光纖期末考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種光纖適用于長(zhǎng)距離、高速率的通信系統(tǒng)？（）A.多模光纖B.單模光纖C.漸變型多模光纖D.階躍型多模光纖答案：B。單模光纖的芯徑很細(xì)，只能傳輸一種模式的光，其色散小，適用于長(zhǎng)距離、高速率的通信系統(tǒng)；多模光纖可傳輸多種模式的光，色散較大，一般用于短距離通信。2.光纖的主要成分是（）A.銅B.鋁C.石英D.塑料答案：C。光纖的主要成分是二氧化硅，也就是石英。3.光纖中光信號(hào)的傳輸是基于（）原理。A.光的折射B.光的反射C.光的全反射D.光的散射答案：C。當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射，光纖就是利用光的全反射原理來(lái)傳輸光信號(hào)的。4.光纖的損耗主要由（）引起。A.吸收損耗和散射損耗B.彎曲損耗和連接損耗C.色散損耗和偏振損耗D.以上都是答案：D。光纖的損耗包括吸收損耗（如材料吸收光能量）、散射損耗（瑞利散射等）、彎曲損耗（光纖彎曲時(shí)光泄露）、連接損耗（光纖連接不完美）、色散損耗（不同頻率光傳輸速度不同）和偏振損耗等。5.以下關(guān)于光纖帶寬的說(shuō)法正確的是（）A.多模光纖帶寬比單模光纖寬B.光纖帶寬與傳輸距離無(wú)關(guān)C.光纖帶寬越寬，可傳輸?shù)男盘?hào)速率越高D.光纖帶寬只取決于光纖的材料答案：C。光纖帶寬越寬，能夠容納的頻率范圍越廣，可傳輸?shù)男盘?hào)速率就越高；單模光纖帶寬比多模光纖寬；光纖帶寬與傳輸距離有關(guān)，距離越長(zhǎng)，帶寬會(huì)受到一定影響；光纖帶寬不僅取決于材料，還與結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。6.光纖的數(shù)值孔徑（NA）反映了（）A.光纖的彎曲能力B.光纖的帶寬大小C.光纖的集光能力D.光纖的損耗大小答案：C。數(shù)值孔徑反映了光纖收集和傳輸光的能力，即集光能力。7.常用的光纖連接器類型中，（）具有插入損耗小、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。A.FC型B.SC型C.ST型D.LC型答案：B。SC型光纖連接器采用插拔式結(jié)構(gòu)，具有插入損耗小、重復(fù)性好、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。8.光纖熔接時(shí)，為了保證熔接質(zhì)量，需要對(duì)光纖進(jìn)行（）處理。A.切割B.涂覆C.著色D.絞合答案：A。光纖熔接前需要對(duì)光纖進(jìn)行切割，使光纖端面平整光滑，以保證熔接時(shí)光信號(hào)的傳輸質(zhì)量。9.光纖通信系統(tǒng)中，光發(fā)射機(jī)的主要作用是（）A.將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)B.將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)C.放大光信號(hào)D.對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制答案：A。光發(fā)射機(jī)的主要功能是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以便在光纖中傳輸。10.以下哪種因素不會(huì)影響光纖的傳輸性能？（）A.環(huán)境溫度B.光纖的長(zhǎng)度C.光纖的顏色D.光纖的彎曲半徑答案：C。環(huán)境溫度會(huì)影響光纖的材料特性，從而影響傳輸性能；光纖長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減增加；光纖彎曲半徑過(guò)小會(huì)引起彎曲損耗，影響傳輸性能；而光纖的顏色只是為了便于識(shí)別，不會(huì)影響其傳輸性能。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.光纖的色散主要包括（）A.模式色散B.材料色散C.波導(dǎo)色散D.偏振模色散答案：ABCD。模式色散主要存在于多模光纖中，不同模式的光傳輸速度不同；材料色散是由于光纖材料對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射率不同引起的；波導(dǎo)色散與光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有關(guān)；偏振模色散是由于光纖中不同偏振態(tài)的光傳輸速度不同導(dǎo)致的。2.光纖通信系統(tǒng)的基本組成部分包括（）A.光發(fā)射機(jī)B.光纖C.光接收機(jī)D.中繼器答案：ABCD。光發(fā)射機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光纖是光信號(hào)的傳輸介質(zhì)；光接收機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；中繼器用于補(bǔ)償光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減和失真，保證信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。3.以下屬于光纖的優(yōu)點(diǎn)的有（）A.傳輸容量大B.抗干擾能力強(qiáng)C.重量輕D.保密性好答案：ABCD。光纖傳輸容量大，可同時(shí)傳輸大量信息；抗干擾能力強(qiáng)，不受電磁干擾；重量輕，便于鋪設(shè)和安裝；光信號(hào)在光纖中傳輸，不易泄露，保密性好。4.光纖熔接的質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)主要有（）A.熔接損耗B.熔接處的外觀C.熔接處的抗拉強(qiáng)度D.熔接時(shí)間答案：ABC。熔接損耗是衡量熔接質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，損耗越小越好；熔接處的外觀應(yīng)平整、光滑，無(wú)氣泡等缺陷；熔接處的抗拉強(qiáng)度也需要滿足一定要求，以保證在實(shí)際使用中不會(huì)因外力而斷裂；熔接時(shí)間主要影響工作效率，不是評(píng)估熔接質(zhì)量的主要指標(biāo)。5.光纖涂覆層的作用有（）A.保護(hù)光纖B.增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度C.改善光纖的傳輸性能D.便于光纖的識(shí)別答案：AB。光纖涂覆層可以保護(hù)光纖免受外界環(huán)境的損傷，同時(shí)增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度；涂覆層對(duì)光纖的傳輸性能沒(méi)有直接影響；便于光纖識(shí)別的是著色層，而不是涂覆層。三、判斷題（每題2分，共10分）1.單模光纖只能傳輸一種波長(zhǎng)的光。（）答案：錯(cuò)誤。單模光纖是指只能傳輸一種模式的光，而不是一種波長(zhǎng)的光，它可以傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。2.光纖的損耗隨著波長(zhǎng)的增加而一直增大。（）答案：錯(cuò)誤。光纖的損耗與波長(zhǎng)有關(guān)，但不是隨著波長(zhǎng)增加一直增大，在1.31μm和1.55μm附近存在低損耗窗口。3.光纖連接器的插入損耗越小，說(shuō)明其連接性能越好。（）答案：正確。插入損耗是衡量光纖連接器連接性能的重要指標(biāo)，插入損耗越小，光信號(hào)在連接點(diǎn)的損失越小，連接性能越好。4.光接收機(jī)的靈敏度越高，說(shuō)明其接收微弱光信號(hào)的能力越強(qiáng)。（）答案：正確。光接收機(jī)靈敏度是指在保證一定誤碼率的情況下，光接收機(jī)能夠接收的最小光功率，靈敏度越高，能接收的微弱光信號(hào)能力越強(qiáng)。5.光纖的數(shù)值孔徑越大，光纖的集光能力越弱。（）答案：錯(cuò)誤。數(shù)值孔徑越大，光纖能夠收集和傳輸?shù)墓庠蕉?，集光能力越?qiáng)。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述光纖的結(jié)構(gòu)及各部分的作用。答：光纖一般由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。纖芯：位于光纖的中心部位，是光信號(hào)的傳輸通道。纖芯的折射率較高，光信號(hào)在其中通過(guò)全反射原理進(jìn)行傳輸。包層：包層圍繞在纖芯周圍，其折射率低于纖芯。它的主要作用是使光信號(hào)限制在纖芯內(nèi)傳輸，保證光信號(hào)的有效傳輸，同時(shí)也起到保護(hù)纖芯的作用。涂覆層：涂覆在包層外面，通常由塑料等材料制成。涂覆層的作用是保護(hù)光纖免受外界機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性，提高光纖的使用壽命。2.說(shuō)明光纖熔接的基本步驟。答：光纖熔接的基本步驟如下：準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備好熔接機(jī)、切割刀、光纖剝線鉗等工具，選擇合適的熔接參數(shù)。去除涂覆層：使用光纖剝線鉗剝?nèi)ス饫w的涂覆層，長(zhǎng)度一般為35cm，然后用酒精棉球擦拭光纖，去除表面的雜質(zhì)和油污。切割光纖：使用切割刀對(duì)光纖進(jìn)行切割，使光纖端面平整光滑，切割長(zhǎng)度根據(jù)熔接機(jī)的要求確定。放入熔接機(jī)：將切割好的兩根光纖分別放入熔接機(jī)的V形槽中，調(diào)整光纖的位置，使兩根光纖對(duì)準(zhǔn)。熔接操作：?jiǎn)?dòng)熔接機(jī)，熔接機(jī)自動(dòng)對(duì)光纖進(jìn)行放電熔接，熔接過(guò)程中會(huì)顯示熔接損耗等參數(shù)。熔接質(zhì)量檢查：熔接完成后，檢查熔接處的外觀和熔接損耗。如果熔接損耗過(guò)大，需要重新進(jìn)行熔接。保護(hù)熔接部位：使用熱縮套管對(duì)熔接部位進(jìn)行保護(hù)，將熱縮套管套在熔接處，用加熱器加熱，使熱縮套管收縮并牢固地固定在熔接部位。3.分析光纖通信系統(tǒng)中光接收機(jī)的主要功能和組成部分。答：光接收機(jī)的主要功能是將光纖中傳輸過(guò)來(lái)的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、整形和再生，恢復(fù)出原始的電信號(hào)。光接收機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成：光電探測(cè)器：其作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，常用的光電探測(cè)器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。前置放大器：對(duì)光電探測(cè)器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行初步放大，提高信號(hào)的幅度，同時(shí)要盡量減少噪聲的引入。主放大器：進(jìn)一步放大前置放大器輸出的信號(hào)，使其達(dá)到后續(xù)處理電路所需的幅度。均衡器：對(duì)放大后的電信號(hào)進(jìn)行均衡處理，補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的失真和畸變，使信號(hào)波形符合要求。判決再生電路：對(duì)均衡后的信號(hào)進(jìn)行判決和再生，恢復(fù)出原始的數(shù)字信號(hào)，消除噪聲和干擾的影響。時(shí)鐘提取電路：從接收到的信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)，用于同步判決再生電路的工作。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知某單模光纖在1550nm波長(zhǎng)處的損耗系數(shù)為0.2dB/km，若要保證光信號(hào)在光纖中傳輸50km后的功率衰減不超過(guò)10dB，問(wèn)光發(fā)射機(jī)的輸出光功率至少應(yīng)為多少dBm（假設(shè)光接收機(jī)的靈敏度為30dBm）？解：根據(jù)光纖損耗公式$L=\alpha\timesL_f$（其中$L$為總損耗，$\alpha$為損耗系數(shù)，$L_f$為光纖長(zhǎng)度），可得該光纖50km的損耗為：$L=0.2dB/km\times50km=10dB$因?yàn)楣饨邮諜C(jī)的靈敏度為30dBm，要保證光信號(hào)能被接收機(jī)正常接收，光發(fā)射機(jī)輸出光功率$P_{out}$應(yīng)滿足：$P_{out}-L\geqP_{in}$（$P_{in}$為光接收機(jī)靈敏度）即$P_{out}-10dB\geq30dBm$所以$P_{out}\geq30dBm+10dB=-20dBm$故光發(fā)射機(jī)的輸出光功率至少應(yīng)為20dBm。2.某多模光纖的數(shù)值孔徑$NA=0.2$，纖芯折射率$n_1=1.48$，求包層的折射率$n_2$。解：根據(jù)數(shù)值孔徑的計(jì)算公式$NA=\s