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文檔簡介
1、一、填空題1.單模光纖中不存在 模間 色散,僅存在 模內 色散,具體來講,可分為 波導色散 和 材料色散 。2. 光纖中的最低階非線性效應起源于 三 階電極化率,它是引起 三次諧波 、 四波混頻 、 自相位調制 和 非線性折射 等現象的原因。3光纖通信中常用的三個低損耗窗口的中心波長為 850nm , 1310nm , 1550nm ;最低損耗窗口的中心波長是在 1550nm 。4.數值孔徑(NA)越大,光纖接收光線的能力就越 強 ,光纖與光源之間的耦合效率就越 高 。5光與物質的粒子體系的相互作用主要有三個過程是 自發輻射 , 受激輻射 , 受激吸收 ;產生激光的最主要過程是 受激輻射 。6
2、光纖單模傳輸條件,歸一化頻率V應滿足 V<2.40483 。7、光源的作用是將 電信號電流 變換為 光信號功率 ;光檢測器的作用是將 光信號功率 轉換為 電信號電流 。8. 散射損耗與 光纖自身缺陷 及 材料分布不均勻 有關。9. 單模光纖只能傳輸一個模式,即 HE11 模 ,稱為光纖的基模。10. 光纜的種類很多,但是不論它的具體結構如何,都是由 纜芯 、 加強元件 和 護套 組成。11. 限制光纖傳輸容量(BL積)的兩個基本因素是 光纖色散 和 光纖損耗 。12. LD是一種 閾值 器件,它通過 受激 發射發光,具有輸出功率 高 、輸出光發散角 窄 、與單模光纖耦合效率 高 、輻射光
3、譜線 窄 等優點。13. PIN二極管的特點包括 耗盡層很寬 、 偏置電壓小 和 附加噪聲小 。14. LED的主要特性參數為 輸出功率與效率 、 輸出光譜特性 和 響應速率與帶寬 。15. 光纖和光纖連接的方法有兩大類 活動連接 和 固定連接 。16. 影響光纖耦合性能的主要因素有 插入損耗 、 附加損耗 、 分光比 和 隔離度 。17. 在光波系統中得到廣泛應用的兩種光檢測器是 PIN光電二極管 和 APD光電二極管 。18. 光發送機主要由 光源 、 驅動電路 和 輔助電路 組成。19. 接收機中存在的噪聲源可分為 光電檢測器的噪聲 和 光接收機電路的噪聲 組成。20. 構成SDH網絡的
4、基本單元稱為 網元 。該設備有 終端復用器 、 分插復用器 、再生復用器 和 數字交叉連接設備 四種。21. 段開銷可以實現 不間斷誤碼監測 、 自動倒換 、 公務通信 和 數據通信 等功能。22. 對于碼速率不同的信號,如果進行復接,則會出現 重疊 和 錯位 現象。23. 數字復接中的碼速調整有 正碼速調整 、 負碼速調整 和 正負零碼速調整 三種方式。24.光傳輸設備包括 光發射機 、 光中繼器 和 光接收機 等。25. 1.7Gb/s的單個比特間隔是 0.588 ns。26. 光纖衰減為0.00435dB/m,則10km長光纖的總衰減為 43.5dB 。27. SDH線路碼型一律采用 N
5、RZ碼加擾碼 。二、簡答1. 光接收機前端的作用是什么?有哪三種不同的前端設計方案?各有何特點?2. 論述光纖損耗和色散對系統設計的限制。3、 WDM系統是按什么標準進行分類的?各自的特點是什么?答:WDM系統按照通道間隙分類,可分為波分復用、密集波分復用和粗波分復用。波分復用是原始的波分復用,由于容量有限(容量較單通道系統提高倍)和光放 大不能有效解決EDFA工作在1550nm窗口,無法實現1310nm 光放大而應用受限。粗波分復用(CWDM)的特點:由于CWDM系統采用的DFB激光器不需要冷卻,在成本、功耗要求和設備尺寸方面,CWDM系統比DWDM系統更有優勢。密集波分復用(DWDM)的特
6、點:主要應用于長距離傳輸系統,DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時進行組合和傳輸,傳輸容量大。4、 光接收機中存在哪些噪聲?答:光接收機中存在的基本噪聲是散粒噪聲和熱噪聲,另外還有激光器引起的強度噪聲。5. 光放大器的作用?它在哪些方面得到應用?答:是對復用后的光信號進行放大,以解決WDM系統的超長距離傳輸和系統中波分復用器件的插損問題,具體應用在下述幾個方面:(1)在WDM 系統中應用;(2)在光纖通信網中;(3)在光孤子通信中的應用。6. 試比較PN結光電二極管、PIN光電二極管以及APD雪崩光電二極管的優缺點。答:PN型 優點是暗電流小,一般情況下,響應速度較低。PIN型 缺點是暗
7、電流大,因結容量低,故可獲得快速響應。ADP型 響應速度非常快,因具有倍速作用,故可檢測微弱光,缺點是電流噪聲大。7、 在設計一個光纖通信系統時,路由、系統傳輸速率及光纖的類型如何選擇?答:在選擇路由時,需要確定路由、計算中繼距離、選擇中繼站地址等。在選擇系統傳輸速率時,考慮通信容量和成本合理選擇傳輸速率和設備。在選擇光纖類型時,根據傳輸距離、色散系數、傳輸容量和傳輸頻率合理選擇光纖。8、 簡要描述自愈環兩類結構的工作特點。答:根據自愈環業務保護的范圍的不同,自愈環結構可分為兩大類:通道倒換環和復用段倒換環。通道倒換環屬于子網連接保護,其業務量的保護是以通道為基礎,是否倒換以離開環的每一個通道
8、信號質量的優劣而定,通常利用通道AIS信號來決定是否應進行倒換。復用段倒換環屬于路徑保護,其業務量的保護以復用段為基礎,以每對結點的復用段信號質量的優劣來決定是否倒換。三、計算1、階躍光纖的纖層和包層的折射率指數分別為n1 =1.46, n2 =1.45,試計算:(1)光纖纖層和包層的相對折射指數差;(2)光纖的數值孔徑NA;(3)在1km光纖上,由于子午光線的光程差所引起的最大時延max;(4)若將max減小為10ns/km,n2的取值。(1)答: = (n1-n2)/n1 = 0.00685;(2)答:NA=n1*sqrt(2)= 0.171;(3)答:sinx=n2/n1(L/sinx-
9、L)*n1/c=33.5ns(4)答:=1.4572、已知階躍光纖纖層的折射率n1=1.465,相對折射率差=0.01,纖芯半徑a=25um.。試求:(1)LP01, LP02, LP11, LP12模的截止波長;(2)若0=1.3um,計算光纖的歸一化頻率V及光纖中傳輸的模的數量。注:下圖類型一樣,但是參數不同,請自己改正;3、多模光纖芯徑為100um,在=0.85 um,折射率n1=1.457,n2=1.455情況下,求:(1)光纖V參數,估計允許傳輸的模式數量;(2)單模工作的波長;(3)數值孔徑;(4)最大可接受角;(5)若方均根色散=0.29,是全寬,計算模式色散以及比特速率和距離的
10、成績BL。4、 如果一個光纖的零色散波長在1312nm處,零色散斜率為0.090ps/(nm2.km),長度為100km,工作于1310nm,計算由色度色散引起的脈沖擴展。其中LD的光譜寬度為1nm.5、 對于某激光器的工作物質譜線展寬的躍遷線寬為1.5GHZ,激光器的F-P腔長為0.5m,該激光器會出現幾種模式?如若實現單縱模輸出,應該采取什么辦法?此時的腔長為多少?6、 一半導體激光器,諧振腔長L=300um,工作物質的損耗系數a=1mm,諧振腔兩鏡面的反射率R1R2=0.330.33,求激光器的閾值增益系數。若后腔鏡的反射率提高到R2=0.9,求閾值增益系數的變化,并解釋原因。7、 若光
11、發送電路輸出全“1”碼時的平均輸出光功率為10nW,輸出全“0”時的平均輸出光功率為1nW,求該光端機的消光比。8、 一個GaAsPIN光電二極管平均每三個入射光子產生一個電子-空穴對。假設所有的電子都被收集,那么請回答下列問題:(1)試計算該器件的量子效率;(2)當在0.8um波段、接收功率是10-7W時,計算平均輸出光電流。(3)若禁帶寬度Eg=1.424Ev,計算這個光電二極管的上截止波長c。9、 設PIN光電二極管的量子效率為80%,計算在1.3 um和1.55 um波長時的響應度,說明為什么在1.55 um處光電二極管比較靈敏。10、 已知某光接收機的靈敏度為40dBm(BER=10
12、-10),動態范圍為20dB,若接收到的光功率為2 uW,問系統能否正常工作?為什么?12、某數字光纖通信系統的誤碼率為10-9,理想PIN光接收機的量子效率=0.7,接收波長=0.85 um,碼速fb=8.44Mb/s的光脈沖信號。求此時理想光接收機的靈敏度為多少dBm?13、已知PIN光接收機的工作參數如下:光波長=0.85um,速率fb=8.448Mb/s,光電二極管響應度R0=0.4,互阻抗前置放大器(FET)的nA10-18。要求誤碼率Pe=10-9,即超擾比Q=6,求實際光接收機的靈敏度為多少dBm?14、假設光纖連接器兩端的光纖參數完全一樣,連接精度也非常好,但連接端面上有8%的光反射回來,試計算此光纖連接器的連接損耗及回波損耗。15、有一根1.5km長的國產多模光纖,測出輸入、輸出光脈沖的寬度分別為3ns和5ns,試求光纖總寬和每千米光纖的帶寬。16、現已測得光纖的色散系數為120ps/(nm.km),當光源的譜線寬度時2.5nm時,此時光纖的3dB帶寬有多寬?17、一個PIN光電二極管,它的P+接觸層為1um
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