。
。
。
。
。
43.某工程采用单模光纤通信系统,其发射机光源的入纤光功率为0.5mW,接收机的灵敏度为1μW,全程光纤平均接头损耗为0.1dB/km,系统富裕度为6dB.现要求该系统的中继传输距离达65km,请核算选用单位长度损耗为0.27dB/km的光纤是否满足传输的要求.
解：
L=（PT——PMIN——M）/（0.1+A）灵敏度SR=10logPmin/10-3（dBm）Pmin的单位瓦，10-3的单位是指1mw的光功率。
A=
结束
全国2007年10月自学考试光纤通信原理试题参考答案
课程代码：
02338
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.通常，根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形态分成（）
A.TEM波，TE波，EH波B.TEM波，TE波，HE波
C.TEM波，TE波，TM波D.TE波，TM波，EH波
2.薄膜波导中形成导波的条件是（）
A.90°＞θ1＞θc13B.90°＞θ1＞θc12
C.90°＜θ1＜θc13D.θc13＜θ1＜θc12
3.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（）
A.LP00B.LP01C.LP11D.LP10
4.光信号在光纤中沿轴向传播一段距离所需的时间称为（）
A.时延B.时延差C.脉冲延迟D.脉冲展宽
5.处于高能级E2上的电子，当受到外来光子的激发而跃迁到低能级E1上，同时放出一个能量为hf=E2-E1的光子，这个跃迁过程称为（）
A.自发辐射B.受激吸收C.受激辐射D.光电效应
6.掺铒光纤放大器的工作波长所处范围是（）
A.0.85μm～0.87μmB.1.31μm～1.35μm
C.1.45μm～1.55μmD.1.53μm～1.56μm
7.传送1帧STM-16信号的时间为（）
A.125μsB.62.5μsC.31.25μsD.25μs
8.STM-1的帧结构中，AU指针区域的位置是在（）
A.第4列，1～3行B.第4列，1～9行
C.1～3列，第4行D.1～9列，第4行
9.二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（）
A.2.048Mb/s，HDB3B.8.448Mb/s，HDB3
C.2.048Mb/s，CMID.8.448Mb/s，CMI
10.不属于影响接收灵敏度的因素是（）
A.光发送消光比B.光电检测器的响应度？
C.平均发送光功率D.光接收噪声是的
二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11.目前光纤通信中所使用的光波的波长范围是0.8um~1.8um_。
12.光纤通信就是利用光波作为_载频的通信方式__和光纤作为传输媒质的一种通信方式。
13.在薄膜波导中，导波的截止条件为出现了辐射模？
。
14.在薄膜波导中，可能产生的三种波型是导波、衬底辐射模和__敷层辐射模_。
15.在光纤中，子午光线是指_纤心中子午面内_的光线。
16.按照射线理论，阶跃型光纤是根据光线在纤芯与包层分界面上的全反射_原理，将光线集中在纤芯中沿轴向传输的。
17.阶跃型光纤中，导波径向归一化相位常数U=_a*
_______。
18.在热平衡条件下，一个电子占据一个能量为E的能级的概率f（E）=___1/。
。
。
_____。
19.半导体发光二级管（LED）与激光器（LD）在结构上的根本区别是前者_发出的是荧光，而后者发出的是激光。
20.作为一个被调制的光源，希望在“0”码时没有光功率输出，否则它将使光纤通信系统产生噪声_，从而使接收机灵敏度降低。
21.光纤通信系统的输入抖动容限是指系统允许_脉冲信号__？
产生抖动的范围。
22.mB1C码是将信号码流每m个比特分为一组，然后在末位之后插入一个__反（又称补码）码。
23.EDFA常用的泵浦波长有0.98μm和_1.48um_两种。
24.在数字光纤通信系统中，由于光纤色散会使传输波形产生失真，引起_码间干扰__？
，从而使接收灵敏度降低。
25.EDFA噪声系数的定义为F=__放大器的输入信噪比/放大器的输出信噪比_。
26.在SDH帧结构中，段开销又分为再生段开销_和复用段开销两种。
27.在PIN光电二极管中，半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与_内建电场方向一致，
这有利于耗尽层的加宽。
28.虚容器是一种SDH中最重要的信息结构，它由信息净负荷和通道开销来组成。
29.光接收机噪声的主要来源有光电检测器引入的噪声和_量子噪声_？
两类。
30.同步复接是指各支路信号在__同一个时钟系统？
的控制下进行复接。
三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）
31.光发射机的消光比EXT=全“0”码时的平均光功率P0/全“1“码时的平均光功率P1一般《=10%
32.单模光纤光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。
（单模光纤的纤芯直径较小，约为4um~10um。
）
33.直接强度调制即直接在光源上进行调制，这是目前广泛采用的调制方式，直接调制半导体激光器的注入电流。
34.接收机的动态范围是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm来描述）之差。
（dB）即D=10log
35.抖动是指数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离。
四、画图题（本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分）
36.画出用数字电信号对LD直接强度调制的原理图。
37.画出光接收机中单个脉冲在均衡器前后的波形比较图。
五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
38.何谓弱导波光纤?
它对光纤的数值孔径和模式色散分别会产生什么影响?
答：
弱导波光纤：
纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。
。
。
。
。
。
。
39.半导体激光器产生激光的机理是什么?
答：
（自己总结的）用泵浦源使工作物质在泵浦元的作用下变成激活物质即实现了粒子数的反转分布（产生光放大的前提），进而使光得到放大，在光学谐振腔内再提供必要的反馈以及进行频率选择，光产生振荡，当物质中的受激辐射大于受激吸收时，就产生了激光。
40.光接收机电路中，自动增益控制的主要作用是什么?
答：
当信号强时使增益降低，当信号弱时使增益提高，从而达到使送到判决器的信号稳定，以利于判决的目的，它的主要作用是增加了光接收机的动态范围。
41.简述光隔离器的主要作用和要求。
答：
作用：
防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输的器件。
要求：
插入损耗低，隔离性能好。
六、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
42.已知阶跃型光纤中传输的总导模数M=18，纤芯折射率n1=1.50，包层折射率n2=1.48，工作波长λ=0.85μm。
试求：
（1）纤芯与包层分界面上的临界角；
（2）光纤的纤芯半径a。
解：
（1）sin
c=n2/n1
c=arcsinn2/n1
（2）M=0.5V2V=N1a
2
可得a=
43.一光纤通信系统采用的光纤的损耗为0.33dB/km，光发射机的平均发送光功率为0.8mW，全程光纤接头损耗为4dB。
设计要求系统富裕度为6dB，无中继传输距离为100km。
现若选择接收机的灵敏度为0.2μW，试核算该接收机能否满足系统设计要求。
解：
见前面各题。
近结束。
全国2008年10月自学考试光纤通信原理试题参考答案
课程代码：
02338
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.不宜在光纤中传输的码型为（ ）
A.CMI码B.HDB3码光状态不能为负C.5B6B码D.8B1H码
2.已知某Si-PIN光电二极管的响应度R0＝0.5A/W，一个光子的能量为2.24×10－19J，电子电荷量为1.6×10－19C，则该光电二极管的量子效率为（ ）
A.40％B.50％C.60％D.70％R0=e
/hf
3.STM-4一帧中总的列数为（ ）
A.261B.270C.261×4D.270×4
4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ）
A.θc13<θ1<θc12B.θ1=0°C.θ1<θc13<θc12D.θc12<θ1<90°
5.光纤色散系数的单位为（ ）
A.ps/kmB.ps/nmC.ps/nm.km?
D.nm/ps?
km
6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ）
A.20dBB.30dBC.40dBD.60dB
7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ）
A.逐渐减少B.保持不变C.逐渐增大D.先逐渐增大后逐渐减少
8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ）
A.LP00值为0B.LP01C.LP11为第一高次模D.LP12
9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ）
A.λ0≥λCB.λ0<λCC.λ0≥0D.λ0≤1.55μm
10.EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是（ ）
A.使光信号放大并再生?
B.使光信号再生
C.使光信号放大D.使光信号的噪声降低
二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：
一为_TEM_波；二为TE波；三为TM波。
12.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。
13.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__
______。
14.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。
15.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。
16.在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为本征层（I）层。
17.STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第__1~9_行，第10～270列。
18.光发射机的消光比为_EXT=_。
19.光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用光纤来传输。
20.在薄膜波导中，导波的特征方程是__2k1xd-2
12-2
13=2mπ_。
21.EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：
作前置放大器、作发射机的_功率放大器_和作光中继器。
22.EDFA的工作波长范围是__1.53~1。
56um。
23.光缆主要由缆芯、加强元件_和外护层等几部分组成。
24.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：
_吸收损耗_和散射损耗。
25.LD适用于长距离、大容量_的光纤传输系统。
26.在保证达到系统误码率指标条件下，测得接收机的最低输入光功率为0.1μW，则该接收机的接收灵敏度为____-40？
_dBm。
27.对光隔离器的主要要求是：
插入损耗低和_隔离性好_。
28.SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括信息净负荷区域、_支路单元指针区域？
和管理单元指针区域。
29.支路单元TU是SDH的一种信息结构，它是由VC和一个相应的支路单元指针_组成的。
30.EDFA作前置放大器使用时，要求其有_高增益_和低噪声的特性。
三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）
31.弱导波光纤纤芯折射率N1稍大于包层折射率N2的光纤。
32.受激吸收物质在外来光子的激发下，低能级上的电子吸收了外来光子的能量，而跃迁到高能级上，这个过程叫做受激吸收。
33.APD的雪崩倍增因子G=IM/IPIM有雪崩倍增时光电流的平均值。
IP无雪崩倍增时光电流的平均值。
G再40~100之间。
34.误码率BER=
35.同步复接是指各支路信号在__同一个时钟系统？
的控制下进行复接。
四、画图题（本大题共2小题，36小题7分，37小题8分，共15分）
36.分别画出半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在LD的曲线上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。
37.画出在光接收机中，单个脉冲在均衡器前后的波形图。
五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
38.阶跃型光纤中，导波特性参数U、W的名称和计算公式分别是什么？
答导波的径向归一化相位常数U,导波的径向归一化衰减常数W;U=
k02n12-
2W=
2-
39.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？
答：
1）有合适的输出光功率一般在0.01Mw~5Mw;2）有较好的消光比EXT<=10%；3）调制特性好
40.什么是半导体材料的光电效应？
当光照射到半导体的P-N结上时若光子能量足够大，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，在导带中出现光子，在价带中出现光空穴，即产生光生载流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。
41.在光纤通信系统设计中，主要涉及哪些系统部件的选择？
答：
1）工作波长的选择2）光源的选择3）光电检测器的选择4）光导纤维的选择。
六、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
42.已知阶跃型光纤的n1＝1.51，n2＝1.48，光纤长度为L＝10km。
求：
（1）光线在纤芯和包层分界面上产生全反射时入射角θ1变化的范围；
（2）光线在光纤端面上的最大入射角Φmax；（3）该光纤的最大时延差。
解：
（1）（自己做的）sinθc=n2/n1所以临界角θc=arcsinn2/n1=78.56。
由题意知当θc<θ1<90。
可以产生全反射。
（2）因为sinΦmax=n1*
（3）1*sinθc=Ln12/cn2最小时延
=L/V1=Ln1/c
Ln12/cn2--Ln1/c
=（Ln12-Ln1n2）/cn2
43.已知某光纤通信系统的光发射机输出光功率为0.5mW，光纤传输损耗为0.35dB/km，全程光纤平均接头损耗为0.1dB/km，系统富裕度为6dB。
若要求系统的中继传输距离达60km，则选择的光接收机的灵敏度至少应为多少？
解：
PT=Pmin+La+Lai+M且PT=10lg0.5*10-3/10-3
所以PMIN=PT-La-Lai-M=
全国2009年10月自学考试光纤通信原理试题
课程代码：
02338
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.随着温度的逐步升高，LD的阈值电流（）
A.逐渐降低B.逐渐增大
C.不变D.先降低后增大
2.在下列因素中，不属于影响接收机灵敏度的因素是（）
A.光发射机的消光比B.光电检测器响应度
C.光纤衰减D.光电检测器噪声
3.速率为fb的NRZ码经4B1H码型变换后，线路码的速率是（）
A.
B.
C.
D.
4.在STM-1信号的帧结构中，AU指针区域的位置是在（）
A.1～9列，第4行B.1～9列，1～9行
C.1～3列，第4行D.1～3列，1～9行
5.EDFA中将光信号和泵浦光混合后送入掺铒光纤中的器件是（）
A.光滤波器B.光隔离器
C.光耦合器D.光连接器
6.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是（）
A.0.85μm，1.20μm，1.55μmB.0.85μm，1.31μm，1.55μm
C.0.85μm，1.20μm，1.31μmD.1.05μm，1.20μm，1.31μm
7.薄膜波导中，导波的截止条件为（）
A.λ0≥λcB.λ0＜λc
C.λ0≥0D.λ0≤1.55μm
8.薄膜波导中，导波的特征方程为（）
A.2k0d-2Φ12-2Φ13=2mπB.2k1d
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