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．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0.588ns。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NRZ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？論述光纖損耗和色散對系統設計的限制。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。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。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。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。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。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。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. 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？ 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。若光發送電路輸出全“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。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。設PIN光電二極管的量子效率為80%，計算在1.3um和1.55um波長時的響應度， 說明為什么在1.55um處光電二極管比較靈敏。 已知某光接收機的靈敏度為—40dBm(BER=10-10)，動態范圍為20dB，若接收到的光功率為2uW，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=0.85um，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nA≈10-18。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