 2. （1）補全下面的數字光接收原理方框圖（每空2分，共10分）。（2）什么是接收機的動態范圍？以APD檢測器為例，簡述該接收機的動態范圍是如何控制的？（5分）光檢測器均衡器判決器光信號再生碼流數字光接收原理方框圖答：（1）光檢測器偏壓控制前置放大器AGC電路均衡