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光纤通信复习题精华.docx
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第一章
1
用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出?
用光导纤维进行通信最早在
1966
年由英籍华人高锟提出
2
光纤通信有哪些优点?
光纤通信的优点是:
频带宽、传输容量大;
损耗小、中继距离长;
重量轻、体积小;
抗电磁干扰性能好;
泄漏小、保密性好;
节约金属材料,有利于资源合理使用。
3
简述通信网络的份层结构.
光接入
LAN
MSC
POTS
视频
CATV
业务和应用层
网
络
管
电交换/复接层
(SDH/ATM
层)
理
OADM
OXC
OXC
OXC
OADM
光传送/网络层
OADM:
光分插复用
OXC
:
光
º
交叉连接
4
比较光在空气和光纤中传输的速度,哪个传输得快?
光在光纤中传输的速度比在空气中传输得慢,慢
n
倍,
n
是光纤纤芯折射率。
5
简述抗反射膜的工作原理
当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来,除增加耦合损耗外,还会对系统
产生不利的影响,为此需要在器件表面镀一层电介质材料,以便减少反射
6
简述电介质镜的工作原理
电介质镜由数层折射率交替变化的电介质材料组成,从界面上反射的光相长干涉,使反射
光增强,如果层数足够多,波长为 的反射系数接近
1
7
简述分光镜的工作原理
两个三角棱镜
A
和
C
被一层低折射率薄膜
B
分开,此时
A
中的一些光线穿过薄膜
B
进入
C
,
然后从立方棱镜出去。由于
A
镜斜面阻止全反射的作用,导致产生透射光束,因此入射光
束被分成两束。两种光束能量分配的比例取决于薄膜层厚度和它的折射率。
8
说明为什么布拉格衍射的条件是
dsin
m
?
假定入射光束是平行波,因此裂缝变成相干光源。并假定每个裂缝的宽度
a
比把裂缝分开
的距离
d
更小,从两个相邻裂缝以角度
q
发射的光波间的路经差是
d
sin
q
9
说明半波片相位延迟的工作原理
假如
L
是晶体片的厚度,寻常光(o)和非寻常光(e)通过晶体经历的相位变化不同。于
2
π
n
n
L
e
o
NA
n
是出射光束和分量通过相位延迟片产生的相位差是
f
=
p
是半波长延迟
10
说明平面介质波导传输单模光线的条件
波导中有一个允许在其中传输的最大模数。最大模数
m
必须满足等式
A:
m
2
V
等式
B
:
V
2
a
n
2
1
n
2
2
12
V
数也叫
V
参数,或归一化频率,在平面波导中也叫归一化
厚度。对于给定的自由空间波长 ,
V
数取决于波导几何尺寸
(2
a
)
和特性
(
n
和
n
)
。当
1 2
m
0
,
m
2
时,知道
,从式
A
得到
V
(
m
)
/
2
或
/
2
。当
V
2
时,只有
一种模式传输,这就是最低阶模式
m
0
,称这种基模为单模。当
V
/2
时,由式
B
求出
的波长称为波导的截止波长,大于该波长的波导只能传输一个基模。
第二章
1.
用光线光学方法简述多模光纤导光原理。
答
:
当入射角
i
超过临界角
c
(
i
c
)时,没有透射光,只有反射光,这就是多模光
纤波导传输光的原理。
2.
作为信息传输波导,实用光纤有哪两种基本类型?
答:实用光纤有多模光纤和单模光纤。
3.
什么叫多模光纤?什么叫单模光纤?
答:如果光纤只支持一个传导模式,则称该光纤为单模光纤。相反,支持多个传导模式的
光纤称为多模光纤
4.
光纤传输电磁波的条件有哪
2
个?
答:光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外,还需满足传
输过程中的相干加强条件。
5.
造成光纤传输损耗的主要因素有哪些?哪些是可以改善的?最小损耗在什么波长范围
内?
答:引起光纤衰减的原因是光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损耗是
可以改善的。最小损耗在
1.55 m
波段内。
6.
什么是光纤的色散?对通信有何影响?多模光纤的色散由什么色散决定?单模光纤色
散又有什么色散决定?
答:色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时,因群速度不同产生不同的时间延迟引
起的一种物理效应。光信号分量包括发送信号调制和光源谱宽中的频率分量,以及光纤
中的不同模式分量。
多模光纤的色散由模式色散决定,单模光纤色散由色度色散决定。
7.
光纤数值孔径的定义是什么?其物理意义是什么?
答
:
用数值孔径
NA
表示光线的最大入射角
NA
sin
sin
max
max
0
max
(
n
1
时)
0
NA
表示光纤接收和传输光的能力。
NA(
或
max
)
越大,光纤接收光的能力越强,从光源到
光纤的耦合效率越高,纤芯对光能量的束缚越强,光纤抗弯曲性能越好。但
NA
越大,经
光纤传输后产生的输出信号展宽越大,因而限制了信息传输容量。
8.
单模光纤的传输特性用哪几个参数表示?
答:单模光纤的传输特性用衰减、色散和带宽表示。
9.
多模光纤有哪两种?单模光纤又有哪几种?
答:多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。单模光纤有
G.652
光纤、G.653
光纤、G.654
光纤、G.655
光纤、全波光纤和色散补偿光纤。
10.
简述
G.652
光纤、G.653
光纤、G.654
光纤、G.655
光纤和全波光纤的特征
答:G.652
光纤是普通单模光纤,G.653
光纤是色散移位光纤,G.654
光纤是损耗最小光
纤,G.655
光纤是非零色散移位光纤,全波光纤是无水峰光纤,色散补偿光纤是具有负
的大色散光纤。
11.
用后向散射法测量光纤损耗的依据是什么?
瑞利散射光功率与传输光功率成正比。后向散射法就是利用与传输光方向相反的瑞利散射
光功率来确定光纤损耗系数的。
12.从物理概念来看,色散、脉冲展宽和光纤带宽三者之间的关系是什么?
由于光纤色散,光脉冲经光纤传输后使输出脉冲展宽,从而影响到光纤的带宽
13.简述光时域反射计的用途
光时域反射计(OTDR)不仅可以测量光纤损耗系数和光纤长度,而且还可以测量连接器
和熔接头的损耗,观测光纤沿线的均匀性和确定光纤故障点的位置,在工程上获得了广
泛地使用。
13.G.652
光纤在
1.3
um
的损耗是多少?
0.3-0.4
db/km
第三章
1.
2.
3.
连接器和跳线的作用是什么?接头的作用又是什么?
答:连接器是把两个光纤端面结合在一起,以实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的
器件。“跳线”用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连,以构成光纤
传输系统。
接头是把两个光纤端面结合在一起,以实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接。
耦合器的作用是什么?它有哪几种?
答:耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。
简述波导光栅解复用器的工作原理
两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论。所以输出端口与波长有一一对应的
关系,也就是说,由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅(AWG)传输后,依波长
的不同就出现在不同的波导出口上。公式:
2
π
n
L
eff
4. 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用。
答:在由四分之一波长厚的多层介质膜组成的电介质镜中,所有从前后相挨的两个界面
上反射的波都具有相长干涉的特性(相位差为
180
度),经过几层这样的反射后,透射
光强度将很小,而反射系数将达到
1。介质薄膜光滤波器解复用器就是利用光的干涉
效应选择波长。连续反射光在前表面相长干涉复合,在一定的波长范围内产生高能量
的反射光束,在这一范围之外,则反射很小。
5. 对光的调制有哪两种?简述它们的区别。
答:调制有直接调制和外调制两种方式。前者是信号直接调制光源的输出光强;
后者是
信号通过外调制器对连续输出光进行调制。
6. 简述马赫-曾德尔幅度调制器的工作原理
使用对两个波的频率相同但相位不同进行干涉的干涉仪,外加电压引入相位的变化可
以转换为幅度的变化
7. 什么是差分正交相移键控(DQPSK)调制器?
一项被广泛视为
40
Gb/s,乃至串行
100
Gb/s
的先进的调制方式是差分正交相移键控
(DQPSK)。这种调制技术同时调制信号的强度和相位,以尽可能减轻色散的影响。但
DQPSK
调制方式在实现的过程中需要一种
QPSK
光调制器。
8.
9.
什么是偏振复用差分正交相移键控(PM-DQPSK)调制器?
它同时调制信号的偏振和相位,在接收端使用相干检测。
什么是电光效应?
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