光纤通信复习小结习题单元测试及试题答案
光纤通信
一、概论小结
一、名词概念
1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
二、光在电磁波谱中的位置
----光也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。
1、可见光是人眼能看见的光，其波长范围为：0.39 至0.76 。
2、红外线是人眼看不见的光，其波长范围为：0.76 至300 。一般分为：
（1）近红外区：其波长范围为：0.76 至15 ；
（2）中红外区：其波长范围为：15 至25 ；
（3）远红外区：其波长范围为：25 至300 ；
三、光纤通信所用光波的波长范围
（1）光纤通信所用光波的波长范围为0.8 至1.8 ，属于电磁波谱中的近红外区。（2）在光纤通信中，常将0.8 至0.9 称为短波长，而将0.8 至0.9 称为长
波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口
（1）0.85 、1.31 和1.55 左右是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。
（2）早期光纤通信系统传输所用的是多模光纤，其工作波长在0.85 的第一个工作窗口。
（3）非色散位移光纤（G.652光纤）工作在1.31 附近的第二个工作窗口。
（4）色散位移光纤（G.653光纤）工作在1.55 附近的第二个工作窗口。-
五、光纤通信的特点
与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：
(1)传输频带极宽，通信容量很大；
(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；
(3)串扰小，信号传输质量高；
(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；
(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；
(6)耐化学腐蚀；
(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富
（一）概论习题
1、什么是光纤通信？
2、光纤的主要作用是什么？
3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？
4、为什么说使用光纤通信可以节约大量有色金属？
5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大？
6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少？
7、红外线是人眼看不见的光，其波长范围是多少？
8、近红外区：其波长范围是多少？
9、光纤通信所用光波的波长范围是多少？
10、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少
（二）单元测试(单项选择题）
1 光纤通信指的是：
1以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；2 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；3 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；4以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的：
1 近红外区；
2 可见光区；
3 远红外区；
4 近紫外区。
3 目前光纤通信所用光波的波长范围是：
1 0.4～2.0 ；
2 0.4～1.8 ；
3 0.4～1.5 ；
4 0.8～1.8 。
4目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：
1 0.85 、1.20 、1.80 ；
2 0.80 、1.51 、1.80 ；
3 0.85 、1.31 、1.55 ；
4 0.80 、1.20 、1.70 。
5 下面说法正确的是：
1光纤是透明玻璃拉制成细长圆柱形的线；2 光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称；
3 光纤是透明塑料拉制成细长圆柱形的线；4光纤是由高纯度石英玻璃制成细长圆柱形的线。
6下面说法正确的是：
1 光纤的传输频带极宽，通信容量很大；2光纤的尺寸很小，所以通信容量不大；3 为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸；4 由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离
7 下面说法正确的是：
1光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线的途径传播；2 光纤的主要作用是引导光在光光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。
3 光纤的主要作用是引导光在光纤内沿螺旋线的途径传播；
8下面说法正确的是：
1光纤通信只能用于数字通信，不能用于模拟通信；2 光纤通信不能用于数字通信，只能用于模拟通信；3 光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信；4 光纤通信不能用于数字通信，也不能用于模拟通信。
9 下面说法正确的是：
1光纤弯曲半径不能无穷大；2光纤弯曲半径不宜过大；3 光纤弯曲半径不宜过小；4光纤弯曲半径可以为零。
二、光纤与导光原理
-由于光纤具有低损耗、容量大以及其他方面的许多优点，现已成为通信系统的重要传
输介质之一。光纤特性包括它的结构特性、光学特性及传输特性。结构特性主要指光纤的几何尺寸（芯径等）；光学特性包括折射率分布、数值孔径等；传输特性主要是损耗及
色散特性。
光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗，该损
耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短，是光纤最重要的传输特性之一。自光纤问世以来，人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作，1.31μm光纤的损耗值在0．5dB/km以下，而1.55μm的损耗为0.2dB/km以下，这个数量级接近了光纤损耗的理论极限。
光纤的色散
----由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，
因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。光纤色散如图2-19所示。
光纤与导光原理小结
一、名词概念
1、阶跃型光纤:阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射
率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
2、渐变型光纤：渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，
到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
3、单模光纤：单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4μm～10μm 范围内。
4、多模光纤：多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50μm左右。
光纤的传输特性
二、光纤的损耗
---光纤损耗限制了光纤通信的最大直通距离。
---产生光纤损耗的原因主要分为三种：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
(1)物质的吸收作用将传输的光能变成热能，从而造成光功率的损失。吸收损耗有三个
原因，一是本征吸收，二是杂质吸收，三是原子缺陷吸收。
(2)光纤中出现折射率分布不均匀而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部,
由此引起的损耗称为本征散射损耗。又称瑞利(Rayleigh)散射。
（3）当理想的圆形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲，引起能量
泄漏到包层，这种由能量泄漏导致的损耗称为辐射损耗。
三、光纤的色散
----由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程
中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色
散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带
宽。
----从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信
号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起
四、常用单模光纤的性能及应用
---1G.652 称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：(1)在
1310nm波长处的色散为零。（2）在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm?km)。（3）这种光纤工作波长
即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。G.652 光纤是当前使用最为广泛的光纤。
----G.653 称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射
率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm 位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合于长距离单信道光纤通信系统。
--G.655 这种光纤在1550nm波长处色散不为零，故其被称为非零色散位移单模光纤。
它在1550nm波长区域具有合理的低色散，足以支持10Gbit/s的长距离传输而无需色散
补偿；同时，其色散值又保持非零特性来抑制四波混频和交叉相位调制等非线性效应
的影响。这种光纤主要适用密集波分复用传输系统。
（一）光纤与导光原理习题
1、典型光纤由几部分组成？各部分的作用是什么?
2、什么是阶跃光纤？什么是渐变光纤？
3、为什么包层的折射率必须小于纤芯的折射率？
4、什么是单模光纤？什么是多模光纤？
5、用射线理论分析阶跃光纤的导光原理。
6、什么是光纤的传光模式？什么是光纤的主模？什么是高次模？
7、如何实现光纤的单模传输？
8、光纤损耗主要有几种原因？其对光纤通信系统有何影响？
9、光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？
10、分别说明G.652 、G.653、G.655光纤的性能及应用。
（二）单元测试(单项选择题）
1 下面说法正确的是：
1光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为包层、纤芯和涂覆层；2光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层和涂覆层；3 光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为纤芯和涂覆层；4光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为包层和涂覆层。
2 下面说法正确的是：
1 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；
2 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；
3 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；
4 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
3 下面说法正确的是：
1单模光纤只能传输次模模式；2单模光纤只能传输一路信号；3 单模光纤只能传输一种模式；4单模光纤只能传输高次模模式。
4 下面说法正确的是：
1 多模光纤指的是传输多路信号；
2 多模光纤可传输多种模式；
3 多模光纤指的是芯径较粗的光纤；
4 多模光纤只能传输高次模。
5 光纤的传输特性主要是：
1光纤的传光原理；2 光纤的结构特性和光学特性；3光纤的损耗及色散特性；4 光纤的传输模式。
6 光纤的单模传输条件是归一化频率满足：
1 2.405 ；
2 2.405 ；
3 3.832 ；
4 3.832 。
7 下面说法正确的是：
1光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；2光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；
3 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率；4光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式。
8 下面说法正确的是：
1光纤的色散决定光纤通信系统的通信容量；2 光纤的色散决定光纤通信系统的传输距离；
3 光纤的色散决定光纤通信系统的传输速率；4光纤的色散决定光纤通信系统的传输模式。
三、光缆及无源光器件
----构成一个完整的光纤传输系统，除了光源、光检测器及光纤外，还需要众多的无源光器件。无源光器件在光纤通信系统中起着重要的作用。
光缆
----目前，光纤通信用的光纤都经过了一次涂覆和二次涂覆的处理，经过涂覆后的光纤虽然已具有了一定的抗张强度，但还是经不起施工中的弯折、扭曲和侧压等外力作用，为了使光纤能在各种环境中使用，必须把光纤与其他元件组合起来构成光缆，使其具有良好的传输性能以及抗拉、抗冲击、抗弯、抗扭曲等机械性能。
光缆的基本组成
----目前光纤通信中使用这各种不同类型的光缆，其结构形式多种多样，但无论何种结构形式的光缆，基本上都由缆芯、加强元件和护层三部分组成。
---（1）缆芯
----缆芯是由单根或多根光纤芯线组成，其作用是传输光波。
---（2）加强元件
----加强元件一般有金属丝和非金属纤维，其作用是增强光缆敷设时可承受的拉伸负荷。---（3）护层
----光缆的护层主要是对已形成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界的损伤。---
光缆按结构形成主要分为:(1)层绞式光缆；(2)骨架式（沟槽式)光缆；(3)束
管式（套管式）光缆。（4）带状式
无源光器件
----光纤通信系统的传输线路，需要一些无源光器件来构成光纤线路的连接、分路、合路
和其他的功能。由于光纤和光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限的。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。由此可见，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是
必不可少的。
1、光纤连接器
----光纤连接器是使一根光纤与另一根光纤相连接的器件，是光波系统中使用量最多
的器件。
--- 光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性连接，另一种是活动连接。永久性
连接具有粘接法和熔接法之分，目前多采用熔接法。熔接法如图3-1所示。单模光纤的纤芯直径
要在10μm以下，因此熔接必须使用机器才行。
2、光纤耦合器
---光纤耦合器是实现光信号分路/合路的功能器件，一般是对同一波长的光功率进行
分路或合路，其使用量仅次于连接器。
3、光合波器和光分波器
----光合波器和光分波器是用于波分复用等传输方式中的无源光器件。可将不同波长
的多个光信号合并在一起藕合到一根光纤中传输，或者反过来说，将从一根光纤传输
来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开。前者称为合波器，后者称为光分波
器。
4、光滤波器
----光滤波器一般是采用多层介质膜作为光滤波器，使某一波长的光通过，而其他波
长的光被阻止。具体结构有两类，一类为干涉滤波器，另一类为吸收滤波器，两者均
可用介质膜构成。
5、光隔离器
光隔离器是一种只允许单向光通过，阻止反射光返回的无源光器件，其工作原理是基于法拉
弟旋转的非互易性。
----在光纤通信系统中，尤其在相干光纤通信系统中，为了防止各种原因产生的反射光进入激光器，影响激光器的稳定性，常需要光隔离器。
（一）光缆及无源光器件习题
1、为什么必须把光纤与其它元件组合起来构成光缆？
2、光缆按结构形成主要分为几种？
3、比较层绞式、沟槽式、套管式三种光缆，哪一种光缆抗侧压性能较好？
4、为什么说在光纤通信系统中光无源器件的使用是必不可少的？
5、什么是光纤连接器？永久性连接有几种方法？
6、光纤耦合器的功能是什么？
7、什么是光合波器和光分波器？
8、什么是光滤波器？
9、什么是光隔离器？
10、光源与光纤的耦合，一般采用什么方法提高耦合效率？
（二）单元测试(单项选择题）
1 为了使光纤能在各种敷设条件和各种环境中使用：
1必须把光纤进行一次涂覆和二次涂覆处理；2必须把光纤与其他元件组合起来构成光缆；
3 必须把多根光纤放入同一根塑料管中；4必须把多根光纤绞合在一起。
2 下面四种光缆的基本结构中，抗侧压性能好的是：
1层绞式光缆；2 套管式光缆；3带状式光缆；4沟槽式光缆。
3 光纤的连接分为：
1固定连接和永久性连接；2固定连接和熔连接；3 固定连接和活动连接；4粘连接和熔连接。
4 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：
1光功率无法传输；2 光功率的菲涅耳反射；3光功率的散射损耗；4光功率的一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。
5 光纤耦合器是实现：
1不同波长的光功率进行合路的器件；2光信号分路/合路的功能器件；3 同一波长的光功率进行合路的器件；4不同波长的光功率进行分路的器件。
6 光合波器是：
1将多个光波信号合成一个光波信号在一根光纤中传输；2 将多路光信号合并成一路光信号在光纤中传输；3将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输；4将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输。
7光分波器是：
1将从一根光纤传输来的同波长的光信号，按不同光波长分开；2将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开；3 将从一根光纤传输来的一路光信号，分成多路光信号；4将从一根光纤传输来的一个光波信号，分成多个光波信号。
8 利用多层膜制成的波导型分波滤光器：
1其反向使用时不能做合波器用；2 其反向使用时可以做合波器用；3其反向使用时也能做分波器用；4其反向使用时可以做耦合器用。
9 下面说法正确的是：
1光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件；2光隔离器是一种不同光信
号通过的无源光器件；3 光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件；4光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件。
10 光隔离器的工作原理是：
1基于法拉第旋转的非互易性；2 基于多层电介质干涉膜的滤波原理；3基于光栅的衍射原理；4基于圆柱型透镜的聚焦原理。
三、光源和光检测器
光通信器件是光纤通信系统中的核心部件，它们的性能直接影响通信系统的质量。在
光纤通信系统中使用的光器件主要有：光源和光检测器等。
----光源的作用是将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以便在光纤中
传输。目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。
----光检测器的作用是将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电的转换。光
纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。
光源
---在光纤通信系统中用光波作为载波，通过光纤这种传输介质，完成通信全过程。然而，目前各种终端设备多为电子设备，这就在输入端先将电信号变成光信号，也就是用电信号调制光源。
----光源的作用是将信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换。目前光纤通信系
统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。半导体激光器体积小、价格低、调制方便，只要简单地改变通过器件的电流，就能将光进行高速的调制，因而发展成为光通信系统中最重要的器件。
光检测器
--- 光检测器的作用是通过光电效应，将接收的光信号转换为电信号。目前的光接收机绝
大多数都是用光电二极管直接进行光电转换，其性能的好坏直接影着接收机的性能指标。光电二极管的种类很多，在光纤通信系统中，主要采用半导体PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD)。
光源和光检测器小结
1
一、基本概念
1、有源光器件
- --光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。
2、光源
-- -光源的作用是将信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以便在光纤
中传输。目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二极
管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。
3、光检测器
---光检测器的作用是将接受的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电的转换。
光纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。
4、激光器
-- -激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。
5、光与物质的相互作用
-- -光与物质的相互作用主要有三种基本过程:(1)受激吸收；(2)自发辐射；(3)受激
辐射。
6、粒子数的反转分布
-- -要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即高能级上
的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的
反转分布
二、半导体激光器
---半导体激光器是利用在有源区中受激而发射光的器件。只有当注入电流超过阈值
电流的情况下，激光器才会辐射激光，所以半导体激光器是有阈值的器件。
---（1）有源区里产生足够的粒子数反转分布；
---（2）在谐振腔里建立起稳定的振荡。
三、半导体发光二极管
---半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器的本质区别是它没有光学谐
振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。
四、半导体光电二极管
---半导体光电二极管是利用半导体材料的光电效应将入射光子转换成电子-空穴对，
形成光生电流，即实现光-电的转换。
五、雪崩光二极管
----雪崩光二极管（APD)是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检
测灵敏度大大提高，APD的雪崩增益随偏压的提高而增大。
（一）光源和光检测器习题
4
1、光纤通信系统中常用的光源主要有几种？常用的光检测器主要有几种？
2、光源、光检测器各自作用是什么？
3、激光器主要由几部分组成？各部分的作用是什么？
4、说明光与物质的相互作用主要三种基本过程。
5、什么是粒子数的反转分布？
6、分析说明半导体激光器产生激光输出的工作原理。
7、画出LD模拟调制和数字调制的原理图。
8、半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是什么？
9、半导体光电二极管是利用什么原理实现光-电的转换？
10、雪崩光二极管（APD)是利用什么原理，使检测灵敏度大大提高？
（二）单元测试(单项选择题）
1 光纤通信系统中使用的光器件主要有：
1激光器、发光二极管；2分布反馈激光器、PIN光电二极管；3 半导体激光器、光检测器、分布反馈激光器；4光源、光检测器、光放大器。
2 光纤通信系统中常用的光源主要有：
1光检测器、光放大器、激光器；2 半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB；3PIN光电二极管、激光、荧光；4半导体激光器、光检测器、发光二极管。
3 光纤通信系统中常用的光检测器主要有：
1激光器、发光二极管；2分布反馈激光器、PIN光电二极管；3 半导体PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管；4PIN光电二极管、半导体激光器LD。
4 光源的作用是：
1产生输入光波信号；2 将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光转换；3产生输入
光功率；4光波对电信号进行调制，使其载荷信息在光纤中传输。
5 光检测器的作用是：
1对光纤中传输的光功率进行测试；2将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换；3 对光纤中传输的光波进行检测，并分析其波形频谱特性；4检测光纤中传输的光信号的强弱。
6 光与物质的相互作用有自发辐射、受激吸收、受激辐射三种过程。下面说法正确的是：1自发辐射是产生激光的最重要的过程；2 受激辐射是产生激光的最重要的过程；3受激吸收是产生激光的最重要的过程；4自发辐射的光称为相干光。
7 在激光器中，光的放大是通过：
1光学谐振腔来实现；2泵浦光源来实现；3 粒子数反转分布的激活物质来实现；4外加直流来实现。
8 发光二极管LED产生的光：
1是荧光而不是激光；2 是激光而不是荧光；3是自然光而不是激光；4是相干光而不是荧光。
9 光电二极管是：
1将接收的光功率全部转换为电功率，即满足能量守恒定律；2将接收的光信号功率转换为倍增电流，即实现信号的放大； 3 将接收的光功率一部分转换为电功率，一部分转换为热量；4将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换。
10 光电二极管由于耗尽区是产生光生载流子的主要区域，因此要求：
1入射光尽可能地少在耗尽区内吸收；2 二极管有宽的耗尽区；3二极管有窄的耗尽区；4二极管必须外加正向偏压。
四、掺铒光纤放大器
----由于光纤损耗的存在，任何光纤通信系统的传输距离都受到限制，因为损耗导致光信
号能量的降低。在长距离光纤传输系统中，当光信号沿光纤传播一定的距离后，必须利用中继器对已衰减了的光信号进行放大；为了延长传输距离，需增强注入光纤的光功率；为了提高接收机的灵敏度，可在光信号进入接收机前进行放大等。这些功能的实现都需要放大器。
----目前已实现的用于光纤通信的光放大器有半导体激光放大器，利用受激拉曼散射和受
激布里渊散射的非线性光纤放大器和掺杂光纤放大器。综合比较这三种光放大器的增益、耦合损耗、噪声及稳定性指标，掺杂光纤放大器性能最为优良，所以掺杂光纤放大器在光纤通信中起着十分重要的作用。
掺铒光纤
---掺铒光纤是一种向常规传输光纤的石英玻璃基质中掺入微量铒元素的特种光纤，它是一种主动光纤，如图5-1所示。掺入铒元素的目的是，促成被动的传输光纤转变为具有放大能力的主动光纤。由此可知，这种光纤的新特性--激光特性、光放大特性等与铒离子的性质密切相关。
铒光纤放大器（EDFA：Erbium-Doped Fiber Amplifier）是目前性能最完美，技术最
成熟，应用最广泛的光放大器。
与其他类型的光放大器相比，EDFA具有高增益、低噪声，对偏振不敏感等优点，能放
大不同速率和调制方式的信号，并具有几十纳米的放大带宽。正是由于其近于完美的特性和半导体泵浦源的使用，EDFA给1.55 μm窗口的光纤通信带来了一场革命。
掺铒光纤放大器小结
一、掺铒光纤
- --掺铒光纤是一种向常规传输光纤的石英玻璃基质中掺入微量铒元素的特种光纤。掺入铒
元素的目的，是促成被动的传输光纤转变为具有光放大能力的主动光纤。光放
大的特性主要由掺铒元素决定。
二、掺铒光纤放大器的工作原理
----掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。
采用掺铒单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下
实现受激辐射放大。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；光隔离器作用
是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。
三、掺铒光纤放大器的光路结构
1、前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器
----前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器，表示信号光和泵浦光同向进入掺铒光纤。光
隔离器用于隔离反馈光信号，提高稳定性。这种结构噪声特性较好。
2、后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器
----后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器，表示信号光和泵浦光从两个不同方向进入掺
铒光纤。这种结构具有较高的输出信号功率，但噪声特性较差。
3、双向泵浦掺铒光纤放大器
----双向泵浦掺铒光纤放大器，表示两个泵浦光从两个相反方向进入掺铒光纤。这种
结构具有的输出信号功率最高，噪声特性也不差。
四、EDFA有三种基本的应用方式
在光纤通信系统中，EDFA有三种基本的应用方式，分别是分别是功率放大器、前
置放大器和在线放大器。它们对发放大器性能有不同的要求，功放要求输出功率大，
前放对噪声性能要求高，而线放须两者兼顾。
（一）掺铒光纤放大器习题
1、什么是掺铒光纤？
2、掺铒光纤光放大的特性取决于什么？
3、在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是什么？
4、掺铒光纤在1536nm波长处的激光过程属于几能级激光系统？
5、掺铒光纤放大器由几部分组成？
6、分析掺铒光纤放大器的工作原理。
7、EDFA有三种基本的应用方式，分别是什么？
8、画出前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
9、画出后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
10、画出双向泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
（二）单元测试(单项选择题）
1 掺铒光纤的激光特性：
1主要由起主介质作用的石英光纤决定；2主要由掺铒元素决定；3 主要由泵浦光源决定；4主要由入射光的工作波长决定。
2 掺铒光纤放大器采用：
1石英光纤作为增益介质；2 掺铒离子单模光纤作为增益介质；3掺铒离子作为增益介质；4泵浦光源作为增益介质。
3 在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是：
1与入射光叠加产生光的放大；2产生粒子数反转；3 作为增益介质，对光信号进行放大；4实现受激辐射放大。
4 掺铒光纤在1536nm波长处的激光过程属于：
1二能级激光系统；2 四能级激光系统；3三能级激光系统；4多能级激光系统。
5 对于掺铒光纤，使用如下波长的光源作为泵浦光，均能在1536nm波长上产生激光过程：1只在980nm波长；2只在980nm和530nm波长；3 只在800nm和980nm波长；4 可在800nm、980nm、1480nm和530nm等波长。
6 掺铒光纤放大器由：
1一段掺铒光纤和泵浦光源组成；2 一段掺铒光纤、光耦合器以及光隔离器等组成；3一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器以及光隔离器等组成；4泵浦光源、光耦合器以及光隔离器等组成。
7 前向泵浦掺铒光纤放大器是：
1表示泵浦光比信号光稍前进入掺铒光纤；2表示两个泵浦光从两个相同方向进入掺铒光纤；3 表示信号光比泵浦光稍前进入掺铒光纤；4表示信号光和泵浦光同向进入掺铒光纤。
8 后向泵浦掺铒光纤放大器是：
1表示信号光比泵浦光稍后进入掺铒光纤；2 表示信号光和泵浦光从两个不同方向进入掺铒光纤；3表示泵浦光比信号光稍后进入掺铒光纤；4表示两个泵浦光从两个相反方向进入掺铒光纤。
9 双向泵浦掺铒光纤放大器是：
1表示信号光和泵浦光从两个相反方向进入掺铒光纤；2表示两个泵浦光从两个相反方向进入掺铒光纤；3 表示两个泵浦光从两个相同方向进入掺铒光纤；4表示信号光和泵浦光从两个相同方向进入掺铒光纤。
10 下面的掺铒光纤放大器，噪声特性较差是：
1前向泵浦掺铒光纤放大器；2双向泵浦掺铒光纤放大器；3后向泵浦掺铒光纤放大器；4反射型泵浦掺铒光纤放大器。
五、光发射机与光接收机
--- 光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来
自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
--- 光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤
或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
光发射机与光接收机小结
一、光发射机
- --光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是
将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调
的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
1、光波的调制
----在光纤通信系统中，把随信息变化的电信号加到光载波上，使光载波按信息的变
化而变化，这就是光波的调制。从调制方式与光源的关系上来分，强度调制的方法有
两种：直接调制和外调制。从调制信号的形式来分，光调制又分为模拟调制和数字调
制。
2、直接调制
----直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号
而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子寿命及
高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。
3、外调制
----外调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制
器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需要调制器，结构复杂，但
可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。
4、模拟调制
----模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源进行调制；另一类采
用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟基带信号先对它进行调制，再用该已调制的副
载波去调制光载波。由于模拟调制的调制速率较低，均使用直接调制方式。
5、数字调制
----数字调制主要指PCM脉码调制。先将连续的模拟信号进行抽样、量化、编码，转化
成一组二进制脉冲代码，对光信号进行通断调制。数字调制也可使用直接调制和外调制。
二、光接收机
光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将
光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号
经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
1、线性通道
----由光电检测器、前置放大器、主放大器和均衡器构成的这部分电路，称为线性通
道。在光接收机中，线性通道主要完成对信号的线性放大，以满足判决电平的要求。
2、光接收机灵敏度
-- -光接收机的灵敏度是指满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最小接
收光功率
（一）光发射机与光接收机习题
1、说明光发射机的组成及其功能。
2、说明光接收机的组成及其功能。
3、什么是光波的调制？
4、什么是直接调制？
5、什么是外调制？
6、什么是模拟调制？
7、什么是数字调制？
8、线性通道是什么？
9、光接收机灵敏度指的是什么？
10、光接收机的主要质量指标是灵敏度，影响灵敏度的主要因素是什么？
（三）单元测试(单项选择题）
1 下面说法正确的是：
1光发射机是发射光功率的设备；2 光发射机是发射光波信号的设备；3 光发射机是实现光/电转换的光端机；4光发射机是实现电/光转换的光端机。
2 下面说法正确的是：
光接收机是实现电/光转换的光端机；光接收机是接收光信号的设备；光接收机是实现光/电转换的光端机；光接收机是接收光功率的设备。
3 光发射机的光源，一般采用：
1 半导体激光器LD和APD雪崩二极管；2半导体激光器LD和PIN光电二极管；3 半导体激光器LD、半导体发光二极管LED和半导体分布反馈激光器DFB；4半导体发光二极管LED、APD雪崩二极管和半导体分布反馈激光器DFB。
4光接收射机中常用的光电检测器是：
1PIN光电二极管和半导体激光二极管；2 半导体激光二极管和APD雪崩二极管；3PIN
光电二极管和APD雪崩二极管；4半导体发光二极管和APD雪崩二极管。
5 发射机发射的光波波长应位于：
1光纤的0.40μm～1.80μm波段；2 光纤的最低损耗窗口，1.55μm；3 光纤的零色散波长1.31μm； 4 光纤的三个低损耗窗口，即0.85μm、1.31μm和1.55μm波段。
6 光接收机的主要质量指标是灵敏度，影响灵敏度的主要因素是：
1光接收机接收光信号的强弱；2光接收机的放大器的倍数；3光接收机的噪声；4 光信号的噪声。
7 由于光波是频率极高的电磁波，因而实施调制时：
1和电通信系统不一样，调制方法必须采用光强调制；2和电通信系统一样，调制信号只能是基频信号，不可以是频带信号； 3 和电通信系统一样，调制信号可以是基频信号，也可以是频带信号；4和电通信系统不一样，调制信号只能是基频信号，不可以是频带信号。
8 下面说法正确的是：
1PIN光电二极管作为光检测器件时，使用简单，但灵敏度较低；2 APD雪崩二极管作为光检测器件时，使用简单，而且灵敏度高；3PIN光电二极管作为光检测器件时，使用复杂，而且灵敏度较低；4APD雪崩二极管作为光检测器件时，使用复杂，而且灵敏度较低。
9 作为模拟调制光发射机的光源，对模拟发射机的基本要求是：
1光源的输出功率应尽可能准确地随调制信号作非线性变化；2光源的输出频率应尽可能与调制信号频率相同；3 光源的输出功率应尽可能准确地随调制信号作线性变化；4光源的输出频率应尽可能与调制信号频率接近。
10 由于数字调制方式的调制信号是PCM脉冲，所以：
1光源的P-I曲线的非线性是主要应该考虑的问题；2 调制速率是数字调制电路主要应该考虑的问题；3调制信号是数字调制电路主要应该考虑的问题；4光源的输出功率是数字调制电路主要应该考虑的问题。
六、光纤通信系统
----在前面几章中,我们介绍了光纤通信的传输媒介（光纤和光缆）、光源(LED、LD、DFB) 以及光检测器（PIN、APD）等。把传媒介质和光通信器件组合起来，就构成光纤通信系统。光纤通信既可用于数字通信，也可用于模拟通信。光纤极宽的传输带宽以及高速的激光器和光检测器，非常适合高速率、大容量的数字通信。
---在这一章中我们将介绍1.光纤通信系统的构成；2．模拟电视光纤传输系统；3．数
字电视光纤传输系统；4．波分复用光纤通信系统。
光纤通信系统的构成
----目前，实用光纤通信系统组成框图如图8-1所示。
如图示，光纤通信系统由以下五个部分组成。
----（1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。
----（2）光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。
----（3）光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光
信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
----（4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个
是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
----（5）光纤连接器、耦合器等无源器件：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光
缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
基带模拟电视光纤传输系统
一系统构成框图及主要技术指标
----基带模拟视频信号光纤传输系统主要用于高质量的短程传输线路，他是模拟电视光纤
传输最基本的传输形式，因此通过对系统的分析可以了解有关光纤传输系统的基本概念和基本理论。
----系统构成框图如图7-2所示。最主要的技术指标是信噪比及非线性失真特性，高质量广播级的技术指标如下所示：
图象信号：
-----------S/N（采用统一加权网络）≥60dB
-----------微分增益（DG）≤1%
-----------微分相位（DP）≤1度
---伴音信号：
-----------S/N ≥-61dB
-----------非线性失真系数≤1%
数字电视光纤传输系统
一概述
----数字信号在传输中具有抗干扰能力强，无噪声和失真积累，不受传输距离影响，能与
多种信息业务兼容传输等优点，因而未来的电视必将从模拟电视过渡到数字电视，但目前由于现实条件的限制，仍以模拟电视为主。
----数字电视信号是将模拟电视信号经过取样、量化、编码变成数字信号，经过频带压缩，使每路电视信号压缩至3～10Mb/s的码率后进行传输的，因而与一般的数字信号一样，采用同样的方式进行传输、交换和处理。数字电视光纤传输系统组成框图如图7-5所示。在发送端，将经过整形或码形变换处理的数字视频信号对光源进行强度调制，将电脉冲转换为光脉冲，送入光纤中传输。在接收端，通过光检测器将光脉冲转换为电脉冲，再经放大，均衡，判决，恢复为标准的数字脉冲信号。数字信号的传输过程与模拟信号相同，但由于所传输的是数字信号，因而有许多与模拟信号传输要求不同之处。
波分复用光纤通信系统
---波分复用(WDM)是指在一根光纤上，同时传输波长不同的多个光载波信号，而每一个
光载波可以通过频分复用(FDM)或时分复用(TDM)方式，各自载荷多路模拟信号或多路数字信号。目前单模光纤的工作波长由两个，即1.3 、1.55 ，这两个波长的低损耗区共
约，相当的频带宽度，而每个激光管的带宽只有几埃到几十埃，因而，如一根光纤只传输一个光源的信号，那就只利用了这一巨大带宽的极小部分。采用波分复用方式可以充分的利用光纤具有丰富的频带资源，极大的增加光纤线路的通信容量。
----波分复用光纤通信系统组成如图7-8所示，N个光发射机分别发射N个不同波长，经过光
波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输。到接收端，经过具有光波长选择功能的
解复用器DWDM，将不同波长的光信号分开，送到N个光接收机接收。
光纤通信系统小结
一、光纤通信系统
- --光纤通信系统是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信系统。
二、光纤通信系统的组成
----光纤通信系统由光发信机、光收信机、光中继器、光纤连接器及耦合器的无源器
件等五个部分组成。
1、光发信机：
----光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能
是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已
调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。
2、光收信机：
----光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是
将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信
号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。
3、光纤或光缆：
----光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤
或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
4、中继器：
----中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光
信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
5、光纤连接器、耦合器等无源器件：
----由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长
度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于
是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器
件的使用是必不可少的。
（一）光纤通信系统习题
1、什么是光纤通信系统？
2、光纤通信系统由以下哪几个部分组成？
3、在光纤通信系统中，中继器的作用是什么？
4、画出基带模拟视频信号光纤传输系统构成框图。
5、画出数字电视光纤传输系统组成框图。
6、画出波分复用光纤通信系统组成框图。
7、简述波分复用光纤通信系统的工作原理。
8、画出波分复用双向传输系统组成框图。
9、简述波分复用双向传输系统的工作原理。
10、简述光纤通信具有巨大的通信容量。
（二）单元测试(单项选择题）
1光纤通信系统由以下哪几个部分组成？
1光发信机、光收信机、光纤或光缆；2光发信机、光收信机、光纤或光缆、中继器、光纤连接器和耦合器等无源器件；3 光发信机、光收信机、光纤连接器和耦合器等无源器件；4光纤或光缆、中继器、光纤连接器和耦合器等无源器件。
2 下面说法中正确的是：
1光发信机是实现光/电转换的光端机；2 光发信机任务是把模拟信号转为数字信号；3光
发信机是由光源、驱动器和调制器等组成；4光发信机任务是把光信号耦合到光纤或光缆去传输。
3 在光纤通信系统中，中继器的作用是：
1对传输光的接收与转发；2对传输光的接收与放大；3 补偿经过光纤传输的光信号的衰减，并对失真的波形进行校正；4补偿经过光纤传输的光信号的衰减，并对光进行分路转发。
4 基带模拟视频信号光纤传输系统主要用于：
1高质量的远程传输线路；2高质量的短程传输线路；3低质量的远程传输线路；4低质量的短程传输线路。
5 光接收机的灵敏度是指：
1光接收机所需要的最小接收光功率；2满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最小接收光功率；3 光接收机接收弱信号的能力；4满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最接收光功率。
6 光检测器是光接收机的核心器件，对光检测器的主要要求是：
1光电转换效率高；使得光信号能高效率无失真的转换电信号；2 光电转换效率高；噪声小；频带宽，使得光信号能高效率无失真的转换电信号；3噪声小；使得光信号能高效率无失真的转换电信号；4光电转换效率高；噪声小；频带宽。
7 数字电视光纤传输系统中数字光发射机的组成主要包括：
1光源和调制电路；2整形或码型变换电路以及光源等；3 整形或码型变换电路，调制电路以及光源等；4整形或码型变换电路，调制电路。
8 适合于数字光纤通信系统的线路码型主要有：
1单极性不归零码（NRZ)，传号交替反向码（AMI)两种；2 单极性不归零码（NRZ)，单极性归零码（RZ)两种；3双向码和差分双向码两种；4传号交替反向码（AMI)，单极性归零码（RZ)两种。
9 波分复用光纤通信系统在发射端，N个光发射机分别发射：
1N个相同波长，经过光波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输；2N个不同波长，经过光波分复用器WDM变为相同的波长，耦合进单根光纤中传输；3 N个相同波长，经过光波分复用器WDM变为不同的波长，耦合进单根光纤中传输；4N个不同波长，经过光波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输。
10波分复用光纤通信系统在接收端，经过具有光波长选择功能的解复用器DWDM：
1将低频信号解调出来，送到N个光接收机接收；2将不同波长的光信号到一起，送到一个光接收机接收；3 将相同波长的光信号分开，送到N个光接收机接收；4 将不同波长的光信号分开，送到N个光接收机接收。
七、光纤传输特性的测量小结
八、
（一）、光纤传输特性测量
----光纤传输特性对光纤通信系统的工作波长、传输速率、传输容量、传输距离和信息
质量等都有着至关重要的影响。因此，光纤传输特性的测量是十分重要和必不可少的工作。衰减和色散是光纤的两个主要传输特性。
----1、基准测试法
----基准测试法是严格按照光纤某一给定特性的定义进行的测试方法。
----2、替代测试法
----替代测试法是在某种意义上与给定特性的定义相一致的测试方法。
（二）、光纤的衰减测量
----1、光纤的衰减
----光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，光功率会逐渐减小，这种现象称为光纤
的衰减（或称为光线的损耗）。
光纤的衰减关系到光纤通信传输距离的长短和中继距离的选择，光纤的衰减与波长
的关系曲线即损耗波谱曲线，关系到光波波长的选择。
--22、光纤衰减测量
----测定光纤衰减的测试方法常用有三种：切断法、插入损耗法和后向散射法。
----（1）切断法原理
切断法是测量光纤衰减特性的基准测试方法。
（2）插入损耗法原理
----插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代测试法，其测量原理类似于切断法。由光发
射设备和光接收设备组成一个完整的光纤传输系统，待测光纤即为传输部分。在测试前首先对测量仪器进行校准，用1cm左右长的"短路"光纤连接系统的发射和接收部分，通过调整光源的输出功率使得接收部分显示的功率为0dBm，然后拆去"短路"光纤，接入待测光纤，此时接收部分显示的即为待测光纤的总平均损耗(dB)，用此值除以光纤的长度即为光纤的损耗系数。
----插入损耗法的测量精确度和重复性要受到耦合接头(或连接器)的精确度和重复性的
影响，所以这种测试方法不如切断法的精确度高。但是因为这种测试方法是非破坏性的，所以测量简单方便，很适合于工程、维护使用。
（3）后向散射法原理
----后向散射法测量原理是将大功率的窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测光纤后
向返回的散射光功率。由于主要的散射作用是瑞利散射，瑞利散射光的特征是它的波长与入射光波的波长相同，它的光功率与该点的入射光功率成正比，所以测量沿光纤返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿光纤传输的衰减及其它信息。
----后向散射法是一种非破坏性的测试方法，这种方法被广泛应用在光纤光缆研究、生产、质量控制、工程施工、验收实验和安装时对光缆链路点不连续性作大致判断。（三）光纤的色散测量
-1、光纤的色散
----当光脉冲在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光脉冲将产生畸变和展宽，这种
现象称为光纤的色散。
----光纤的色散危害很大，尤其是对码速较高的数字传输有严重影响，它将引起脉冲展宽，从而产生码间干扰，为保证通信质量，必须增大码间间隔，即降低信号的传输速率，这就限制了系统的通信容量和通信距离。
2、光纤色散测量
----光纤色散的测量按照光强度调制的波形来划分有两类方法，相移法和脉冲时延法。---（1）相移法测量原理
----相移法是测量光纤色散的基准测试方法。相移法测量原理是通过测量不同波长下同
一正弦调制信号的相移得出群时延与波长的关系，进而算出色散系数的一种方法。
---（2）脉冲时延法测量原理
----脉冲时延法是光纤色散测量的替代测试方法。这种测试方法的原理是使不同波长的
窄光脉冲分别通过已知长度的被测光纤时，测量不同波长下产生的相对群时延，在有群
时延差计算出被测光纤的色散系数。
补充:华为光端机介绍
OptiX Mtetro 500 紧凑型STM-1 MSTP 光传输系统
OptiX Metro 500 紧凑型STM-1多业务传输平台是为提高光传送网的带宽运营效率和管理效率而设计，能够实现STM-1、E1/T1、E3/T3、N×64k和以太网业务的传送与管理。OptiX Metro 500具备高度的集成度、简易的安装方式和多种电源接入方法，使其适合电信运营商用来传送末端接入的业务，降低电信网的运营成本。
OptiX Metro 500有两种外形。OptiX Metro 500 Ⅱ和OptiX Metro 500 Ⅰ相比，增加了蓄电池的功能，产品外观和安装方式也不同。Ⅱ型设备提供220V AC电源接入和蓄电池充放电功能，采用壁挂式安装方式。
?业务接口丰富
SDH接口：OptiX Metro 500提供多种规格的STM-1光接口
PDH接口：OptiX Metro 500可以提供多路E1、T1、E3、T3接口
以太网接口：OptiX Metro 500提供10/100M以太网接口
N×64K接口：OptiX Metro 500支持多路N×64K接口
时钟接口：OptiX Metro 500提供外时钟输入输出接口
开关量接口：OptiX Metro 500提供开关量输入和输出接口
透明数据接口：OptiX Metro 500提供异步透明数据口，最大速率19.2k
?交叉能力
OptiX Metro 500设备的交叉容量为6×6VC-4全交叉。
OptiX Metro 500设备的交叉容量为6×6VC-4全交叉。
?组网和保护
组网和保护可以组成链型网，也可以组成环网，支持单双向通道保护、线性复用段保护。?网络管理
OptiX iManager T2000可对OptiX Metro 500进行集中操作、维护和管理(OAM)，实现电路的配置和调度，保证网络安全运行，同时也支持Web Server进行本地化管理。
OptiX Metro 500 Ⅰ
OptiX Metro 500 Ⅱ
电源接入
220V AC/-48V DC/+24V DC
支持蓄电池管理
220V AC 电源板
支持蓄电池管理
安装方式
壁挂式安装和ETS 300mm深机柜、ETS 600mm深机柜、19英寸机柜中安装
壁挂式安装
尺寸
436mm×293mm×86mm
350mm×300mm×130mm
风扇
有风扇
无风扇
重量
<4.6kg
<15.0kg
功耗
<30W
<30W
07级通信专业"现代通信系统"期中测验
班级-------------学号----------------姓名----------------
（第8周08-09年度）
一、问答题(20分)
1.你如何理解有线通信和无线通信?两者区别?
2.有线通信包含那些通信系统?
3.最基本的光传输系统由------------ , ------------ 和------------组成。
4.要将交流220V电源转换成稳定的-48V直流电源输出，一般需经过
A. B. C. D. 四个步骤。
5. 光缆的基本结构由、和组成。
6.常用的光缆结构形式有式光缆、式光缆、式光缆和式光缆。
7 . 电话网组成部分包括、和。
8.我国和欧洲采用的PCM非均匀量化方式实现方法为，共分（）个量化级。
9.石英光纤的零色散波长在（1.31）um左右，损耗最小点在（）um左右。
10.光纤按传输模式可分为（光纤）和（光纤）
二、选择题(40分)
1、通信网的基本结构形式有五种，以下正确的说法是（）
A、网型、星型、T型、环型、总线型；
B、网型、星型、线型、复合型、环型；
C、网型、星型、复合型、环型、总线型；
D、网型、环型、线型、复合型、树型。
2、衡量数字通信系统传输质量的指标是（）
A、误码率
B、信噪比
C、噪声功率
D、话音清晰度
3、FTTB意思是光纤到、FTTH意思是光纤到,EPON意思
是。
4、光纤通信指的是：
A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
5、下面说法正确的是：
A光纤是透明玻璃拉制成细长圆柱形的线；B光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称；C光纤是透明塑料拉制成细长圆柱形的线；D光纤是由高纯度石英玻璃制成细长圆柱形的线。
6、下面说法正确的是：
A光纤通信只能用于数字通信，不能用于模拟通信；B光纤通信不能用于数字通信，只能用于模拟通信；C光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信；D光纤通信不能用于数字通信，也不能用于模拟通信。
7、下面说法正确的是：
A为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
8 下面说法正确的是：
A光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；B光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；C光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率；D光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式。
9、下面说法正确的是：
A光纤的色散决定光纤通信系统的通信容量；B光纤的色散决定光纤通信系统的传输距离；C光纤的色散决定光纤通信系统的传输速率；D光纤的色散决定光纤通信系统的传输模式。
10、为了使光纤能在各种敷设条件和各种环境中使用：
A必须把光纤进行一次涂覆和二次涂覆处理；B必须把光纤与其他元件组合起来构成光缆；C必须把多根光纤放入同一根塑料管中；D 必须把多根光纤绞合在一起。
11、光纤的连接分为：
A 固定连接和永久性连接；B固定连接和熔连接；C固定连接和活动连接；D粘连接和熔连接。
12、光合波器是：
A将多个光波信号合成一个光波信号在一根光纤中传输；B将多路光信号合并成一路光信号在光纤中传输；C将同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输；D将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输。
13、光纤通信系统中常用的光源主要有：
A光检测器、光放大器、激光器；B半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB；C PIN光电二极管、激光、荧光；D 半导体激光器、光检测器、发光二极管。
14、光纤通信系统中常用的光检测器主要有：
A激光器、发光二极管；B分布反馈激光器、PIN光电二极管；C半导体PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管；D PIN光电二极管、半导体激光器LD。
15、掺铒光纤是一种向常规传输光纤的石英玻璃基质中掺入微量铒元素的特种光纤。掺入铒元素的目的，是促成被动的传输光纤转变为具有光放大能力的主动光纤。光放大的特性主要
光纤通信试题汇总
1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。 A. 可见光 B. 红外光 C. 紫外光 D. 毫米波 2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。 A．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μm C．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm 3.限制光纤传输容量（积）的两个基本因素是( )和光纤色散。A．光纤色散B．光纤折射 C．光纤带宽D．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0） 在此光纤中传输8，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20 B.40 C.80 D.160 5.下列说法正确的是( ) A．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率 B．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率 C．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率 D．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折
射率 6.对于工作波长为1.31μm的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率 为1.5，包层折射率为1.003(空气)，纤芯直径的最大允许值为（）。 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A．V＞0 B．V＞ C．V＞2.405 D．V＜ 8.下列现象是光纤色散造成的，是（）。 A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断 展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（）。 A.折射 B.在包层折射边界上的全内反 射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 10.1的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0，而在光纤输出端需要 0.1的信号，则在衰减为0.5的光纤中，可以将信号传输多 远？（）。 A.1.8 B.10 C.18 D.20
光纤通信 期末考试试卷(含答案)
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；
光纤通信原理试题讲解学习
1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带宽 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1< 光纤通信模拟试题1 一、选择题 1. 目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A. 红外区 B. 远红外区 C. 紫外区 D. 近红外区 2. 表示光纤色散程度的物理量是( ) A. 时延 B. 频带带宽 C. 时延差 D. 相位差 3. 在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级 E2的过程称为( ) A. 自发辐射 B. 受激辐射 C. 受激吸收 D. 康普顿效应 4. EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A. 使泵浦光和信号光耦合 B. 滤除光放大器的输出噪声 C. 提高光放大增益 D. 使信号再生 5. 目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A. -3 dB～0 dB B. 0 dB～3 dB C.4 dB～5 dB D. 10 dB～15 dB 二、填空题11. 利用光波作为载频的通信方式称为___________________。 12. 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TE波， TEM波和___________________三类。 15. 按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。 16. 渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的 现象。 17. 光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有 ___________________的细玻璃丝构成。 18. 处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。 19. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。 20. 随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。 21. EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。 22. EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。 23. 在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和____________ _______两种传输方式。 24. 对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。 25. 光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和_____________ ______等。 26. STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。 27. 虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组 成。 28. STM-1信号中，一帧中包含的字节数为___________________。 29. 由光电检测器引入的噪声主要有量子噪声、___________________和雪崩管倍增噪声等 三种。 30. 在保证系统误码率指标的要求下，测得接收机的最低输入光功率为0.1 μW，最大允许 输入光功率为0.1 mW，则该接收机的动态范围为___________________dB。 三、名词解释题 光纤通信期中考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0 试题2 《光纤通信技术》综合测试（二） 一、填空题 1、为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须纤芯的折射率。 2、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，它由、和三部分组成。 3、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是：，， ；最低损耗窗口的中心波长是在： 。 4、光纤的色散分为色散 色散色散和色散。 5、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：，， ；产生激光的最主要过程是： 。 6、光源的作用是将变换为；光检测器的作用是将 转换为。 二、单项选择题 1 光纤通信指的是：[ ] A 以电波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒 介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒 介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒 介的通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：[ ] A V>2.405 B V<2.405 C V>3.832 D V<3.832 3 使用连接器进行光纤连接时，如果接续点不连续，将会造成：[ ] A 光功率无法传输； B 光功率的菲涅耳反射； C 光功率的散射损耗； D 光功率的一部分散射损耗，或以 反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光的放大是通过：[ ] A 光学谐振腔来实现； B 泵浦光源来实现； C 粒子数反转分布的激活物质来 实现； D 外加直流来实现。 5 掺铒光纤的激光特性：[ ] A 主要由起主介质作 用的石英光纤决定； B 主要由掺铒元素决 定； C 主要由泵浦光源决 定； D 主要由入射光的工 作波长决定 6 下面说法正确的是：[ ] A 多模光纤指的是传输多路信号； B 多模光纤可传输多种模式； C 多模光纤指的是芯径较粗的光纤； D 多模光纤只能传输高次模。 7 下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？[ ] A 光纤； B 光纤； C 光纤； 光纤通信原理试题＿1 参考答案 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. 光纤通信指的是（ B ） A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10 －19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e 错误！未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.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<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.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.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 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0 B.LP01 C.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≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.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。 1.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。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.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。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.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。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功 2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷 《光纤通信》试题 注：1、开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组·张延锋 2、考试时间：90分钟。 试卷满分：100分。 3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，共20分） 1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 2、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 3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM 波、TE 波和TM B.导波、TE 波和TM 波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM 波、导波和TM 波 4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A. 121n n n - B. ?21n C. 22V D. 4 2 V 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 6、在光纤通信系统中，EDFA 以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 7、EDFA 中用于降低放大器噪声的器件是 A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器 8、关于PIN 和APD 的偏置电压表述，正确的是 A.均为正向偏置 B.均为反向偏置 C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏 9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 二、 填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分） （一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分） 1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。 A. 高增益 B. 低噪声 C. 低增益、低噪声 D. 高增益、低噪声 2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出 的光为______，这个电流称为______电流。 A. 自发辐射光，阈值 B. 自发辐射光，阀值 C. 激光，阈值 D. 激光，阀值 3) SDH线路码型一律采用______。 A. HDB3码 B. AIM码 C. NRZ码 D. NRZ码加扰码 4) 在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是______。 A. 0.85 μm B. 1.05 μm C. 1.27 μm D. 1.31 μm 5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。 A. V＞0 B. V＞Vc C. V＞2.40483 D. V＜Vc 6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是______。 A. 使信号放大并再生 B. 使信号再生 C. 使信号放大 D. 降低信号的噪声 7) 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。 A. 40 dB左右 B. 30 dB左右 C. 20 dB左右 D. 10 dB左右 8) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。 A. 488 ns B. 2048 ns C. 488 μs D. 2048 μs 9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。 A. 光纤色散 B. 噪声 C. 光纤衰减 D. 光缆线路长度 10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。 A. TE0 B. TM0 C. TE1 D. TM1 2. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分） 1)GVD (群速度色散) 2)STS (同步转移信号) 3)ISDN (综合业务数字网) 4)AWG (阵列波导光栅) 5)OC (光载波) 6)WGA (波导光栅路由器) 7)GIOF (渐变折射率分布) 8)OTDM (光时分复用) 9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。首先用信息信号调制一个比基带信号最高频率高几倍的载波，然后用该载波信号再去调制光波。因为信号是用光波传输的，载波对光波而言只扮演着副载波的作用，所以这种技术就称为副载波调制。 10)DBR (分布布拉格反射) 2.OTDR光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer).OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。 3.光孤子通信 光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地（在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变）在光纤中传输。 4.粒子数反转分布 在热平衡状态下，粒子数按能态的分布遵循玻耳兹曼分布律：处于高能态的原子数N2总是远少于处于低能态的原子数N1（N1 >> N2），并且能级间距越大，两能级上原子数的这种 一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理. 1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1< 1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极 管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸 收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态 的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长 光纤通信试题 1、为什么说1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑？ 2、电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。画出电波和光波的频率、波长分配示意图。 3、光纤通信的优点有哪些？ 4、光发射机的功能是什么？ 光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用辗合技术把光信号最大眼度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射帆的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的持性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率相波长稳定，器件寿命长。 5、目前光纤通信中广泛使用的光源有哪些？ 半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。有些场合也使用固体激光器。 6、直接调制和间接调制(或称外调制)光发射机的性能差别如何？ 直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。这种调制器是利用电信号改变电光晶体的折射宰，使通过调制器的光参数随电信号变化而实现调制的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 7、目前广泛使用的光检测器有哪两种类型？简述它们的性能差别。 在半导体PN结中加入本征层的PIN光电二极管(PIN—PD)和雪崩光电二极管(APD)。 8、数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统相比具有哪些优点 ①抗干扰能力强，传输质量好。在模拟通信系统中，噪声叠加在信号上，两者很难分开，放大时噪声和信号一起放大，不能改善因传输而劣化的信噪比。数字光纤通信采用二进制信号，信息不包含在脉冲波形中，而由脉冲的“有”和“无”表示。因此，一般噪声不影响传输质量，只有在抽样和判决过程中，当噪声超 一、填空题（40分，每空1分） 1、光纤通信是光纤为传输媒质。以光波为载波的通信方式。 2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。 3、单模光纤纤芯直径一般为 8~10um ，多模光纤纤芯直径为 50~80 um ，光纤包层直径一般为 125 um 。 4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。 5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。 7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。 8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和 后置放大器。 10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。 11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。 12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器 和光放大器两种 1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。 A．ATC B．AGC C．APC D．ADC 2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 4、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( A ) A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用 5、STM－4每秒可传输的帧数是( D ) A.1000 B.2000 C.4000 D.8000 6、STM-N一帧的字节数是( C )。 A.2709 B.274N9 C.270N9 D.261N9 7、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。 A.光衰减器 B.光隔离器 C.光耦合器 D.光纤连接器 8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和色散 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 9、下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A.具有全世界统一的接口标准 B.大量运用软件进行系统配置的管理 C.复用映射结构灵活 D.指针调整技术降低了设备复杂性 10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ） A.折射 B.在包层折射边界上的全内反射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 三、简答题（20分） 1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。（9分） 1、在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快返回到E2，若输入的信号光的光子能量等于E 2和E1之间能量差，则电子从E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信号被放大。 2、光纤通信有哪些优点？（6分） 2、①传输衰减小，传输距离长。 ②频带宽，通信容量大。 ③抗电磁干扰，传输质量好。 ④体积小、重量轻、便于施工。 ⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保 ⑥易碎不易接续。 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？（5分） 3、当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数α表示。 （dB/km）（3分） 损耗产生的主要原因是光纤材料的吸收、散射作用和光纤在使用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。（2分） 一、填空题(每空格0.5分，40空格共20分) 1、光纤通信系统按光纤的模式可分为_______和_______通信系统。 答案：单模光纤、多模光纤 2、光纤通信是以_______为载频，以_______为传输媒质的一种通信方式。 答案：光波、光导纤维 3、本地传输网采用的主要传送技术有_______、_______、_______等。 答案：SDH、PDH、微波 4、对于4 节点STM－4 二纤环，若为双向复用段倒环，环的最大可保护的业务容量为_______ 个E1 信号。 答案：504 5、传输设备使用标称电压________伏。 答案：–48V 6、传输设备接地应该_____极接地。 答案：正(或+) 7、STM－N 帧中再生段DCC 的传输速率为_____；复用段DCC 的传输速率为_____。 答案：192kb/s、576kb/s 8、在主从同步数字网中，从站时钟通常有_____、_____、_____三种工作模式。 答案：锁定上级时钟模式、保持模式、自由振荡模式。 9、SDH的四种开销分别是：（再生段）开销、（复用段）开销、（高阶通道）开销、（低阶通道）开销。 10、目前联通本地网广泛使用光纤的种类为（G.652）常规单模光纤，在1550nm 处实际的衰减为（≤0.3）dB/km。G.655光纤为（非零色散）光纤，将零色散点移到（1570）nm附近，适用开通DWDM系统。 11、根据维护过程中不同阶段的不同要求。维护限值可分为四种为（投入业务）限值、（维护）限值、（修复）限值、（不可接受退出业务和恢复业务）限值。 12、4、SDH网络管理结构目前实际运用可以分为（网元层NE）（网元管理层EM）（网络管理层NM）三层。 13、SDH系统的VC-12通道的在线监测采用的方式是（BIP-2）。 14、在SDH传输系统中，指针的调整会引起（抖动）。 15、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用(1310 nm)波长，长距离通信宜选用(1550 nm)波长。 16、2Mb/s 速率DDF连接器有(75/75欧姆)不平衡式和(120/1120欧姆)平衡式两种类型。 17、某光接口的类型为S-4.1，其含义为(短距离，速率为622Mb/s，传输光波长为1310nm,G652光纤)。 18、2Mbit/s速率通信电缆的允许哀耗dB， 参考答案：6dB。 19、计算中继电缆的允许传输长度公式。 参考答案： 电缆衰减常数架的插入损耗 电缆衰减－ 设备端到端之间的允许DDF； 20、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用nm工作波长，长距离通信宜选用nm工作波长。 参考答案：1310nm、1550nm。 光纤通信基础复习题 及答案 光纤通信基础复习题 1．光通信的发展大致经历几个阶段？ 光通信的发展大致经历如下三个阶段 可视光通信阶段：我国古代的烽火台，近代战争中的信号弹、信号树，舰船使用的灯塔、灯光信号、旗语等，都属于可视光通信。 大气激光通信阶段：光通信技术的发展应该说始于激光器的诞生。1960年美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，使人们开始对激光大气通信进行研究。激光大气通信是将地球周围的大气层作为传输介质，这一点与可视光通信相同。但是，激光在大气层中传输会被严重的吸收并产生严重的色散作用，而且，还易受天气变化的影响。使得激光大气通信在通信距离、稳定性及可靠性等方面受到限制。 光纤通信阶段：早在1950年，就有人对光在光纤中的传播问题开始了理论研究。1951年发明了医用光导纤维。但是，那时的光纤损耗太大，达到1000 dB/km，即一般的光源在光纤中只能传输几厘米。用于长距离的光纤通信几乎是不可能。1970年，美国康宁公司果然研制出了损耗为20dB/km的光纤，使光纤远距离通信成为可能。自此，光纤通信技术研究开发工作获得长足进步，目前，光纤的损耗已达到0.5dB/km（1.3μm）0.2dB/km（1.55μm）的水平。 2. 光纤通信技术的发展大致经历几个阶段？ 第一阶段（1966～1976）为开发时期. 波长: λ= 0.85um, 光纤种类: 多模石英光纤, 通信速率: 34～45Mb/s, 中继距离: 10km. 第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期. 波长: λ= 1.30um, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 140～565Mb/s, 一 填空题 1光波属于电磁波范畴,包括可见光、红外线和紫外线. 2.目前实用通信光纤的基础材料是 二氧化硅 . 3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波的光纤数字通信系统. 4.光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。 5.光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号。 6.目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm 波长区，对应频率为 167~375THz 7.目前光纤通信的三个实用窗口为0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。 8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为横电磁波。 9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。 10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为横磁波。 11. 光纤损耗的单位是dB/km 。 12. 单位长度光纤传输带宽的单位是MHz .km 。 13. 光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN ）和雪崩光电二极管（APD ）。 14.光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD ）或半导体发光二极管（LED ）。 15.光纤纤芯的折射率n 1大于包层折射率n 2。 16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。 17.按照纤芯中传输模式的多少来划分，光纤可分为单模光纤和多模光纤。 18. 单模光纤的纤芯直径约为4～10μm 。 19. 多模光纤的纤芯直径约为50μm 。 20.光缆的结构可分为缆芯、加强元件和护层三大部分。 21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和色散。 22.光纤损耗包括：光纤本身的损耗，光纤与光源的耦合损耗，光纤之间的连接损耗等。 23.色散的大小用时延差来表示。 24.色散的程度用时延差来表示，时延差越大，色散就会越严重。 25.时延差的单位是ps/km.nm 。 26.单模光纤中的色散不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。 27.光纤通信系统中，误码性能和抖动性能是传输性能中的两个主要指标． 28.抖动的程度原则上可以用时间、相位、数字周期来表示，现在多数情况是用数字周期表示． 29.抖动容限可分为输入抖动容限和输出抖动容限． 30. 掺铒光纤放大器的英文缩写是EDFA 。 31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n 1是随半径r 变化的，因此子午线是曲线。 32.渐变型光纤靠折射原理将子午线限制在芯子中，沿轴线传输。 33.弱导波光纤中的光线几乎与光纤轴平行。 34.弱导波光纤中的光波是近似的横电磁波。 35.在阶跃型光纤中，不论是子午线还是斜射线，都是根据全反射原理，使光波在芯子和包层的界面上全反射，而把光波限制在芯子中向前传播的。 36.导波传输常数的变化范围 。 37.当 时，电磁场能量不能有效地封闭在纤芯中，而向包层辐射，这种状态0201k n k n β<<02k n β=光纤通信 模拟试题 J
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