光纖通信技術(shù)考試題庫(kù)及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.光纖的基本結(jié)構(gòu)中，決定光信號(hào)傳輸路徑的關(guān)鍵部分是（）A.涂覆層B.包層C.纖芯D.護(hù)套答案：C2.單模光纖與多模光纖的主要區(qū)別在于（）A.纖芯折射率不同B.纖芯直徑不同C.包層材料不同D.工作波長(zhǎng)不同答案：B（單模纖芯直徑約8-10μm，多模約50/62.5μm）3.光纖中引起信號(hào)衰減的主要原因不包括（）A.材料吸收B.瑞利散射C.模式色散D.彎曲損耗答案：C（色散影響信號(hào)畸變，非衰減）4.下列光源中，更適合高速長(zhǎng)距離光纖通信的是（）A.發(fā)光二極管（LED）B.半導(dǎo)體激光器（LD）C.熒光燈D.白熾燈答案：B（LD單色性好、譜寬窄，適合高速傳輸）5.光纖的數(shù)值孔徑（NA）計(jì)算公式為（）A.NA=√(n?2-n?2)B.NA=n?/n?C.NA=Δn/n?D.NA=λ/(2πa√(n?2-n?2))答案：A6.1550nm窗口成為光纖通信主要工作波段的原因是（）A.色散最小B.損耗最小C.纖芯直徑最大D.易于調(diào)制答案：B（1550nm損耗約0.2dB/km，為最低損耗窗口）7.光放大器EDFA的工作波長(zhǎng)主要覆蓋（）A.850nmB.1310nmC.1550nmD.1625nm答案：C8.光纖色散會(huì)導(dǎo)致（）A.信號(hào)幅度衰減B.脈沖展寬C.非線(xiàn)性效應(yīng)增強(qiáng)D.模式數(shù)量減少答案：B9.波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的核心是利用（）A.不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在光纖中獨(dú)立傳輸B.不同模式的光信號(hào)在光纖中獨(dú)立傳輸C.時(shí)分復(fù)用原理D.頻分復(fù)用原理答案：A10.光接收機(jī)中，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的關(guān)鍵器件是（）A.光放大器B.光調(diào)制器C.光檢測(cè)器D.光隔離器答案：C（如PIN光電二極管或APD雪崩二極管）二、填空題（每空1分，共20分）1.光纖的三個(gè)低損耗窗口分別是______nm、______nm和______nm。答案：850、1310、15502.光纖的損耗系數(shù)單位是______，色散系數(shù)單位是______。答案：dB/km、ps/(nm·km)3.單模光纖的截止波長(zhǎng)λc計(jì)算公式為_(kāi)_____，當(dāng)工作波長(zhǎng)______λc時(shí)，光纖僅傳輸基模。答案：λc=2πa√(n?2-n?2)/V?（V?≈2.405）、大于4.半導(dǎo)體激光器（LD）的發(fā)光機(jī)理是______，發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光機(jī)理是______。答案：受激輻射、自發(fā)輻射5.光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)主要包括______、______和四波混頻（FWM）。答案：自相位調(diào)制（SPM）、交叉相位調(diào)制（XPM）6.光接收機(jī)的主要性能指標(biāo)有______、______和動(dòng)態(tài)范圍。答案：靈敏度、誤碼率7.色散位移光纖（DSF）通過(guò)調(diào)整______，將零色散點(diǎn)從1310nm移至______nm。答案：光纖折射率分布、15508.光放大器EDFA的核心材料是______，其增益帶寬約為_(kāi)_____nm。答案：摻鉺光纖（EDF）、35（1530-1565nm）9.光纖熔接的關(guān)鍵步驟包括______、______和熔接損耗監(jiān)測(cè)。答案：光纖端面制備、對(duì)準(zhǔn)10.光調(diào)制方式分為_(kāi)_____調(diào)制和______調(diào)制，其中高速系統(tǒng)常用______調(diào)制。答案：內(nèi)（直接）、外、外三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述單模光纖與多模光纖的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。答案：?jiǎn)文９饫w纖芯細(xì)（8-10μm），僅傳輸基模，色散?。ㄖ饕獮椴牧仙ⅲ?，適合長(zhǎng)距離、高速率傳輸（如骨干網(wǎng)）；多模光纖纖芯粗（50/62.5μm），支持多模式傳輸，色散大（模式色散為主），適合短距離、低速率場(chǎng)景（如局域網(wǎng)、室內(nèi)布線(xiàn)）。2.光纖損耗的主要來(lái)源有哪些？如何降低損耗？答案：主要來(lái)源：①材料吸收（本征吸收、雜質(zhì)吸收）；②散射損耗（瑞利散射、米氏散射）；③彎曲損耗（微彎、宏彎）。降低方法：提純光纖材料（減少OH?離子等雜質(zhì)）、優(yōu)化折射率分布（減少散射）、規(guī)范施工（避免過(guò)度彎曲）。3.比較半導(dǎo)體激光器（LD）與發(fā)光二極管（LED）的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：LD優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)紊院茫ㄗV寬<1nm）、方向性強(qiáng)、輸出功率高、調(diào)制速率快（>10Gbps）；缺點(diǎn)：溫度敏感、成本高、需溫控和光反饋。LED優(yōu)點(diǎn)：成本低、壽命長(zhǎng)、溫度穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)：譜寬較寬（50-100nm）、方向性差、調(diào)制速率低（<1Gbps）。4.色散對(duì)光纖通信系統(tǒng)的影響是什么？如何補(bǔ)償色散？答案：影響：不同波長(zhǎng)/模式的光信號(hào)傳輸速度不同，導(dǎo)致脈沖展寬，限制系統(tǒng)傳輸速率和距離。補(bǔ)償方法：①使用色散補(bǔ)償光纖（DCF，負(fù)色散特性）；②啁啾光纖光柵（CFBG）；③電子色散補(bǔ)償（EDC）；④相干檢測(cè)+數(shù)字信號(hào)處理（DSP）。5.簡(jiǎn)述波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的工作原理及優(yōu)勢(shì)。答案：原理：將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)（λ?,λ?,…,λ?）復(fù)用至同一根光纖傳輸，接收端通過(guò)波分解復(fù)用器分離各波長(zhǎng)信號(hào)。優(yōu)勢(shì)：①大幅提升光纖容量（單纖容量可達(dá)Tb/s級(jí)）；②透明傳輸（支持不同速率、協(xié)議的信號(hào)）；③擴(kuò)容靈活（新增波長(zhǎng)即可）；④降低成本（減少光纖和設(shè)備數(shù)量）。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某單模光纖的纖芯折射率n?=1.465，包層折射率n?=1.460，纖芯半徑a=4μm，計(jì)算其數(shù)值孔徑（NA）和截止波長(zhǎng)λc（V?取2.405）。解：NA=√(n?2-n?2)=√(1.4652-1.4602)=√[(1.465-1.460)(1.465+1.460)]=√(0.005×2.925)=√0.014625≈0.121λc=2πa·NA/V?=2×3.14×4μm×0.121/2.405≈(25.12×0.121)/2.405≈3.04/2.405≈1.264μm答案：NA≈0.121，λc≈1.264μm2.一段100km的光纖鏈路，發(fā)射光功率為-3dBm，接收靈敏度為-30dBm，光纖損耗系數(shù)為0.25dB/km，連接器損耗為2dB（發(fā)射端和接收端各1dB），計(jì)算系統(tǒng)余量是否滿(mǎn)足要求。解：總損耗=光纖損耗+連接器損耗=0.25dB/km×100km+2dB=25dB+2dB=27dB接收光功率=發(fā)射功率-總損耗=-3dBm-27dB=-30dBm系統(tǒng)余量=接收光功率-接收靈敏度=(-30dBm)-(-30dBm)=0dB結(jié)論：余量為0dB，剛好滿(mǎn)足要求（實(shí)際工程中通常需≥3dB余量，此處理論計(jì)算剛好達(dá)標(biāo)）。3.某光纖的色散系數(shù)D=17ps/(nm·km)，傳輸信號(hào)的譜寬Δλ=0.5nm，傳輸距離L=80km，計(jì)算色散導(dǎo)致的脈沖展寬Δτ。若系統(tǒng)要求脈沖展寬不超過(guò)碼元周期的10%，當(dāng)傳輸速率為10Gbps時(shí)（碼元周期T=1/10Gbps=0.1ns），是否滿(mǎn)足要求？解：Δτ=|D|·Δλ·L=17ps/(nm·km)×0.5nm×80km=17×0.5×80=680ps=0.68ns允許最大展寬=10%×T=0.1×0.1ns=0.01ns由于0.68ns>0.01ns，不滿(mǎn)足要求。需采取色散補(bǔ)償措施。五、綜合分析題（10分）某光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：傳輸速率10Gbps，距離100km，工作波長(zhǎng)1550nm，光纖損耗0.2dB/km，色散系數(shù)17ps/(nm·km)，光源譜寬0.8nm，光接收機(jī)靈敏度-32dBm，發(fā)射光功率3dBm。請(qǐng)分析：（1）系統(tǒng)損耗是否滿(mǎn)足？（2）色散是否受限？（3）若不滿(mǎn)足，可采取哪些改進(jìn)措施？解：（1）損耗計(jì)算：總損耗=0.2dB/km×100km=20dB（假設(shè)無(wú)連接器損耗）接收光功率=3dBm-20dB=-17dBm-17dBm>-32dBm（靈敏度），損耗滿(mǎn)足。（2）色散導(dǎo)致脈沖展寬Δτ=17×0.8×100=1360