闽南理工光纤期末复习题目.docx

1、闽南理工光纤期末复习题目（一）、填空。1、 光与物质的相互作用主要有三个过程 受激吸引 、自发辐射 、受激辐射。2、 光源的作用是将 电信号电流 变换为 光信号功率。3、 光检测器的作用是 将光信号功率 变换为 电信号电流。4、 光纤中的传输信号由于受到光纤的 损耗 和 色散 的影响，使得信号受到的幅度受到衰减，波形出现失真。5、 光纤的主要材料是 Sio2 ，光纤的结构从里到外依次为 纤芯 、包层 、涂覆层，其中 纤芯 是用来传导光信号的。6、 光纤的传输特性是光纤的 损耗 特性、色散 特性。7、 光纤的色散分为 模式色散 、波导色散 和 材料色散。8、 光纤通信中最常用的三个依损耗窗口的中

2、心波是 850nm 、1310nm 、1550nm。9、 EDFA称为 掺饵光纤放大器，其实现放大的光波范围是 1.53um1.56um。10、光纤通信是以 光纤 为传媒，以 光波 为载波的通信方式。11、随着半导体激光器温度上升，其输出功率会 下降。12、发光二极管依靠 自发辐射 发光。半导体激光器依靠 受激辐射 发光。13、阶跃型光纤的单模传输条件是 （二） 、选择。1、光纤单模传输条件，归一化频率V应满足（B）。A、V2.4048 B、V3.832 D、V1 B、G1 C、G=1 D、G=012、光纤系统中，常用的光源有 LD 和 LED 。13、光发射机消光比，一般要求小于或等于（B）

3、。A、5% B、10% C、15% D、20%14、EDFA中光滤波器的主要作用是（A）。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15、STM-1中，信息净负荷的字节数为（C）。 A、576 B、261 C、 2349 D、46081.3 光纤通信系统的组成主要包括哪些部分？试画出简图予以说明。 解：光纤通信系统的基本组成包括： 光纤、 光发送器、 光接收器、光中继器以及适当的连接器件等。其中：光发送器的功能是将来自用户端的电信号转换成为光信号，然后入射到光纤内传输。它一般由驱动电路、光源和调制器构成；光接收器的功能是将光纤传送过来的光信号还原成为

4、电信号， 然后送往用户端。 它一般由光电检测器、 解调器、放大器和相关电路组成；光中继器是用来增大光的传输距离，它将经过光纤传输后有较大衰减和畸变的光信号变成没有衰减和畸变的光信号， 再继续输入光纤内传输。2.2 什么是单模光纤？常用的单模光纤有哪些？各自的特点是什么？ 解：单模光纤（SMF）是纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适合大容量、长距离通信。 多模光纤（ MMF）是纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50微米左右），仅用于中小容量、中短距离通信。ITU-T规定的单模光纤包括：G.652光纤，又称常规单模光纤，其色散零点在1310nm附近，而在1550nm处

5、的衰减最低，但色散较大，价格较低，技术成熟，是世界上应用量最大的光纤；G.653光纤，又称色散位移光纤，将色散零点位移到1 550nm附近， 在光纤的最低损耗波长处的色散系数几乎为零，对于单波长系统无疑是最好的，但在多波长系统中，由于零色散会导致严重的四波混频现象 ，故不能支持波分复用系统， 处于被市场淘汰的现状;G.654光纤又称截止波长位移光纤，在1550nm波长具有极小的衰减 0.2dB/km，主要用于远距离无中继海底通信系统中，制造困难，价格高；G.655光纤又称非零色散位移光纤，它在1550nm波长处有最小损耗和较小的色散值， 专门为新一代密集波分复用系统设计和制造.2. 3 什么是

6、光纤的数值孔径？ 一阶跃型光纤， 纤芯折射率为1.5，相对折射率差=1%，求光纤的数值孔径。 解 ：光纤端面临界入 射角的 正弦值 ，称为数值孔径（NA）。由于光纤端面上小于或等于临界入射角的入射光才可以在光纤内传输，故N A表示光纤采光能力的大小。NA越大，则光纤与光源或其它光纤的耦合就越容易 。但N A过大会增加光纤传输损耗，故NA应适当取值。2.4 阶跃 型光纤 的纤 芯折射率是 1.5，包层折射率是1.498，工作波长为1310nm，当纤芯直径为多大时为单模传输？ 解：单模传输的工作条件是 归一化频率V满足 ， 此时光纤内只含有基模。加问题：此光纤的数值孔径是多大？光纤入射端面容许光线

7、的最大入射角是多大？总接收角是多大? 2.5 什么是光纤的损耗？若光纤的损耗为2. 5dB/km，入纤光功率为1W，经过20km传输后光功率为多少？ 解：光纤的损耗即指光信号经过 一定距离的光纤传输后要产生衰减，光信号幅度减小，其损耗机理包括：吸收损耗，由于制造光纤材料本身以及其中的过渡金属离子（如铁 、钴、 镍 、铜 、锰、 铬等）和氢氧根离子(OH )等杂质对光的吸收而产生的损耗。散射损耗，由于光纤材料密度的微观变化以及各成分浓度不均匀，使得光纤中出现折射率分布不均匀，从而引起光的瑞利散射，将一部分光功率散射到光纤包层或外部。辐射损耗，在成纤后产生的损耗， 主要是由于光纤受到弯曲和微弯曲所

8、产生的，即光纤从直线部分进入弯曲部分时传导模变成了辐射模，使部分光渗透到包层中或穿过包层外泄，因而造成光损耗。 光纤损耗系数定义为l = 将数值代入可得2.8 什么是光纤的色散？光纤中有哪几种色散？解释其含义。 解：光纤的色散是指光信号经过一定距离的光纤传输后要产生畸变 ，光信号波形展宽 ，色散限制光纤通信系统的传输容量。光纤中的色散类型包括 ：波长色散 ，指同一个导波模式中不同波长光线的传播路径和速度不同 ，产生时延差 ，引起光脉冲展宽 。波长色散包含材料色散和波导色散两类，其中材料色散是因光源光谱不纯以及光纤石英材料的折射率随波长而变化所产生；波导色散是因光源光谱不纯以及波导结构的影响而产

9、生。模式色散，指同一波长光信号中不同模式光线的传播路径和速度不同，产生时延差，引起光脉冲展宽，模式色散只在多模光纤中存在.3. 6 光纤耦合器有哪些性能指标，分别是如何定义的？ 解 ：光纤耦合器的常见性能指标有附加损耗Le，指所有输出端口的光功率总和相对于输入总光功率损失的分贝数的负值。插入损耗Li，指光信号经过光纤耦合器后，每一路光信号输出相对于 输入 光信号光功率损失的分贝 数的负值。分光比，指光纤耦合器各输出端口的输出功率的 比值。隔离度I，指一个输入端的光功率和由其反射到其他端的光功率的比值的分贝数，也称方向性。4 .1 物质与光波之间有哪些相互作用？这些相互作用分别对应于何种光器件？

10、解：光波与物质原子的电子有三种相互作用机制 ，分别是自发辐射、 受激辐射、 受激吸收。这些相互作用对应的光器件分别是：-半导体发光 二极管-半导体激光器-半导体光检测器4. 2 假设GaAs材料的带隙为1 .43eV，则该物质发出的光波长和光频率分别为多少？ 解： l =m 将数值代入得光波长约是0.87m。再利用波长与频率的关系= 得到光频率为3.4483e+014Hz4.5 某激光器的P-I特性曲线的斜率为0.095mW/mA，工作波长为1550nm，计算外微分量子效率。 解：外微分量子效率定义为激光器达到阈值后，输出光子数的增量与注入电子数的增量之比。=将数值代入得 为11. 85%4.

11、 12 数字光发射机的组成部分有哪些， 各部分的功能又是什么？ 4.13 数字光发送机的性能指标有哪些，分别是怎样定义的？ 解：平均发送光功率 指在正常条件下，光发送机发送光源尾纤输出的平 均光功率。 消光比（EXT） 指 全“1”码平均发 送光功率与 全“0”码平均发送光功率之比。5.2. 论述光电二极管进行光电转换的基本原理。解：光照射到半导体的PN结上，若光子能量足够大， 则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴， 即光电子 空穴对， 又称光生载流子。光 生载 流子 在外 加负偏 压和内建 电场 的作用下，在闭合外电路中形成光生电流.5设某种半导体材料的Eg =1.15eV，试求该半导体材料的截止波长c.解：由产生光电效应的条件，入射光子能量必须至少等于禁带宽度Eg 得 代入数值得波长为1.078微米5.7.光接收机主要由哪几部分组成 ？其各自的功能是什么？