光纖通信試卷題及答案-資料下載頁

　　

【正文】 然后在這一組的末尾一位之后插入一個比特碼輸出。1 啁啾是指產生光脈沖時引入的附加線性調頻，即光脈沖的載頻隨時間變化。三、簡答畫圖題（本題共兩部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求簡答各題（每小題5分，共3小題，共15分） ①產生激光的工作物質，能夠產生激光的工作物質,也就是處于粒子數反轉分布狀態的工作物質,它是產生激光的必要條件；②能夠使工作物質處于粒子數反轉分布狀態的激勵源，使工作物質產生粒子數反轉分布的外界激勵源。物質在泵浦源的作用下,使粒子數從低能級躍遷到高能級,使得在這種情況下受激輻射大于受激吸收,從而有光的放大作用。這時的工作物質已被激活,成為激活物質或增益物質；③有能夠完成頻率選擇及反饋作用的光學諧振腔。激活物質只能使光放大,只有把激活物置于光學諧振腔中,以提供必要的反饋及對光的頻率和方向進行選擇,才能獲得連續的光放大和激光振蕩輸出。2響應度和量子效率都是描述這種器件光電轉換能力的物理量。響應度R0 定義為:R0=IPA/WP0式中： IP：光電檢測器的平均輸出電流；P0：光電檢測器的平均輸入功率。量子效率n定義為：n=（光生電子空穴對數）/入射光字數。二者關系：R0=en/hf。這即是說，光電二極管的響應度和量子效率與入射光波頻率有關。2采用WDM技術的原因是和它的優點分不開的，它有如下優點：（1）充分利用了光纖的巨大帶寬資源；（2）同時傳輸多種不同類型的信號；（3）實現單根光纖雙向傳輸；（4）多種應用形式；（5）節約線路投資；（6）降低器件的超高速要求。采用EDFA技術的原因是和它的優點分不開的，它有如下優點：（1）中繼器的價格下降了；（2）對傳送的數據速率和調制格式透明，這樣系統只需改變鏈路的終端設備就很容易升級到高的速率；（3）可以同時放大多個波長信號， 使波分復用（WDM）的實現成為可能；（4）提供了系統擴容的新途徑， 無需增加光纖和工作的速率， 只需通過增加波長就可提高系統的容量；（5）最關鍵的是系統的成本下降了。（二）、按題要求畫圖或據圖回答問題（共2小題，共15分）2 2（1）半導體放大器（2）法布里珀羅，行波，高斯，反射面的反射系數（3）法布里珀羅，10，行波（4）有源區的矩形性質和晶體結構（5）正方形，串聯或并聯四、綜合解答題（請按各題題意解答，要求寫出必要的解題思想與具體公式，本題共2小題，每小題10分，共20分）2（本小題10分）解：由單模傳輸條件 （3分）得 （2分） 由數值孔徑的定義式有 （2分） （1分）則模式數為， （1分）所以光纖中存在13個模式。 （1分）2（本小題10分）解：衰減的影響La=(PTPR2AcPpMe)/(Af+As+Mc)=(+)/(++)=(km) 色散的影響LD=(ε106)/(BΔλD)=(106)/(2)=由上述計算可以看出,可采取加接轉站的方法解決。五、 分析題（請按要求寫出必要的解題過程，本題共1題，共12分）2（本小題12分）解：（1）由方程V=k0n1a2?可得：V=2πλn1a2?=1061062=，而TE01和TM01模的歸一化截止頻率Vc=，顯然V。（2）對于TE01和TM01模，其截止波長為λc=2πV1a2?=1062=，才能傳播。20082009年度教學質量綜合評估測驗試卷評卷答案：一、判斷題（每小題所訴只有對錯之分，請判斷正誤，共10小題，每小題2分，共20分）√√√√√√√√√ 原因：時分復用可分為比特交錯OTDM和分組交錯OTDM，這兩種方式需要利用信號區分不同的復用數據或分組。二、填空題（本題共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理論填空（每空1分，共4小題6小空，共6分）10＜V＜1載流子，閾值電流1自發輻射，受激輻射1放大器的輸入信噪比/放大器的輸出信噪比（二）、基本運算能力填空（每小題3分，共2小題，共6分）1 1（三）、名詞解釋填空（每小題2分，共3小題，共6分）1把輸入信碼流中每m比特碼分為一組,然后變換為n比特(n＞m)輸出。1纖芯的軸線的平面稱為子午面,在子午面的光線稱為子午射線。 把激光的產生和調制分開，用獨立的調制器調制激光器的輸出光而實現的，這種調制稱為光源的外(間接)調制。三、簡答畫圖題（本題共兩部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求簡答各題（每小題5分，共3小題，共15分）從形成色散的機理來看，光纖色散可以分為模式色散、材料色散和波導色散三種，光纖色散使光脈沖在傳輸過程中波形展寬，產生碼間干擾，增加誤碼率，從而限制通信容量和無中繼傳輸距離。2在光放大器包括半導體光放大器、光纖放大器（由可分為非線性光纖放大器和摻雜光纖放大器）。EDFA優點：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長正好是在光纖的最低損耗窗口等。2集成陣列波導光柵由輸入／輸出波導、星型波導和陣列波導三部分組成。輸入、星型波導與陣列波導組成一個相位控制器，使得到達衍射光柵的光波相位與光的輸入端口和光波長有關。與陣列波導輸出端面相連的星型波導的輸入端面充當衍射光柵的作用。每個陣列中的波導正對中心的輸入／輸出波導，端面展開以減小耦合損耗，陣列波導數要保證所有衍射光能被收集。這樣從輸入波導進來的光就能被無畸變(或畸變小)傳輸到輸出波導。波導陣列中相鄰波導間的長度差為常數，對入射光的相位周期性地調制。（二）、按題要求畫圖或據圖回答問題（共2小題，共15分）2摻鉺光纖光隔離器波分復用器泵浦源濾波器光隔離器輸入 輸出光信號 光信號 熔接點2（1）直接強度調制（2）動態范圍（3）已產生畸變(失真)，碼間干擾（4）判決電路，時鐘提取電路，碼元時鐘，實現收發同步四、綜合解答題（請按各題題意解答，要求寫出必要的解題思想與具體公式，本題共2小題，每小題10分，共20分）2（本小題10分）2（本小題10分）解：（1）根據損耗系數定義得到發送端的功率至少為（2）如果光纖的損耗變為，則所需的輸入光功率為五、分析題（請按要求寫出必要的解題過程，本題共1題，共12分）2（本小題12分）解：（1）我們先求出上述波長對應的歸一化頻率V，然后將它們與前述各種模式歸一化截止頻率Vc相比較，凡是滿足VVc條件的模式都可以在光纖中傳輸。因為V=2πλn1a2?，所以有：V1=2πλ1n1a2?=10661062=V2=2πλ2n1a2?=10661062=V3=2πλ3n1a2?=10661062=當λ1=，0VcHE11V1=，TM01，此時光纖中只能傳輸HE11導波模。當λ2=，TM01，HE21V2=,EH11，此時光纖中只能傳輸TE01，TM01，HE21和HE11導波模。當λ1=，EH11，HE12V3=，此時光纖中只能傳輸HE31，EH11，HE12，TE01，TM01，HE21和HE11導波模。故光纖中能傳輸的導波模有HE31，EH11，HE12，TE01，TM01，HE21和HE11。（2）從（1）中可以看出，波長越短，歸一化頻率越高，可傳輸的模式數量就越多，可傳輸的模式數量與歸一化頻率的近似關系表達式是N=12V220092010年度教學質量綜合評估測驗試卷評卷答案：一、選擇題（每小題僅有一個選項是符合題意要求的，共10小題，每小題2分，共20分） B B A B BC C C D D二、填空題（本題共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理論填空（每空1分，共4小題6小空，共6分）1鈮酸鋰（LiNbO3） 1衰減1粒子性，波動方程分析法1溫度補償1振蕩（二）、基本運算能力填空（每小題3分，共2小題，共6分）11401Δ=(n1n2)/n1=()/=（三）、名詞解釋填空（每小題2分，共3小題，共6分）1保證調制制度不變的情況下，光功率下降到低頻率值的一半時（3dB）的頻率范圍。1PIN結構中，P+和N型半導體材料之間插入的一層參雜濃度很低的半導體材料，記為I，稱為本征區。用來反映光檢測器對瞬變或高速調制光信號響應能力的參數。三、簡答畫圖題（本題共兩部分，每部分15分，共30分）（一）、按要求簡答各題（每小題5分，共3小題，共15分）2主要有四種：自相位調制、交叉相位調制、四波混頻和受激散射。2直接調制是用電信號直接調制光源器件的偏置電流，使光源發出的光功率隨信號而變化。光源直接調制的優點是簡單、經濟、容易實現，但調制速率受載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。光纖通信中光源多采用直接調制方式。間接調制一般是基于電光、磁光、聲光效應，讓光源輸出的連續光載波通過光調制器，電信號通過調制器實現對光載波的調制。間接調制方式需要調制器，結構復雜，但可獲得優良的調制性能，特別適合高速率光通信系統。2引入智能特性，可以將光網絡帶來的好處歸結如下：①實現靈活的Mesh（網狀）組網，提高帶寬利用率，增強網絡生存性。②網絡拓撲自動發現。③簡化網絡結構。④提供增值業務，使傳統傳輸網向業務網演進。⑤縮短業務時間，實現帶寬動態申請和釋放。⑥最終實現不同網絡之間的互連和互通。（二）、按題要求畫圖或據圖回答問題（共2小題，共15分）2 2（1）摻鉺光纖放大器（2）亞穩態，激發態（3）①當泵浦(Pump, 抽運)光的光子能量等于能級3和能級1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態躍遷到激發態(1→3)。②但是激發態是不穩定的，Er3+很快返回到能級2（無輻射躍遷）。③如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3+將躍遷到基態(2→1)，產生受激輻射光，因而信號光得到放大。 （4）泵浦光，泵浦光 四、綜合解答題（請按各題題意解答，要求寫出必要的解題思想與具體公式，本題共3小題，共22分）2（本小題8分）解： 時的響應度為；時的響應度為。因為響應度正比于波長，故在處光電二極管比處靈敏。2（本小題8分）解：（1）由，得到纖芯直徑為（2）當，有得到模的個數為2（本小題6分）解：信號的周期為信號在纖芯中傳輸的速度為由于信號延遲半個脈沖周期，則光纖的長度為五、分析題（請按要求寫出必要的解題過程，本題共1題，共10分）2（本小題10分）解：(1) 由于歸一化頻率 (2)傳播的模式總數 (3)該光纖的數值孔徑: (4)該光纖單模工作的波長: (μm)20102011年度教學質量綜合評估測驗試卷評卷答案：一、判斷題（每小題所訴只有對錯之分，請判斷正誤，共10小題，每小題2分，共20分） 原因：自發輻射光是一種相干熒光，即是單一頻率、相位和偏振方向相同的光。 原因：再生中繼放大器可產生表示原有信息的新信號，消除脈沖信號傳輸后的展寬，將脈沖調整到原來的水平，從這個意義上講，光放大器不能代替再生放大器，光放大器存在著噪聲積累，而且不能消除色散對脈沖展寬的缺點。 原因：最大接收角θ0越大，即纖芯與包層的折射率之差越大，光纖捕捉光線的能力越強。√ 原因：自脈沖現象是某些激光器在某些注入電流下發生的一種持續振蕩實際工作中常遇到這種器件，必須更換。 原因：假設光檢測器具有理想特性，則其量子效應為1，且無熱噪聲，無暗電流。 原因：光放大器是基于受激輻射或受激散射原理來實現對微弱入射光進行光放大的，其機制與激光器類似。 原因：LED不適合作為WDM系統的光源。因為：①LED所產生的光不是單波長的光，譜線很寬，約50~100nm；②LED的輸出功率比激光器低的多；③LED的最高調制效率約為幾百Mb/s。 原因：大家每天使用的電話與本地交換局間的連接屬于星形網絡結構。 原因：根據理論分析，只有當輸出的光脈沖為嚴格地雙曲正割脈沖，且滿足一定條件時，光孤子才能穩定地傳輸。二、填空題（本題共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理論填空（每空1分，共4小題6小空，共6分）1吸收損耗，彎曲損耗，波導色散1在傳播的過程中不固定在一個平面內。1插入碼1光功率（