通信级光纤通信参考答案评分标准.doc

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　　　　　　　试题参考答案及评分标准

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考试科目: 　　　　光纤通信 　考试方法: 　闭卷 　　　　试卷类型: 　 A 　
学院: 　物理与电子信息学院　专业: 　通信工程　　班级: 　08　 学期: 　　—　　年第　2　学期
一、 单项选择题（每小题1分, 1×10分＝20分）
1—5.BBDDA 6—10 ACBBB
二、 简答题(每小题5分, 共40分)
1、 答: 模间色散, 波长色散, 极化色散。模间色散是因为以小于光纤接收角进入光纤中子午光线都能够在光纤中传输, 而这些光线所走路径不一样, 这些光线之间将出现色散。在单模光纤中, 因为没有模间色散, 与波长相关色散, 叫做波长色散, 它包含与纤芯和包层折射率随波长改变及在其中传输能量相关材料色散系数; 与光纤中导波传输常数随波长改变特征相关波导色散系数以及既与光纤中导波传输常数随波长改变特征相关, 又与折射率差值随波长改变相关折射率分布色散系数, 极化色散是因为在非理想光纤中, 光纤横截面形状及折射率分布不均匀对称造成色散。极化色散是模间色散一个。
2、 答: 当窄线宽脉冲激光束在光纤介质中传输时能够出现受激布里渊散射、 受激拉曼散射、 自相位调制; 当输入激光线宽很宽时, 还会出现四波混频、 相互位调制等非线性现象。受激布里渊散射关键将引发光信号功率衰减, 其后向散射对光发射机组成危害。受激布里渊散射频移较小, 信号光光谱线宽度远远大于散射光谱线宽度, 信道串扰问题不予考虑; 受激拉曼散射在单信道通信中会造成信号光功率附加衰减, 同时因为泵浦脉冲与其产生斯托克斯脉冲相互错位, 假如在接收端不加光滤波器对斯托克斯脉冲抑制话, 将会造成码间串扰。在多信道系统中将造成各信道之间能量转换, 产生信道串扰。另外, SRS在通信中SRS含有增益特征, 而且能够在光纤中积累, 所以这种效应可被利用制作成光纤放大器。SRS光纤放大器含有很宽增益谱宽, 可用于宽光谱波分复用光纤通信系统中。
3、 答: 光纤光栅制作纵向写入法, 这种方法制作光纤光栅中心反射波长与写入波长相同, 因为可用光源极少, 限制了它应用, 现在通常不再采取。横向写入法是现在普遍采取光纤光栅制作方法, 即光从光纤侧面照射来改变折射率分布, 这种方法增加了光栅写入自由度, 能够制作不一样周期、 不一样长度、 不一样位置及不一样形状光栅。横向写入法关键有双光束干涉法、 相位掩模法和逐点写入法。
双光束干涉法光纤放置于两相干光束干涉场中, 干涉条纹与光纤垂直, 光纤中就会产生光栅周期与干涉条纹周期相同均匀光纤光栅, 缺点是对光源相干性要求较高, 对制造环境要求极严, 反复性差。
相位掩模法对光源相干性要求不高, 而且稳定、 易于准直, 反复性好, 能够简化光纤光栅制作系统。如把光纤与掩模成一定角度放置, 还能够用于制作线性啁啾光栅。这种方法是掩模制作复杂, 每种掩模通常只能制造一个光栅。
逐点写入法是一个非相干写入技术。它利用聚焦光束在光纤上逐点曝光而形成光栅, 每写一个条纹, 光栅移动一定距离, 需用精密机构控制光纤运动位移。经过控制光纤移动, 能够方便地控制光栅周期。这种方法通常见于制造长周期光栅。
4、 光纤光栅应用: 1.色散赔偿 2.EDFA增益平坦 3、 结构全光纤多波长插分复用器 4、 光纤激光器 5、 分布反馈式(DBF)激光器 6.光纤光栅传感器。
与其她技术相比特点有:
色散赔偿: 依据啁啾系数符号可产生正色散和页色散, 而且简单地将光栅滤波器反过来使用就能够改变色散符号, 所以能够对经过光纤系统传输被展宽脉冲惊醒色散赔偿, 已回复其原有形状。
EDFA增益平阻; 因为闪耀光栅中存在反向反射, 实际上更倾向于利用长周期光栅进行增益平坦, 经过选择合适光栅周期使得长周期光栅将一定波长光栅将一定波长光耦合主包层而快速损耗掉, 而且不存在光反射。
分插复用器; 在其它波长信道信号不变前提下, 在波光复用网络节点上能够直接提取或添加一个或多个波道信号, 避免全部光波信号全部分解来进而复就在一起。
光纤激光器; 因为光纤激光器兼容性, 输出稳定性和光谱纯度优于半导体激光器, 有可能替换半导体激光器, 光纤激光器含有较高输出功率, 极窄残害和较窄调谐范围。
分布反馈式激光器; 利用光纤光栅作为半导体激光器内腔反射镜, 能够制造性能优异分布反馈式激光器, 其输出器光线宽窄, 易于光纤系统耦合, 而且光栅加人向拉伸力, 进而控制激光频率和模式, 提供了一个可调谐激光器。

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　　　　　 试题参考答案及评分标准（附页）

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5、 答: 影响耦合效率关键原因是光源发散角和光纤数值孔径。发散角大, 耦合效率低; 数值孔径大, 耦合效率高。另外, 光源发光面和光纤端面尺寸、 形状及二者之间距离都会影响到耦合效率。光源与光纤耦合通常采取两种方法, 即直接耦合与透镜耦合。是将光纤端面直接对准光源发光面进行耦合方法。当光源发光面积大于纤芯面积时, 采取直接耦合方法; 当光源发光面积小于纤芯面积时, 可在光源与光纤之间放置透镜, 使更多发散光线会聚进入光纤来提升耦合效率; 对于发散光束非对称边发光二极管和半导体激光器能够利用圆柱透镜方法, 或者利用大数值孔径自聚焦透镜。单模光纤和半导体激光器耦合采取自聚焦透镜或者在光纤端面用电弧放电形成半球透镜方法。
6、 答: 在高速调制情况下, 半导体激光器会出现电光延迟、 张弛振荡和自脉动等现象。半导体激光器张弛振荡和电光延迟存在限制了信号调制速率应低于张弛振荡频率, 这么才能确保信息传输可靠。电光延迟还会产生码型效应。 “码型效应”特点是, 在脉冲序列中较长连“0”码后出现“1”码, 其脉冲显著变小, 而且连“0”码数目越多, 调制速率越高, 这种效应越显著。自脉动现象在一些注入电流情况下发生, 它出现及振荡频率仅与注入总电流相关。其关键因为激光器内部存在非线性增益而造成, 往往和激光器P―I非线性相关。
7、 答: 数字光接收机中噪声可分为散弹噪声和热噪声两大类。
散弹噪声包含光检测器量子噪声、 暗电流噪声、 漏电流噪声和APD倍增噪声; 热噪声包含负载电阻上热噪声和放大电路中产生噪声。
8、 答: 线路码型应满足条件有: (1)能对中继器进行不中止业务误码检测;(2)降低码流中长连“0”或长连“1”码字 (3)能传输监控、 公务和区间信号;(4)能实现比特序列独立性。
常见码型有分组码 mBnB码 5B6B码使用较为普遍。插入比特码有mB1P码 mB1C码 mB1H码 在光纤通信中, 有时利用电缆传送数字信号, 利用伪双极性码CMI和DMI码
评分标准: 每个题只要答出关键意思均给全分 , 对于答错或丢掉主关键点酌情扣1-2 分
三、 画图题分析题（第1小题, 第2小题各10 分 共20分）
1、

数字光接收机放大均衡输出经峰值检波, 送入运算放大器, 其输出分别控制APD偏置电压和主放大器增益可调部位, 从而形成一个负反馈控制环路, 自动改变数字光接收机放大器增益, 以达成一直保持其输出信号幅度不变程度。其中对APD控制是调整它倍增因子, 它是与主放大器增益同时改变, 在主放大器为最大增益状态工作时, APD则以最好倍增因子工作, 相反则以小于其最好倍增因子工作。自动增益控制范围关键受前置放大器限制, 因为前置放大器增益是不可变。因为主放大器增益改变范围是比较大, 所以它增益能够变小到成为一个衰减器。 对于采取PIN光检测器数字光接收机放大器, 其自动增益控制只对主放大器起作用。
2、

由箝位电路来调制信号Us进入场效应管V2中变为电流is向电容器C充电, 当充电电压超出UR时比较器状态翻转, 然后经过单稳态电路形成等宽脉冲去控制开关管V3导通, 电容器C经过V3放电。等宽脉冲消失后, V3截止, is又对C充电, 进入下一轮循环。这种电容放电式PFM调制器优点是能够取得较高频率调制系数, 从而有利于提升信噪比, 这种调制器调制灵敏度高, 调制线性良好

评分标准: 画正确一个图, 给5分; 正确答出特点给5分。