承诺：我将严格遵守考场纪律，知道考试违纪、作弊的严重性，还知道请他人代考或代他人考者将被开除学籍和因作弊受到记过及以上处分将不授予学士学位，愿承担由此引起的一切后果。 华东交通大学2008—2009学年第一学期考试卷
专业 班级 学号 学生签名： 试卷编号： （A）卷
光纤通信 课程 课程类别：必修
开卷(范围)（√）：教材 考试日期： 12月8日 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 累分人题分 10 10 20 20 20 20 得分 100 签名
考生注意事项：1、本试卷共 7 页，总分 100 分，考试时间 120 分钟。
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、填空题(每空1分，共10分)
得分 评阅人 1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1.31 μm和1.55μm。 2.零色散位移光纤是指工作波长为 1.55μm的单模光纤，在该波长上可以获得最低损耗和最小色散。
3.随着半导体激光器温度的上升，其输出功率会 降低 。
4.半导体激光器中光学谐振腔的作用是提供必要的光反馈以及进行 频率选择 。 5.雪崩光电二极管具有___雪崩__效应，使光电流在二极管的内部就获得了倍增。 6.目前研制的光放大器可分为 半导体光放大器 和 光纤放大器 两类。 7.EDFA噪声系数的定义式为 放大器输入的信噪比/放大器的输入信噪比 。 8. EDFA中光耦合器的主要作用是将 输入光信号 和 原泵浦光 混合起来。 9.眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响。
10.光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是自发辐射、受激吸收 和 受激辐射 。
二、单项选择题 (每题1分，共10分)
1.为了使雪崩光电二极管正常工作，在其P－N结上应加（D） A.高正向偏压 B.低正向偏压 C.低反向偏压 D.高反向偏压 2.不属于无源光器件的是（B） ．．．A.光定向耦合器
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得分 评阅人 B.半导体激光器
C.光纤连接器
3.阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（C）
D.光衰减器
A.n1?n2 B.a2? C.n12? D.an1?n2 4.EDFA的泵浦光源的典型工作波长为（B）
A.850 nm B.980 nm C.1310 nm D.1550 nm 5.半导体激光二极管(LD)的一个缺点是（B） A．光谱较宽
B．温度特性较差
C．与光纤的耦合效率较低 D．平均发光功率较小 6.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( D ) A．高增益
C．低增益、低噪声 7.不属于影响接收灵敏度的因素是（A） ．．．A.光发送消光比 C.平均发送光功率
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B．低噪声
D．高增益、低噪声 B.光电检测器的响应度 D.光接收噪声
8.已知某Si-PIN光电二极管的响应度R0＝0.5 A/W，一个光子的能量为2.24×10－
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％ 9.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（C）
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 10.光纤色散系数的单位为（C）
A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm·km D.nm/ps·km
三、名词解释(每题4分，共20分)
1.SCM
得分 评阅人 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。
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。
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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差别就越悬殊；要实现光放大过程，必须满足N2>>N1，而这种分布显然是违背玻耳兹曼分布规律的，将N2>>N1 这种分布方式称为粒子数反转。
5.阈值
当受激发射使腔体得到的放大增益等于腔体损耗时 满足受激发射使腔体得到的增益 = 腔体损耗
四、简答题(每题4分，共20分)
1. 什么是半导体材料的光电效应？
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，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即产生光生截流子，这种现象称为半导体材料的光电效应。
得分 评阅人 答：当光照射到半导体的P-N结上是，若光子能量足够大，则半
2.激光器谐振腔内激光振荡是如何产生的？
3.什么是正色散，什么是负色散，并阐述色散补偿技术的原理。
短波长的光（紫光/ 高频）比长波长的光（红光/ 低频）传播速度快叫正色散 短波长的光（紫光/ 高频）比长波长的光（红光/ 低频）传播速度慢叫负色散
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4.光纤通信系统对光发射机有哪些要求？
（1）偏置电流和调制电流大小的选择：足够的光脉冲幅度，减小光源负担，避开可能发生自脉动的区域
（2）激光器的调制电路：快的开关速度，保持良好的电流脉冲波形
（3）激光器的控制电路：温度变化和器件老化对激光器的影响，自动温度控制电路（ATC），自动光功率控制电路（APC）。
5.光纤通信系统的总脉冲上升时间由哪些上升时间构成?
光纤通信系统的总上升时间Tr由光发射机Ttr、光纤Tf和光接收机Trec三个部分组成。
五、计算与作图题(每题5分，共20分)
1.一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm，全程光纤平均接头损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传输距离为70 km。 求：（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？
（2）若要求系统允许的最大接收功率为－10 dBm，则光接收机的动态范围至少应取多少？
得分 评阅人
2.画出用数字信号对LD直接调制的原理图。
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激P光器P-I曲线输出功率PthIthI驱动电流输入电脉冲输出光脉冲t 3.假如移动交换中心（MSC）信号占用一个波长信道，设计一个点到点WDM系
统的构成框图。
?1光G.652或G.655光放光纤大器光纤光解OA复EDFA用E/OMSC信道2信道NE/OE/OE/O?1?2?N...O/EO/EO/EMSC信道2信道N?2...复?N用:代表光发射机
4.假如要测量光接收机的灵敏度，试画出测量示意图。
光发送机光纤可变光衰减器光纤光接收机误码仪伪随机码发生器光功率计 六、综合设计题(共20分)
设计一个同时传送三种不同业务信道的系统，它们是声音、视频和数据。线路长10km，声音带宽4KHz，视频带宽4.5MHz，NRZ数据速率10Mb/s，要求声音SNR大于25dB，数据BER≤10-9。 要求进行如下设计：
（1）光源及工作波长；（2分） （2）光电探测器；（2分） （3）光纤类型；（2分）
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得分 评阅人 （4）系统制式；（2分） （5）调制方式；（2分） （6）系统拓扑结构；（2分） （7）中继方式；（2分） （8）功率预算；（2分） （9）带宽预算；（2分） （10）系统评价。（2分）
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2008-光纤通信A卷-答案 - 图文
