整理有线传输工程复习题1.docx

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整理有线传输工程复习题1

一、填空题

1.光纤通信中所使用的光纤是截面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有（束缚）和传输光的作用。

2.光具有波粒二像性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的（粒子流）。

3.波动光学是把光纤中的光作为经典（电磁场）来处理。

4.光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，由于不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致（信号畸变）的-种物理现象。

5.在数字光纤通信系统中，色散使（光脉冲）发生展宽。

6.波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的（几何结构）所引起的。

7.光纤的非线性可以分为两类，即受激散射效应和（折射率扰动）。

8.当光纤中的非线性效应和色散（相互平衡）时，可以形成光孤子。

9.单模光纤的截止波长是指光纤的第一个（高阶模）截止时的波长。

10.单模光纤实际上传输两个（相互正交）的基模。

二、单项选择题

1.将光纤的低损耗和低色散区做到1450-1650nm波长范围，则相应的带宽为（B）THz。

A.2.5B.25C.5.0D.50

2.阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上（B）而使能量集中在芯子之中传输。

A.半反射B.全反射c.全折射D.半折射

3.多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。

A.连续变化B.’恒定不变c.间断变化D.基本不变

4.目前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/km左右，接近光纤损耗的理论极限值。

A.1050B.1550C.2050D.2550

5.石英光纤材料的零色散系数波长在（B）nm附近。

A.127B.1270C.227D.2270

6.普通石英光纤在波长（A）nm附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。

A.1310B.2310C.3310D.4310

（6）材料资源丰富。

2.简述渐变光纤的折射率分布。

答：

渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。

3.简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。

答：

由于光纤材料的折射率是波长A的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。

材料色散主要是由光源的光谱宽度所引起的。

由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有-定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。

7．非零色散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复用传输系统设计和制造的新型光纤。

A．G．652B．G．653C．G．654D．G．655

三、多项选择题

1．根据光纤横截面折射率分布的不同，常用的光纤可以分成（AB）。

A．阶跃光纤B．渐变光纤、c．单模光纤D．多模光纤

2．光纤的损耗因素主要有本征损耗、（ABCD）和附加损耗等。

A．制造损耗B_连接损耗C．耦合损耗D．散射损耗

3．光纤通信所使用的低损耗窗口是（AC）和1310nm波段。

A．850nm波段B．1050nm波段C．1550nm波段D．2650nm波段

4．根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为（ABC）。

A．模式色散B．材料色散C．波导色散D．偏振模色散

5．单模光纤可以分为（ABCD）。

A．非色散位移单模光纤B．色散位移单模光纤

c．截止波长位移单模光纤D．非零色散位移单模光纤

四、判断题

1．光纤是圆截面介质波导。

（√）

2．在多模阶跃光纤的纤芯中，光按曲线传输，在纤芯和包层的界面上光发生反射。

（×）

3．在渐变光纤中，光射线的轨迹是直线。

（×）

4．光纤的折射率分布采取双曲正割函数的分布，所有的子午射线具有完善的自聚焦性质。

（√），

5．材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比。

（√）

6．偏振模色散是由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着两个不同方向偏振

的同一模式的相位常数届不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。

（√）

7．在高强度电磁场中光纤对光的响应会变成线性。

（×）

8．四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。

（√）

9．为了保证单模传输，光纤的芯径较小，一般其芯径为4~101xm。

（√）

10．由于光纤双折射的存在，将引起光波的偏振态沿光纤长度发生变化。

（√）

五、简答题

1．简述光纤通信的特点。

答：

（1）频带宽，通信容量大；

（2）传输损耗低，无中继距离长；

（3）抗电磁干扰；

（4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全；

（5）体积小，重量轻，便于敷设；

六、论述题

1.阐述光纤受激散射效应的定义、表现形式及其主要区别。

（1）定义。

受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。

（2）表现形式。

受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。

这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。

（3）主要区别。

两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。

受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成-种损耗机制。

在较低光功率下，这些散射可以忽略。

当人射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。

2.阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。

答：

折射率扰动主要引起自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和光孤子形成四种非线性效应。

（1）自相位调制。

自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。

它导致光谱展宽，从而影响系统的性能。

（2）交叉相位调制。

交叉相位调制是任-波长信号的相位受其他波长信号强度起伏的调

制产生的。

交叉相位调制不仅与光波自身强度有关，而且与其他同时传输的光波的强度有关，所以交叉相位调制总伴有自相位调制。

交叉相位调制会使信号脉冲谱展宽。

（3）四波混频。

四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。

其产生原因是某-波长的入射光会改变光纤的折射率，从而在不同频率处发生相位调制，产生新的波长。

四波混频对于密集波分复用（DWDM）光纤通信系统影响较大，成为限制其性能的重要因素。

（4）光孤子形成。

非线性折射率和色散间的相互作用，可以使光脉冲得以压缩变窄。

当光纤中的非线性效应和色散相互平衡时，可以形成光孤子。

光孤子脉冲可以在长距离传输过程中，保持形状和脉宽不变。

第二章光发送机与光接收机

一、填空题

1.（受激）辐射是半导体激光器的基本工作原理。

2.半导体光源的核心是PN结，它由（高掺杂浓度）的P型半导体材料和N型半导体材料组成。

3.半导体激光器要产生稳定的激光振荡必须满足-定的条件，即阈值条件和（相位）条件。

4.半导体激光器的激光振荡是由光栅形成的光耦合来提供，其基本原理是（布拉格）反射原理。

5.半导体激光器的（P-I特性）是指它的输出功率P随注入电流，的变化关系。

6.半导体激光器把激励的电功率转换成（光功率）发射出去。

7.发光二极管是非相干光源，它的基本工作原理是（自发）辐射。

8.在光纤通信系统中，光发送机的任务是将（电端机）送来的电信号转变为光信号。

9.光发送机中的调制电路将电信号转变为（调制电流），以便实现对光源的强度调制。

lO.PIN光电二极管可以对一定波长范围内的入射光进行（光电转换），这一波长范围就是PIN光电二极管的波长响应范围。

二、单项选择题

1.为了获得高辐射度，发光二极管一般采用（D）结构。

A.多同质B.双同质C.多异质D.双异质

2.发光二极管的远场特性是距离器件输出端面-定距离的光束在（B）的分布。

A.时间上B.空间上C.磁场上D.电场上

3.光发送机技术指标中的消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大，消光比一般应大于（A）dB。

A.10B.8C.6D.4

4.-般PIN光电二极管在入射光功率（D）毫瓦量级时，能够保持比较好的线性。

A.高于B.略高于c.等于D.低于

5.雪崩光电二极管特性中的量子效率只与初级光生载流子数目有关，不涉及倍增问题，古文量子效率值总是（D）。

A.大于1B.略大于1C.等于1D.小于1

6.在光纤通信中，光接收机再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成（B），它由判决电路和时钟恢复电路组成。

A.模拟信号B.数字信号c.电子信号D.光子信号

三、多项选择题

1.光纤通信中，光源的间接调制是利用晶体的（ABC）等性质来实现对激光辐射的调制。

A.电光效应B.磁光效应C.声光效应D.场光效应

2.在光纤数字通信系统中，光发送机主要有（ABC）、光源及其控制电路。

.

A1.输入接EIB.线路编码C.调制电路D.输出接口

3.在光纤通信系统中编码调制是先将连续的模拟信号通过（ACD），转换成二进制脉冲代码，再用矩型脉冲的有、无来表示信号。

A.取样B.过滤C.量化D.编码

4.雪崩二极管的响应速度主要取决于（ABC）等因素。

A.载流子完成倍增过程所需要的时间.

B.载流子在耗尽层的渡越时间

C.结电容和负载电阻的RC时间常数

D.结电容和负载电感的LC时间常数

5.光接收技术中的前置放大器-般可分为（ACD）等几种。

A.低阻抗前置放大器B.无阻抗前置放大器

C.高阻抗前置放大器D.跨阻抗前置放大器

四、判断题

1.光端机是光纤通信系统中的光纤传输终端设备，它们位于电端机和光纤传输线路之间。

（√）

2.半导体激光器的输出光功率不会随温度而变化。

（×）

3.半导体激光器中所允许的光场模式分为TE和TM两组。

（√）

4.由于发光二极管输出的是自发辐射光，并且没有光学谐振腔，所以输出光谱要比半导体激光器窄得多。

（×）

5.光调制是用待发送的电信号控制光载波的某一参量，使之携带发送信息的过程，也就是完成电/光转换的过程。

（√）

6.对于半导体光源，其输出的光功率与注入电流成反比。

（×）

7.激光器的发射中心波长随温度的升高向长波长漂移。

（√）

8.受激吸收是半导体光检测器的基本工作原理。

（√）

9.光电二极管的线性饱和是指它有-定的功率检测范围，当入射功率太强时，光电流和光功率将不成正比，从而产生非线性失真。

（√）

10.雪崩光电二极管是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。

（√）

11.光接收机的主要作用是将经过光纤传输的微弱光信号转换成电信号，并放大、再生成原发射的信号。

（√）

五、简答题

1.简述光纤通信中光接收机的主要作用。

光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机。

2.简述半导体激光器的光谱特性。

答：

半导体激光器的光谱特性主要是由激光器的纵模决定。

激光器的光谱会随着注入电流而发生变化。

当注入电流低于阈值电流时，半导体激光器发出的是荧光，光谱很宽；当电流增大到阈值电流时，光谱突然变窄，光谱中心强度急剧增加，出现了激光；对于单纵模半导体激光器，由于只有一个纵模，其谱线更窄。

3.简述发光二极管的P-I特性。

答：

发光二极管不存在阈值，输出光功率与注入电流之间呈线性关系，且线性范围较大。

当注入电流较大时，由于PN结的发热，发光效率降低，出现饱和现象。

在相同注入电流下，面发光二极管的发输出功率比边发光二极管大。

4.简述影响PIN光电二极管响应速度的主要因素。

答：

影响响应速度的主要因素有：

结电容和负载电阻的RC时间常数、载流子在耗尽区里的渡越时间及耗尽区外产生的载流子的扩散时间。

.

六、论述题

1.阐述光纤通信系统对光源的要求。

答：

（1）光源的发射波长应该与光纤的低损耗窗口一致，即为850nm、1310nm和1550nm的三个低损耗窗口；

（2）光源有足够高的、稳定的输出光功率，以满足系统中继距离的要求，-般为数十微瓦至数微瓦为宜；、

（3）光源的光谱线宽要窄，即单色性好，以减小光纤色散对信号传输质量的影响；

（4）调制方法简单，且要响应速度快，以满足高速率传输的需要；

（5）电光转换效率要高；

（6）能够在室温下连续工作；

（7）体积小，重量轻，寿命长，工作稳定可靠。

2.阐述半导体激光器控制电路中自动功率控制的手段和方法。

答：

（1）控制手段。

，要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：

一是控制激光器的偏置电流，使其自动跟踪阈值的变化，从而使激光器总是偏置在最佳的工作状态；二是控制激光器调制脉冲电流的幅度，使其自动跟踪外微分量子效率的变化，从而保持输出光脉冲信号的幅度恒定。

（2）控制方法。

自动功率控制方法有两种：

一是通过光反馈来自动调整偏置电流的自动偏置控制法；二是峰值功率/平均功率控制法。

3.阐述光纤通信系统对光检测器的要求。

答：

光检测器是把光信号变为电信号的器件，由于从光纤中传输过来的光信号-般是非常微弱且产生了畸变的信号，因此光纤通信系统对光检测器提出了非常高的要求。

具体要求如下：

一是在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射光功率，光检测器能输出尽可能大的光电流；

二是有足够高的响应速度和足够的工作带宽，即对高速光脉冲信号有足够快的响应能力；

三是产生的附加噪声小；

四是光电转换线性好，保真度高；

五是工作稳定可靠，工作寿命长；

六是体积小，使用简便。

第三章光纤通信技术

一、填空题

1.光纤放大器分为稀土掺杂光纤放大器和利用（非线性）效应制作的常规光纤放大器。

2.掺铒光纤放大器中的泵浦光源为信号光的放大提供足够的能量，它使处于低能级的Er+3被提升到高能级上，使掺铒光纤达到粒子数（反转）分布。

3.掺铒光纤放大器中的同向泵浦是信号光与泵浦光以（同一方向）进入掺铒光纤的方式。

4.掺铒光纤放大器中的反向泵浦是信号光与泵浦光从（两个不同）的方向进入掺铒光纤的方式。

5.掺铒光纤放大器中的光耦合器的作用是将（信号光）和泵浦光合在-起，送人掺铒光纤中。

6.光时分复用是指在光上进行时间（分割）复用。

7.光时分复用技术中的高速光开关在逻辑上可以是一个全光的（与门）或者电/光脉冲控制的开关器件。

8.光纤中的孤子是光纤色散与（非线性）相互作用的产物，服从非线性薛定谔方程，受光纤线性与非线性的支配。

9.光纤通信技术中的光孤子源发出的光孤子应具有（双曲正割）型或高斯型的轮廓。

10.光传送网是-种以（波分复用）与光信道技术为核心的新型通信网络传送体系。

二、单项选择题

1.半导体光放大器的增益一般在（A）dB。

A.15-30B.45。

60C.75。

90D.115～130

2.半导体光放大器的频带宽度-般为（B）nm。

、A.30-50B.50～70C.70。

90D.90。

110

3.掺铒光纤放大器的工作波长为（B）nm波段。

A.1350B.1550C.1750D.1950

4.掺镨光纤放大器的工作波长为（A）nm波段。

A.1300B.1500C.1700D.1900

5.光纤拉曼放大器具有在（c）nm全波段实现光放大的优点。

A.127～167B.270-670C.1270～1670D.2700～6700

6.掺铒光纤放大器具有较高的饱和输出功率，-般为（c）dBm。

A.O.1-0.2B.1.0-2.0C.10～20D.100.200

三、多项选择题

1.掺铒光纤放大器的光路部分由（ABCD）和光滤波器组成。

A.掺铒光纤B.泵浦光源C.光耦合器D.光隔离器

2.’光波分复用（WDM）系统的基本构成主要有（AB）几种形式。

A.双纤单向传输B.单纤双向传输

c.双纤双向传输D.单纤单向传输

3.目前，光纤通信技术中的光网络节点主要有（AC）。

A.光分插复用器B.光分插连接器

C.光交叉连接器D.光交叉复用器

4.光传送网节点技术中的光交叉连接器的光交换单元可采用（AC）几种基本交换机制。

A.空间交换B.时间交换c.波长交换D.信号交换

5.掺铒光纤放大器的泵浦形式有（ABC）几种。

A.同向泵浦B.反向泵浦C.双向泵浦D.三向泵浦

四、判断题

1.光纤通信在进行长距离传输时，由于光纤中存在损耗和色散，使得光信号能量降低、光脉冲发生展宽。

（√）

2.光放大器不能直接放大光信号，需转换成电信号。

（×）

3.掺铒光纤放大器中的双向泵浦是同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的方式。

（√）

4.常规光纤放大器是利用光纤的三阶线性光学效应产生的增益机制对光信号进行缩大。

（×）

5.双纤单向传输是指采用两根光纤实现两个方向信号传输，完成全双工通信。

（√）

6.单纤双向传输是指光通路在-根光纤中同时沿着两个不同的方向传输，此时，双向传输的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信。

（√）

7.当进入光纤中的光功率较低时，光纤可以认为是线性系统，其折射率可以认为是常数。

（√）

8.光纤孤子通信依靠光纤的线性和色散特性，实现传输过程中畸变光信号的分布式自整形。

（×）

9.在光网络中，信息流的传送处理过程主要在光域进行，由波长标识的信道资源成为光层连网的基本信息单元。

（√）

lO.WDM波分复用光传送网是用光波长作为最基本交换单元的交换技术，来替换传统交换节点中以时隙为交换单位的时隙交换技术。

（√）

五、简答题

1.简述掺铒光纤放大器辅助电路部分的作用及其所包含的功能电路。

答：

辅助电路部分中的自动控制部分一般采用微处理器对EDFA的泵浦光源的工作状态进行监测和控制、对EDFA输入和输出光信号的强度进行监测，根据监测结果适当调节泵浦光源的工作参数，使EDFA工作在最佳状态。

此外，辅助电路部分还包括自动温度控制和自动功率控制等保护功能的电路。

2.简述光波分复用技术（WDM）的工作原理

答：

WDM技术是在一根光纤中同时传输多波长光信号的-项技术。

其基本原理是在发送端将不同波长的信号组合起来（复用），送人到光缆线路上的同-根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进-步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。

3.简述光时分复用（OTDM）需要解决的关键技术。

答：

从目前的研究情况看，实现OTDM需要解决的关键技术如下：

（1）高重复率超短光脉冲源；

（2）超短光脉冲的长距离传输和色散抑制技术；

（3）时钟恢复技术；

（4）光时分复用和解复用技术；

（5）帧同步及路序确定技术。

4.简述WDM光传送网的特点。

答：

（1）波长路由；

（2）透明性；

（3）网络结构的扩展性；（4）可重构性；

（5）可扩容性；（6）可操作性；

（7）可靠性和可维护性。

六、论述题

1.阐述掺铒光纤放大器（FDFA）的应用形式。

答：

（1）系统线路放大器。

将EDFA直接接人光纤传输链路中作为在线放大器，或光中继器取代光-电-光中继器，实现光-光放大。

可广泛应用于长途通信、越洋通信和CATV分配网络等领域。

（2）功率放大器。

将EDFA接在光发射机的光源之后对信号进行放大。

由于增加了入纤的光功率，从而可延长传输距离。

（3）前置放大器。

将EDFA放在光接收机的前面，可以提高光接收机的接收灵敏度。

（4）LAN放大器。

将EDFA放在光纤局域网络中用作分配补偿器，以便增加光节点的数目，为更多的用户服务。

2.阐述光传送网中各子层的功能。

答：

（1）光信道层。

光信道层负责为来自电复用段层的不同格式的客户信息选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道层的检测、管理功能，提供端到端的连接，并在故障发生时，通过重新选路或直接把工作业务切换到预定的保护路由来实现保护倒换和网络恢复。

（2）光复用段层。

光复用段层保证相邻两个波长复用传输设备问多波长复用光信号的完整传输，为多波长信号提供网络功能。

主要包括：

为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段功能；为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销；为段层的运行和维护提供光复用段的检测和管理功能。

（3）光传输段层。

光传输段层为光信号在不同类型的光媒质（如G.652，G.655光纤）上提供传输功能，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。

通常会涉及的问题是：

功率均衡问题、EDFA增益控制问题和色散的积累和补偿问题。

第四章传送网技术

一、填空题

1.传送网可分成电路层、通道层和（传输媒质）层三个子层。

2.SDH帧结构中的更高阶同步传送模块由基本模块信号STM-1的（N倍）组成。

3.SDH帧结构可分成（段开销）、STM-N净负荷和管理单元指针三个基本区域。

4.SDH帧结构中的段开销是指为保证信息正常、灵活、有效地传送所必须附加的（字节），主要用于网络的运行、管理、维护及指配。

5.SDH帧结构中的信息净负荷指的是可真正用于电信业务的（比特）。

6.SDH帧结构中设置了两种开销，分别是段开销和（通道）开销。

7.在SDH网络基本传送模块STM-l中，E1和E2字节用于提供（公务联络）语声通路。

8.在SDH网络基本传送模块STM-1中，Kl和K2字节用作（APS）指令。

9.在SDH网络基本传送模块STM-l中M1字节用来传送BIP-N×24所检出的（差错块）个数。

10.SDH的通用复用映射结构中，具有-定频差的各种支路的业务信号要想复用进STM-N帧，都要经历映射、（定位校准）和复用三个步骤。

11.SDH基本单元中的虚容器是用来支持SDH（通道层）连接的信息结构。

12.SDH网络基本单元中的支路单元是-种提供低阶通道层和（高阶）通道层之间适配功能的信息结构。

13.SDH网络基本单元中的管理单元是提供高阶通道层和（复用段）层之间适配功能的信息结构。

14.在SDH网络中，映射是-种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应（虚容器）的过程。

15.SDH网络中的分插复用器是利用（时隙交换）实现宽带管理。

二、单项选择题

1.SDH网络中最基本的模块为STM-l，传输速率为（A）Mbit/s。

A.155.520B.51.840C.466.560D.622.080

2.SDH技术中采用的帧结构属于块状帧结构并以字节为基础，传输一帧的时间为

125us，每秒共传（D）帧。

A.600B.800C.6000D.8000

3.SDH帧结构中的管理单元指针位于帧结构左边的第（c