第一篇：光纖通信技術試題及答案

試題1

《光纖通信技術》綜合測試1

一、(20分)填空題：光纖通信的主要優(yōu)點有、、、、和。2光纖的數(shù)值孔徑是表示定義式為。光纖損耗的理論極限值是由和一起構成的。

4激光器由、和三部分組成。

5光復用技術有：技術、技術、技

術、技術和技術。光接收機的主要指標是和。

二、（30分）選擇題：目前光纖通信所用光波的波長有三個，它們是：[] A B C D 0.850.800.850.80、1.20、1.51、1.31、1.20、1.80、1.80、1.55、1.70 ；；。下面說法正確的是：[]

A 光纖通信只能用于數(shù)字通信，不能用于模擬通信；

B 光纖通信不能用于數(shù)字通信，只能用于模擬通信；

C 光纖通信即可以用于數(shù)字通信，也可用于模擬通信；

D 光纖通信不能用于數(shù)字通信，也不能用于模擬通信。下面說法正確的是：[]

A 光纖的典型結構是多層同軸圓柱體，自內向外為包層、纖芯和涂覆層；

B 光纖的典型結構是多層同軸圓柱體，自內向外為纖芯、包層和涂覆層；

C 光纖的典型結構是兩層同軸圓柱體，自內向外為纖芯和涂覆層；

D 光纖的典型結構是兩層同軸圓柱體，自內向外為包層和涂覆層。

4下面說法正確的是：[]

A 為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須等于纖芯的折射率；

B 為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須大于纖芯的折射率；

C 為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須小于纖芯的折射率；

D 為了使光波在纖芯中傳輸，包層的折射率必須大于涂覆層的折射率。下面說法正確的是：[]

A 多模光纖指的是傳輸多路信號；

B 多模光纖可傳輸多種模式；

C 多模光纖指的是芯徑較粗的光纖；

D 多模光纖只能傳輸高次模。光纖的連接分為：[]

A 固定連接和永久性連接；

B 固定連接和熔連接；

C 固定連接和活動連接；

D 粘連接和熔連接。光合波器是：[]

A 將多個光波信號合成一個光波信號在一根光纖中傳輸；

B 將多路光信號合并成一路光信號在光纖中傳輸；

C 將同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸；

D 將不同波長的多個光信號合并在一起耦合到一根光纖中傳輸。前向泵浦摻鉺光纖放大器是：[]

A 表示泵浦光比信號光稍前進入摻鉺光纖；

B 表示兩個泵浦光從兩個相同方向進入摻鉺光纖；

C 表示信號光比泵浦光稍前進入摻鉺光纖；

D 表示信號光和泵浦光同向進入摻鉺光纖。下面說法中正確的是：[]

A 光發(fā)信機是實現(xiàn)光/電轉換的光端機；

B 光發(fā)信機任務是把模擬信號轉為數(shù)字信號；

C 光發(fā)信機是由光源、驅動器和調制器等組成；

D光發(fā)信機任務是把光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。光纖單模傳輸條件，歸一化頻率V應滿足：[]

AV>2.405 B V<2.405C V>3.832DV<3.832

三、（30分）簡答題：

1、請畫出光纖的折射率分布圖并寫出折射率的分布函數(shù)表達式。

2、試畫出光發(fā)送機的構成方框圖并寫出各部分的主要作用。

3、分析說明LD的工作原理，并畫出它的結構圖。

四、（20分）計算題：

均勻光纖纖芯與包層的折射率分別為n1=1.5,nc=1.485試計算：

（1）光纖纖芯與包層的相對折射率差△為多少？

（2）光纖的數(shù)值孔徑NA為多少？

（3）如果去掉光纖的包層和涂敷層，求裸光纖的△和NA分別為多少？

（4）在1m長的光纖上，由子午線的光程差所引起的最大時延差為多少

答案1

答案

一、填空（每題1分。共計30分）

1、光纖、光端機、光中繼機、0、85μm、1、31μm、1、55μm、1、31μm、1、55μm。

2、吸收損耗、散射損耗、模式色散、材料色散、波導色散。

3、受激輻射、自發(fā)輻射、IM、DD。

4、量子噪聲、暗電流、熱。

5、活動連接器、光分路/合路器、光波分復用/解復用器、光耦合器、光隔離

器等。

6、映射、定位、復用、TM、ADM、DXC、REG。

二、名詞解釋（每題2分。共計4分）

1、嚴重誤碼秒，一秒內平均誤碼率超過10E-3。

2、光源在收到全“1”碼時的平均發(fā)送光功率與收到全“0”碼時的平均發(fā)送

光功率的比值。

三、判斷題（每題2分。共計10分）

1、×

2、×

3、×

4、×

5、√

四、簡答題（每題6分。共計18分）

1、見教材。

五、計算題（共計38分）

1、① n1 =1.51 ② NA=0.22 ③250ns④0;882

2、① 174、0896Mb/s ② 120 ③ 1088kb/s

3、－30dBm、20dB4、52km.

第二篇：光纖通信技術試題

1．什么是弱導波光纖？為什么標量近似解法只適用于弱導波光纖？

2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導光原理 3．試證明：階躍型光纖的數(shù)值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數(shù)值孔徑的定義是什么？請用公式推導出其計算式：NA?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關？

6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？ 7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導色散？

8.光與物質間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導體的光電效應？ 11.光纖通信系統(tǒng)都有哪些噪聲？

12．請寫出費米分布函數(shù)的表達式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪聲？它是如何產(chǎn)生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。

16.什么是接收靈敏度和動態(tài)范圍，它們之間的表示式是什么？ 17．什么是碼間干擾？其產(chǎn)生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區(qū)別是什么？ 19．請用公式推導出串聯(lián)系統(tǒng)總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復用通信技術的特點有哪些？ 光纖WDM與同軸電纜FDM技術不同點有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯頻率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理論上，光通信中的克爾效應能夠引起哪些不同的非線性效應? 26 簡述光纖通信中激光器直接調制的定義、用途和特點。

27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？ 28分別說明G.652G.653光纖的性能及應用。

1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導波光纖。在弱導波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導波時，光射線的入射角θ1應滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導波是均勻平面波，即E和H與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導波光纖中的E和H分布是近似TEM波。其橫向場的極化方向不變。由于E（或H）近似在橫截面上，且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的E（或H）變?yōu)檠貍鬏敺较蚱浞较虿蛔兊臉肆縀（或H），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。2.階躍光纖中入射光線在纖芯和包層分界面上發(fā)生全反射，從而在纖芯中沿之字形的曲折路徑前進，實現(xiàn)光的傳輸。

非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸?shù)侥骋稽c時發(fā)生全反射，折向光纖軸線，從而以曲線形式在光纖中傳輸。

3．當光射線從空氣射向光纖端面時，發(fā)生折射，滿足折射定律n0sin?=n1sin?z，此光線在纖芯中沿?z角方向前進，此光線若能在纖芯中傳輸，則需滿足全反射條件，即

?1≥?C?Sin?1n2n?sin?1≥2，又因為θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin?=n1sin?z=

222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，有sin?max=n1?n2，只要光射線的射入角?≤?max，此光線就可在纖芯中形成導波，也即這些光線被光纖捕捉到了。而反映這種捕捉光線能力的物理量就定義為數(shù)值孔徑，所以數(shù)值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數(shù)值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。NA?n0sinφmax

見教材P30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt

θt?90??θi

若發(fā)生全反射，θi至少應等于θC，所以θt?90??θC，此時對應入射角φmax，NA?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 22n1C?n11?sin2θC?n11?(n222)?n12?n2 n1 所以 NA?n12?

5.光纖的色散有材料色散、波導色散和模式色散。

材料色散由光纖材料的折射率隨頻率的變化而變化引起的。

波導色散由模式本身的群速度隨頻率的變化而變化引起的。

模式色散由光纖中的各模式之間的群速度不同而引起的。6.漸變型光纖纖芯折射率隨 r的增加按一定規(guī)律減小，即n1(r),則就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，產(chǎn)生自聚焦現(xiàn)象，從而減小光纖中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率隨頻率而變化，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。

波導色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數(shù)β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收

自發(fā)輻射：可自發(fā)光，是非相干光，不受外界影響。

受激輻射：吸收外來光子能量，發(fā)相干光，產(chǎn)生全同光子，產(chǎn)生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發(fā)光。

9.為了補償激光器內光學諧振腔存在的損耗，使激光器維持穩(wěn)定的激光輸出需要滿足的振幅平衡條件，就是閾值條件。10.光照射到半導體的P-N結上，使半導體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現(xiàn)光電子，在價帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內建電場的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實現(xiàn)了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(E)=11?e(E?Ef)/KT

式中f(E)——費米分布函數(shù)，即能量為E的能級被一個電子占據(jù)的幾率。E——某一能級的能量值。K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10

?2

3J/K T——絕對溫度 Ef——費米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數(shù)是在一個統(tǒng)計平均值附近浮動，因而產(chǎn)生了噪聲。這就是量子噪聲，這就是量子噪聲，這也是量子噪聲的形成原因。

14.高速率的激光器，其譜線呈現(xiàn)多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現(xiàn)隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經(jīng)光纖傳輸之后，發(fā)生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現(xiàn)隨機分布，因此當它們經(jīng)過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，至此引入了附加噪聲，這種噪聲就稱為模分配噪聲，這也是模分配噪聲產(chǎn)生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內出現(xiàn)誤碼。

16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（BER）的條件下，光端機光接口R的最小平均光功率電平值。

所謂動態(tài)范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器R點能夠接收的最大功率電平值LR與最小功率電平值LR（即接收靈敏度）之差。'D?L'R?LR

17.由于激光器發(fā)出的光波是由許多根線譜構成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現(xiàn)拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現(xiàn)象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產(chǎn)生的原因。

18．可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力。可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詫Ξa(chǎn)品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產(chǎn)品做出了定量的分析，它反映出一種數(shù)量特性。

19.若光纖數(shù)字通信系統(tǒng)由幾個部分串聯(lián)而成，系統(tǒng)的可靠度 表示為：

RS?R1?R2????????Rn

式中R1，R2，·······Rn分別是串聯(lián)系統(tǒng)中n個部分的可靠度。

RS?e??St?R1?R2????????Rn =e??1te??2t??????e??nt =e?(?1??2????????n)t

?S??1??2????????n???i?1ni

由上式可見，系統(tǒng)總的故障率等于各串聯(lián)部件故障率之和。

20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。

輸入抖動容限是指光纖通信系統(tǒng)（或設備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統(tǒng)（或設備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復用器結構簡單、體積小、可靠性高

②不同容量的光纖系統(tǒng)以及不同性質的信號均可兼容傳輸

③提高光纖的頻帶利用率

④可更靈活地進行光纖通信組網(wǎng) ⑤存在插入損耗和串光問題

22⑴傳輸媒質不同，WDM系統(tǒng)是光信號上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號上的頻率分割利用。

⑵在每個通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號4kHz語音信號，而WDM系統(tǒng)目前每個波長通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的數(shù)字信號系統(tǒng)。

23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(SRS)。

25在理論上，克爾效應能夠引起下面三種不同的非線性效應，即自相位調制(SPM)、交叉相位調制(XPM)和四波混頻(FWM)。

26直接調制：即直接對光源進行調制，通過控制半導體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內調制。傳統(tǒng)的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系統(tǒng)使用的LED或LD光源基本上采用的都是這種調制方式。直接調制方式的特點是，輸出功率正比于調制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規(guī)G.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5Gbit/s。

27由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。28 G.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖其性能特點是：(1)在1310nm波長處的色散為零。

(2)在波長為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/(nm2km)。

(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區(qū)域，又可選在1550nm波長區(qū)域，它的最佳工作波長在1310nm區(qū)域。G.652光纖是當前使用最為廣泛的光纖。G.653 稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結構參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區(qū)域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統(tǒng)。

第三篇：光纖通信技術模擬試題

《光纖通信技術》模擬試題

一、填空（共10題，每題3分）

1、目前，實用光纖的三個低損耗窗口在、、附近。

2、在非均勻光纖中，處的折射率最大，因而此處的達到最大值，即表示該點捕捉光線的能力最。

3、導波的徑向歸一化相位常數(shù)U是表明，而波導的徑向歸一化衰減常數(shù)W是表明。

4、激活物質是指。

5、接收靈敏度的定義是。

6、網(wǎng)絡節(jié)點接口是指。

7、光波分復用是指。

8、光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的抖動定義是，抖動的程度目前大多用來表示，其符號為。

9、摻餌光纖放大器的工作波長范圍在，與光纖的窗口一致。

10、現(xiàn)有接入MSTP平臺的多業(yè)務包括、和以太網(wǎng)業(yè)務。

二、選擇題：（共5題，每題2分）

1、反射定律表明了和之間的關系。

（a）入射波、反射波（b）反射波、入射波

(c)折射波、反射波(d)入射波、折射波

2、非零色散單模光纖的零色散點1.55μm.，而且色散值較。

（a）等于、大（b）不等于、小(c)趨于、大(d)等于、小

3、EDFA的功率增益與和等因素有關。

（a）光纖色散、光濾波器帶寬（b）泵浦光功率、光纖長度

(c)光纖時延、隔離器帶寬(d)光纖衰減、工作頻率

4、激光器的P-I曲線隨溫度的變化而變化，從而導致

（a）波長（b）譜寬(c)輸出光功率(d)頻率啁啾

5、是指復用器與中繼器之間、中繼器與中繼器之間傳輸線路。

（a）通道（b）耗盡層(c)復用段(d)再生段

三、畫圖題：（共1題，每題10分）

1、請畫出用LD管進行數(shù)字信號內調制原理圖

四、問答題（共1題，每題15分）

1、什么是弱導波光纖？為什么標量近似解法只適用于弱導波光纖？

五、計算題：（共3題,共35分）

1、.已知階躍型光纖的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半徑a=10μm，波長λ0=1.5μm, 試計算：

（1）數(shù)值孔徑NA（2）歸一化頻率（3）入射光線的激勵角范圍

2、已知光功率為2.4mw，光波頻率為1015Hz,求單位時間傳播的光子數(shù)。

3、有622Mbit/s速率的單模光纜傳輸系統(tǒng)，應用InGaAs-LD，其It<50mA，標稱波長為1310nm，光譜寬度為2nm，發(fā)送光功率為-2.3dBm, 接收靈敏度為-38dBm, 動態(tài)范圍≥20dB。采用的光纜其固有損耗為0.3dB/km, 接頭損耗為0.1dB/km，光連接器衰減為1dB，光纖色散系數(shù)≤2.0ps/nm·km, 光纖富余度為0.1dB/km。若考慮1dB色散代價（ε取0.115），5dB設備富余度，試計算在系統(tǒng)設計時，最大中繼距離為多少？

《光纖通信技術》模擬試題答案

一、填空（30分）

1、0.85μm、1.31μm、1.55μm、1.55μm2、r=0,本地數(shù)值孔徑，強

3、在纖芯中，導波沿徑向場的分布規(guī)律，在纖芯包層中，場的衰減規(guī)律

4、可以處于粒子數(shù)反轉分布狀態(tài)的物質

5、在保證接收機達到給定的誤碼率或信噪比指標條件下，光接收機所需要的最低的輸入平均光功率Pmin。

6、表示網(wǎng)絡節(jié)點之間的接口

7、將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長的光載波信號，在發(fā)射端經(jīng)復用器匯合，并將其耦合到同一跟光纖中進行傳輸，在接收端通過解復用器對各種波長的光載波信號進行分離，然后由光接收機做進一步的處理，使原信號復原。

8、數(shù)字信號的有效瞬間，與其理想時間位置的短時間偏離，數(shù)字周期，UI9、1．53～1.56μm,最小衰減

10、ATM和TDM業(yè)

二、選擇題（10分））

1、a；

2、b；

3、b；

4、c;

5、d.三、畫圖題：（10分）

見教材P98 圖4-1（c）

四、見教材p22（15分）

五、計算題：（共35分）

1、（1）NA?n12??1.5?2?0.01?0.2（10分）

（2）V?k0n1a2??2?0.01?2π?1.5?10?8.9 1.5

（3）NA?n0sinφmax?sinφmax

0.2?sinφmax

φ?φmax?11.5?

p2.4?10?32、n???3.62?1015個（10分）?3415hf6.625?10?103、L??PT?PR?2AC?Pd?ME?2.3?38?2?1?5??55.4km Af?As?MC0.3?0.1?0.1

??1060.115?106

??46.2kmLD?B????D622?2?2

最大中繼距離為46.2km。（15分）

第四篇：光纖通信技術

淺談光纖通信

摘要：光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，也可以在電力通信控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，現(xiàn)在在軍事上也被廣泛應用，基于各領域對信息量的需求不斷增長，光纖通信技術的應用發(fā)展趨勢也備受關注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質量影響外，還取決于光纖鏈路現(xiàn)場的施工工藝和環(huán)境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發(fā)展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現(xiàn)場測試。

關鍵詞：光纖通信技術 特點 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 光纖鏈路

0引言

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中,光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。

1光纖通信技術

自上世紀光纖通信技術在全球問世以來，整個的信息通訊領域發(fā)生了本質的、革命性的變革，光纖通信技術以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因為信息傳輸頻帶比較寬，所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量，且損耗低、體積小、重量輕，還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優(yōu)點，從而備受通信領域專業(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。

光纖通信技術作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術，已成為現(xiàn)代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一，光纖通信技術已經(jīng)變?yōu)楫斀裥畔⑸鐣懈鞣N多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網(wǎng)架構的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會最堅實的通信基礎的身份，向世人展現(xiàn)了其無限美好的發(fā)展前景。

2光纖通信的特點(1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比目前任何傳輸媒質的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾

十、甚至上百公里。

(2)信號干擾小、保密性能好;

(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4)光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；

(5)材料來源豐富,環(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。

(7)光纜適應性強，壽命長。

(8)質地脆，機械強度差。

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設備和技術。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過?。?20cm）

(12)有供電困難問題。

利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

3光纖通信技術的現(xiàn)狀研究

(1)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網(wǎng)技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用，即FTTH(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負責完成全光接入的重要任務，基于光纖寬帶的相關特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

(2)光纖通信技術中的波分復用技術。即WDM，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個單獨的通信管道，并在發(fā)送端設置了波分復用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

4不斷發(fā)展的光纖通信技術

(1)光接入網(wǎng)通信技術的更進一步發(fā)展。現(xiàn)存技術上的接入網(wǎng)依舊是雙絞線銅線的連接，仍然是原始的、落后的模擬系統(tǒng)，而網(wǎng)絡中的光接入技術的應用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡。

光接入網(wǎng)通信技術所要達到的主要目標有：最大程度的使維護費用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網(wǎng)絡相結合，達到減少節(jié)點數(shù)目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網(wǎng)絡的建立，為多媒體時代的到來做好準備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢特點。

(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網(wǎng)通信技術的后延?；谏鲜龉饨尤刖W(wǎng)通訊技術的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡的核心架構己經(jīng)得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發(fā)展著，在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網(wǎng)技術和光輸與交換技術的融合技術，前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進一步有效發(fā)展，但此項技術相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統(tǒng)意義上的G.652單模光纖已經(jīng)在長距離且超高速的傳送網(wǎng)絡發(fā)展中表現(xiàn)出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發(fā)己成為當今務實之需，它也構成了新一代網(wǎng)絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的背景下，基于不同的發(fā)展需要，己經(jīng)發(fā)展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

4光纖通信鏈路的現(xiàn)場測試

4.1光纖鏈路現(xiàn)場測試的目的光纖鏈路現(xiàn)場測試是安裝和維護光纖網(wǎng)絡的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統(tǒng)連接的質量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。

4.2光纖鏈路現(xiàn)場測試標準

目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標準分為兩大類：光纖系統(tǒng)標準和應用系統(tǒng)標準。（1）光纖系統(tǒng)標準：光纖系統(tǒng)標準是獨立于應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。對于不同光纖系統(tǒng)，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場測試使用這種標準。世界范圍內公認的標準主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標準和國際標準化組織的ISO/IEC11801標準等。（2）光纖應用系統(tǒng)標準：光纖應用系統(tǒng)標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統(tǒng)有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

4.3光纖鏈路現(xiàn)場測試過程

對于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時使用的是光信號，因此它不產(chǎn)生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對NEXT等參數(shù)進行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導線系統(tǒng)的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統(tǒng)的工作波長、傳輸速率、傳

輸容量、傳輸距離、信號質量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應、數(shù)值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應由光纖制造廠家進行測試,不需進行現(xiàn)場測試。

在EIA/TIA—568—B中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場測試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失（衰減）。

（1）光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在EIA的FOTP-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘柕膹姸?，還是損失測試的基礎。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

（2）光學連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學連通性是對光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對光纖系統(tǒng)的光學連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時，則認為這條鏈路光學不連通。進行光學連通性的測試時，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。

（3）光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領域的術語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數(shù),它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導特性），其對光纖質量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數(shù)規(guī)律減少。在一根光纖網(wǎng)線中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸?shù)淖畲缶嚯x就越短。衰減對所有種類的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。

（4）光纖鏈路預算（OLB）：光纖鏈路預算是網(wǎng)絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據(jù)網(wǎng)絡實際情況和國際標準規(guī)定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，要把這些因素全部考慮在內。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產(chǎn)生的損耗和熔接點產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。

雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經(jīng)濟和科學技術的進一步發(fā)展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現(xiàn)在的網(wǎng)絡承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟社會發(fā)展的推動下，光通信一定會有更加長久的發(fā)展。

[參考文獻]

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第五篇：光纖通信試題（范文模版）

光通信填空題（紅字為答案）

1．電信網(wǎng)絡常用的拓撲形式有，。

2．香農(nóng)（Shannon）公式為。

3．華裔科學家被稱為光纖通信之父，在于他對石英玻璃導光特性的突破性研究。有人把年稱為光纖通信元年。

4．寫出光的波長、頻率、速度三者間的關系。

5．寫出頻率與周期的關系。

6．寫出光在真空的速度c、在介質中的速度v、和折射率n之間的關系：。

7．可見光在真空中的波長范圍是：。

8．光在水中的折射率為。

10．光由光密媒質n1向光疏媒質n2傳播時，全反射角為θIC=。

11．光子的能量與其頻率的關系為EP =。

12．光子的波長（納米）與其能量（電子伏特）的關系為：。

13．裸光纖通常包括3個部分，為：。

14．光纖包層的直徑為。

15．單模光纖的纖芯的直徑約為。

16．相對折射率Δ定義為。

17．多模光纖的相對折射率Δ通常為：。

18．單模光纖的相對折射率Δ通常為：。

19．數(shù)值孔徑NA與纖芯和包層折射率n1、n2的關系：NA=。

20．數(shù)值孔徑NA的物理意義是：。

21．數(shù)值孔徑NA與相對折射率Δ的關系：NA=。

22．光纖通信的三個透光窗口的波長分別是。。

24．單位長度的光纖的衰減A的定義是： A(dB/km)=。

25．歸一化截止頻率V與纖芯直徑、波長及折射率的關系是V=。

30．光纖色度色散參數(shù)D（λ）的定義式：（它與脈沖展寬Δtchrom、光纖長度L、譜線寬度Δλ的關系為： D（λ）=。

31．寫出偏振模色散的脈沖展寬ΔtPMD與偏振模色散系數(shù)DPMD及光纖長度L的關系為：

ΔtPMD =。

32． 比特率的定義為：。

35．解決模式色散的最好方法是：。

36．帶寬BW(Gbps)與脈沖展寬Δt（ns）的簡單關系為 ：BW(Gbps)=。

38．相速度是如何定義的？vphase = ω / β.39．群速度是如何定義的？vgroup = dω /d β.40．信號的能量是以哪種速度傳輸?shù)?？能超過光速嗎？群速度、不能。

41．“光纖的光能僅僅在纖芯中傳播”，這種說法對嗎？不對。

42．當V值減小到 2.405時，光纖中僅僅由基模存在(即LP01)，其他模式均截止。

43．光纖通信為什么不使用可見光作光源？硅光纖透光窗口均在近紅外。用可見光時衰減和色散都很嚴重。

44．可見光能否在通常的單模光纖中傳播？可以，但衰減大，且通常的單模光纖對可見光已不是單模的。

45．在普通硅光纖中，零色散波長為1310nm.46．對光纖進行色度色散補償可使用的方法有色散補償光纖（DCF）和色散補償光柵（DCG）。

47．如果任何頻率的光在光纖中的傳播速度均相同，還會產(chǎn)生色度色散嗎？不會。

48．偏振模色散（PMD）難以補償?shù)脑蛟谟谠撋⑹请S時間隨機變化的。

48．什么是菲涅耳公式？它用一組方程描述了電磁波在平面界面的傳播規(guī)律（透射波和反射波的幅度位相變化規(guī)律。

49．什么是MFD？模場直徑。

50．什么是光的非線性效應？光的傳播特性對光功率（強度）的依賴性。

51．什么叫光孤立子？對它的研究有什么意義？

可保持形狀和寬度穩(wěn)定不變的光脈沖。有望在長距離傳輸時克服色散（特別是偏振模色散）。

52．什么叫四波混合？它在通信中有什么危害？應該怎樣克服？

在波分復用（WDM）時，當三個光波（電磁波）在光纖中傳播時，由于非線性效應，會產(chǎn)生第四個光波，它的頻率與前三個光波非常接近，造

成信息光的能量損失和“串音”。

使用非零色散偏移光纖可以減小其危害。

53．在所鋪設的光纖中，絕大多數(shù)（約90%）為單模光纖，光纖中的信息形式主要是數(shù)字信息。

54．光纖由預制棒拉制成。

55．光纜是在裸光纖外加上緩沖管、加固件和外套組成。

56．光纖的連接分為熔接和連接器（插頭）連接兩種，熔接的損耗一般在0.1dB以下，插接的平均損耗在0.25dB左右。

57．目前大量使用的連接器為ST、SC、FC。

58．測量光功率的儀器是光功率計（PM），它是使用最廣泛的光通信儀器。

59．光時域反射儀（OTDR），又稱光雷達，主要用于光纖故障定位。

60．測量光鏈路的誤碼率要使用誤碼測量儀。

61．G．652光纖常規(guī)單模光纖，1310nm 處零色散。

62．G．653光纖色散位移光纖，1550nm處零色散，且損耗最小。

63．G．654光纖G.653的改進型，1310nm 處零色散，損耗更小，可用于海底光纜。

64．G．655光纖改進的色散位移光纖，非零色散，用于波分復用。

65．瑞利散射：由硅材料固有的非均勻性引起的光傳播方向的改變，它造成的損耗的理論極限是0.149dB/km

66．受激散射：出射波對于入射波發(fā)生頻率改變（屬非線性效應）。主要有兩種：受激拉曼散射和受激布里淵散射。其原理可用于光放大。

67．光與物質作用的三種形式是：吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。

68．能夠產(chǎn)生激光的基本條件是：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉和光學諧振腔。

69．諧振腔中的駐波條件為：λ= 2nL/q ,其中L為諧振腔長度，q為整數(shù)。不同的q取值可對應于不同的縱模。

70．實用的半導體激光器均為異質結，即PN結由不同的半導體材料制成。

71．對于半導體激光器，當電流達到某一值時，開始產(chǎn)生激光，并使輸出光功率急劇增加，該電流稱為閾值電流。

72．激光器的閾值電流應越小越好，目前好的激光器的閾值電流在10mA以下。

73．當溫度增加時，對同樣的輸入電流，輸出的光功率減小。

74．分布反饋式激光器（DFB-LD）的諧振腔帶有光柵結構，能夠產(chǎn)生單縱模激光。

75．激光器的有源區(qū)做的非常小時（納米量級），可大大改善激光器的性能和效率，這種結構稱為量子阱。

76．激光器激活區(qū)輻射的光子數(shù)與注入載流子數(shù)之比稱為激光器的內部量子效率。

77．常用的光電檢測器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。

78．PIN 中的I 表示本征半導體。

79．光電檢測器的響應度定義為：R=I / P。其中I為檢測器輸出電流，P為入射光功率。

80．響應度和光波長成正比。

81．保持一定的誤碼率所需要接收的最小光功率稱為接收器的靈敏度，通常其范圍是-30至-45 dBm.82．在沒有光照時，檢測器輸出的微小電流稱為：暗電流。

83．無源光器件主要包括：光連接器、光衰減器、光耦合器、光隔離器、光環(huán)行器、光開關等。

84．無源光器件的制作技術通?？煞譃楣饫w型、光波導型、微鏡片型三種。

85．解波分復用的基本元件為光柵。它是一種可對光波進行空間周期性阻擋的光學元件。

86．在實際光通信中，目前使用的調制方法均為光強度調制，又稱直接檢波調制。

87．直接檢波調制又可分為內調制和外調制兩種，在高速大容量系統(tǒng)應采用外調制。

88．當光信號衰減后需要用重發(fā)器（再生器），將信號增強，3R重發(fā)器首先對光信號進行O/E轉換。然后將電信號進行放大，并對信號進行整形和再定時，最后進行E /O轉換。

89．使用光放大器對信號放大，不需要對信號作O/E、E /O轉換。

90．光放大器通常有半導體光放大器和光纖放大器兩種。

91．摻鉺光纖放大器工作的波長范圍約為1500nm至1600nm。它是一種寬帶放大器。

92．摻鉺光纖放大器的信號能量是由泵激光器提供的，它的波長為980nm。泵激光和信號激光的能量轉換是在摻鉺光纖中進行的。

93．按照國際標準，密集波分復用（DWDM）的頻率間隔為100GHz, 相當于0.8nm.94．在脈沖序列中連“0”碼后出現(xiàn)的“1”碼，脈沖明顯變小，這種現(xiàn)象稱為碼型效應，產(chǎn)生該效應的原因是由于激光器的電光延遲。用過調制補償可以解決該效應。

95．光電檢測器的噪聲主要包括量子噪聲、暗電流噪聲、熱噪聲、放大器噪聲。

96．光纖通信線路編碼的原則是：1）直流分量相對穩(wěn)定，利于判決識別；2）限制長串的“1”或“0”碼，便于時鐘提??；3）有一定的冗余碼由于管理。

97．PDH的含義為準同步數(shù)字體系。

98．SDH的含義為同步數(shù)字體系。

99．PDH的主要缺點是：1）世界標準不統(tǒng)一。2）光接口不統(tǒng)一。3)采用準同步復用，上下路不方便。4）網(wǎng)絡管理能力弱，主要面向話音業(yè)務。100．PDH的最基本傳送模塊是STM-1，其速率為155.520MHz.