2025年光纖通信題庫及答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.光纖通信中，單模光纖的截止波長λc與纖芯半徑a、相對(duì)折射率差Δ的關(guān)系為（）。A.λc∝a√ΔB.λc∝a/√ΔC.λc∝1/(a√Δ)D.λc∝√Δ/a答案：A2.以下哪種損耗屬于光纖的非本征損耗？（）A.紫外吸收損耗B.紅外吸收損耗C.瑞利散射損耗D.雜質(zhì)離子吸收損耗答案：D3.發(fā)光二極管（LED）與激光二極管（LD）的主要區(qū)別在于（）。A.LED基于受激輻射，LD基于自發(fā)輻射B.LED光譜較寬，LD光譜較窄C.LED適用于長距離傳輸，LD適用于短距離D.LED輸出功率更高答案：B4.2025年高速光傳輸系統(tǒng)中，800Gbps速率通常采用的調(diào)制方式是（）。A.直接強(qiáng)度調(diào)制（IM-DD）B.正交相移鍵控（QPSK）C.16進(jìn)制正交幅度調(diào)制（16QAM）D.64進(jìn)制正交幅度調(diào)制（64QAM）答案：D5.摻鉺光纖放大器（EDFA）的最佳泵浦波長為（）。A.850nmB.980nm或1480nmC.1310nmD.1550nm答案：B6.光纖的模式色散主要影響（）。A.單模光纖的傳輸帶寬B.多模光纖的傳輸帶寬C.所有光纖的損耗特性D.光檢測器的響應(yīng)速度答案：B7.光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理基于（）。A.瑞利散射B.受激拉曼散射C.受激布里淵散射D.四波混頻答案：A8.相干光通信相比直接檢測的優(yōu)勢(shì)不包括（）。A.更高的接收靈敏度B.支持更多調(diào)制格式C.無需光放大器D.可同時(shí)解調(diào)幅度、相位和偏振信息答案：C9.光纖到戶（FTTH）中，GPON標(biāo)準(zhǔn)的下行速率最高可達(dá)（）。A.1.25GbpsB.2.5GbpsC.10GbpsD.25Gbps答案：C10.以下哪種光纖非線性效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中不同波長信道間的能量轉(zhuǎn)移？（）A.自相位調(diào)制（SPM）B.交叉相位調(diào)制（XPM）C.受激拉曼散射（SRS）D.四波混頻（FWM）答案：B11.單模光纖的偏振模色散（PMD）主要由（）引起。A.纖芯折射率不均勻B.光纖幾何不對(duì)稱C.材料吸收D.模式耦合答案：B12.光調(diào)制器中，馬赫-曾德爾（M-Z）調(diào)制器的工作原理基于（）。A.電光效應(yīng)B.聲光效應(yīng)C.磁光效應(yīng)D.熱光效應(yīng)答案：A13.2025年新型空芯光纖的主要優(yōu)勢(shì)是（）。A.更低的色散B.更高的非線性系數(shù)C.更小的傳輸延遲D.更寬的工作波長范圍答案：C14.光接收機(jī)的靈敏度定義為（）。A.給定誤碼率下的最小接收光功率B.給定誤碼率下的最大接收光功率C.接收機(jī)的最大輸出電信號(hào)D.接收機(jī)的噪聲功率答案：A15.波分復(fù)用系統(tǒng)中，密集波分復(fù)用（DWDM）的信道間隔通常為（）。A.100GHz或50GHzB.200GHz或400GHzC.1THz或2THzD.10THz以上答案：A16.光纖連接損耗的主要因素不包括（）。A.橫向偏移B.縱向間隙C.光纖涂覆層厚度D.角度傾斜答案：C17.數(shù)字相干接收機(jī)中，DSP（數(shù)字信號(hào)處理）的主要功能不包括（）。A.色散補(bǔ)償B.偏振解復(fù)用C.模式轉(zhuǎn)換D.相位恢復(fù)答案：C18.拉曼光纖放大器（RFA）的增益帶寬主要取決于（）。A.泵浦光功率B.泵浦光波長C.摻鉺光纖長度D.信號(hào)光波長答案：B19.光纖的數(shù)值孔徑（NA）與纖芯折射率n1、包層折射率n2的關(guān)系為（）。A.NA=√(n12-n22)B.NA=n1-n2C.NA=(n1+n2)/2D.NA=λ/(2πa)答案：A20.2025年光傳輸系統(tǒng)中，用于降低非線性效應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)是（）。A.提高發(fā)射功率B.采用高階調(diào)制C.優(yōu)化光纖色散管理D.增加中繼距離答案：C二、填空題（每空1分，共30分）1.光纖的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為______、______和涂覆層。答案：纖芯；包層2.光纖的三個(gè)低損耗窗口波長分別為______nm、______nm和______nm。答案：850；1310；15503.光發(fā)送機(jī)的核心器件是______，光接收機(jī)的核心器件是______。答案：光源（或LD/LED）；光檢測器（或PIN/APD）4.光纖的色散可分為______色散、______色散和波導(dǎo)色散三類。答案：模式；材料5.EDFA的組成包括______、泵浦源和______。答案：摻鉺光纖；光耦合器6.WDM系統(tǒng)中，合波器的功能是______，分波器的功能是______。答案：將不同波長的光信號(hào)合并；將合并的光信號(hào)按波長分離7.光調(diào)制方式分為______調(diào)制和______調(diào)制，其中高速系統(tǒng)通常采用后者。答案：直接；外8.偏振模色散（PMD）的單位是______，其值越大，系統(tǒng)傳輸距離______。答案：ps/√km；越短9.OTDR通過測量______信號(hào)的時(shí)間延遲和強(qiáng)度來定位光纖故障點(diǎn)。答案：后向散射10.相干光通信的檢測方式包括______檢測和______檢測，其中零差檢測無需本地振蕩光頻偏。答案：外差；零差11.硅光子集成技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括______、______和低功耗。答案：高集成度；低成本12.光纖的非線性效應(yīng)主要有自相位調(diào)制（SPM）、交叉相位調(diào)制（XPM）、______和______。答案：四波混頻（FWM）；受激拉曼散射（SRS）13.PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）的典型結(jié)構(gòu)包括______、______和光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）。答案：光線路終端（OLT）；光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）14.2025年高速光傳輸系統(tǒng)中，常用的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)包括______、______和相位噪聲補(bǔ)償。答案：色散補(bǔ)償；偏振解復(fù)用三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述光纖低損耗窗口形成的主要原因。答：光纖的低損耗窗口由材料吸收和散射損耗的最小值決定。在850nm、1310nm和1550nm附近，材料的本征吸收（紫外吸收和紅外吸收）較弱，同時(shí)瑞利散射損耗（與波長四次方成反比）隨波長增加而降低，因此這三個(gè)波段的總損耗最低，形成低損耗窗口。2.單模光纖為何能實(shí)現(xiàn)單模傳輸？答：單模光纖通過設(shè)計(jì)纖芯半徑a、相對(duì)折射率差Δ和工作波長λ，使歸一化頻率V=2πa/λ√(n12-n22)≤2.405（單模截止條件）。此時(shí)光纖中僅能傳輸基模（LP01），高階模因截止而無法傳播，從而實(shí)現(xiàn)單模傳輸。3.EDFA的主要組成部分及其作用是什么？答：EDFA由三部分組成：（1）摻鉺光纖（EDF）：作為增益介質(zhì)，鉺離子在泵浦光激發(fā)下實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；（2）泵浦源（通常為980nm或1480nm激光器）：提供能量使鉺離子躍遷到高能級(jí)；（3）光耦合器：將泵浦光與信號(hào)光耦合進(jìn)入EDF，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。4.色散對(duì)光纖通信系統(tǒng)的影響有哪些？答：色散會(huì)導(dǎo)致光脈沖在傳輸過程中展寬，當(dāng)脈沖展寬超過符號(hào)周期的30%時(shí)，會(huì)引起碼間干擾（ISI），增加誤碼率。對(duì)于高速系統(tǒng)（如10Gbps以上），色散限制了最大無中繼傳輸距離；對(duì)于WDM系統(tǒng)，色散還會(huì)加劇非線性效應(yīng)（如四波混頻），降低信道間隔離度。5.相干光通信相比直接檢測的優(yōu)勢(shì)有哪些？答：（1）更高的接收靈敏度：相干檢測利用本地振蕩光與信號(hào)光的干涉，可將接收靈敏度提升20dB以上；（2）支持多參數(shù)解調(diào)：可同時(shí)獲取信號(hào)的幅度、相位和偏振信息，允許使用高階調(diào)制格式（如16QAM）；（3）色散和PMD補(bǔ)償：通過數(shù)字信號(hào)處理（DSP）可在電域補(bǔ)償光纖色散和偏振模色散，延長傳輸距離；（4）頻譜效率高：高階調(diào)制結(jié)合相干檢測可顯著提高系統(tǒng)容量（如800Gbps/λ）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某單模光纖的纖芯折射率n1=1.46，包層折射率n2=1.455，工作波長λ=1550nm，纖芯半徑a=4μm。計(jì)算該光纖的歸一化頻率V，并判斷是否滿足單模傳輸條件（單模截止V=2.405）。解：相對(duì)折射率差Δ=(n12-n22)/(2n12)≈(1.462-1.4552)/(2×1.462)≈(2.1316-2.1160)/4.2632≈0.0156/4.2632≈0.00366歸一化頻率V=2πa/λ√(n12-n22)=2π×4×10??/1550×10??×√(1.462-1.4552)計(jì)算√(n12-n22)=√(2.1316-2.1160)=√0.0156≈0.125則V=2π×4×10??/(1550×10??)×0.125≈(25.1327×10??)/(1.55×10??)×0.125≈16.21×0.125≈2.026因V=2.026<2.405，滿足單模傳輸條件。2.某10Gbps光纖通信系統(tǒng)，使用G.652光纖（色散系數(shù)D=17ps/(nm·km)），光源