《光纤通信第一、二章复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤通信第一、二章复习（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、填空：一、填空：1、通信系统的容量通常用 比特率距离积 表示，对于光纤通信系统，若仅从光纤的角度考虑，容量受 色散 限制。2、G.652 光纤有两个低损耗传输窗口，分别为 1.3m 与 1.55m 。3、多模光纤的色散主要是 模间色散 和 模内色散 ，单模光纤色散主要包括：(1) 模内色散 ，(2) 偏振模色散 。4、在阶跃折射率分布光纤中，只传输单模的条件是归一化频率 V 小于 2.405 ，此单模为 HE11 模。5、在光纤通信系统中，光功率通常用 dBm 来表示，如果耦合进光纤中的光功率为-13 dBm，则相当于 0.05 mW 光功率。6、光纤从横截面上看由 3 部分组成，即：(1
2、) 纤芯 ，(2) 包层 ，(3) 涂层 。7、光纤的数值孔径代表光纤的 集光 能力。8、光纤耦合器是实现光信号分路/合路的功能器件，是对同一 波长 的光功率进行分路/合路；波分复用/解复用器的功能是，将若干路 不同波长 的信号复合后送入同一根光纤中传送，或相反的作用。9、色散位移光纤与 G.652 光纤的不同之处是 零色散波长移到 1.55 微米处 ，其目的是 减小该窗口的色散 。10、从通信的角度看，单模光纤与多模光纤在性能上的主要区别为 单模光纤色散小 。11、在光通信中，表征光纤性能的两个主要参数是（1） 损耗 ， （2） 色散 。12、非零色散位移光纤与色散位移光纤的区别是 零色散波
3、长偏离 1.55 微米波段 ，其目的是 减小非线性效应 。13、渐变折射率分布多模光纤相对于阶跃折射率分布多模光纤的优点是 模间色散小 。14、在光纤通信系统中，光功率通常用 dBm 来表示， 单模光纤中为避免产生非线性效应，要求光纤中总功率不超过 50mW，则相当于 17 dBm。15、大有效面积光纤的优点是 可以减小非线性效应 。16、在 1.55m 窗口，单从色散角度考虑，应选择 色散位移光纤 （非零色散位移光纤或色散位移光纤） ，但同时考虑四波混频影响，应选择 非零色散位移光纤 。17、单模光纤的群速度色散导致的光脉冲展宽与（1） 光源线宽 及（2） 光纤长度 有关。18、从光纤的集光
4、能力考虑，希望数值孔径越 大 （添“大”或“小” ） 越好，而从通信速率角度考虑，则希望数值孔径越 小 （添“大”或“小” ） 越好。19、单模光纤除群速度色散外，还有（1） 偏振模色散 及（2） 高阶 色散，后者一般只在高速系统中才考虑。20、渐变折射率分布光纤同普通多模光纤相比，可以减小 模间色散 ，进而提高 通信容量 。24、光纤损耗主要包括： 材料吸收损耗 、 散射损耗 和 辐射损耗 。21、光纤是一种具有非线性效应的介质，请举出其中的两种： 受激拉曼散射 ， 受激布里渊散射 （或克尔效应） 。22、群速度色散补偿的方法有：（1） 在线补偿，使用色散补偿光纤 ， （2） 后补偿，使用色
5、散元件 ， （3） 前补偿，预啁啾补偿 。23、大有效面积光纤的优点是 可以减小非线性效应 。二、计算题（二、计算题（10 分）分） （光速（光速 C=3108米米/秒）秒）1、某阶跃折射率分布光纤的纤芯折射率为某阶跃折射率分布光纤的纤芯折射率为 n1=1.5，包层与纤芯的相对折，包层与纤芯的相对折射率差射率差 =0.003，纤芯直径，纤芯直径 2a = 7m，试问：，试问：(1) 该光纤的第一高次模的截止波长该光纤的第一高次模的截止波长 c =？(2) 当分别用波长为当分别用波长为 1 = 0.85m 及及 2 = 1.3m 的光波激励该光纤时，能否的光波激励该光纤时，能否实现单模传输？实现
6、单模传输？解：解： (1) 由由 NA=(n12-n22)1/2n1(2)1/2可以得到：归一化频率可以得到：归一化频率V=(2/)an1(2)1/2 c，所以可以实现单模传输。，所以可以实现单模传输。 2、某多模光纤，纤芯直径某多模光纤，纤芯直径 2a = 50m，纤芯折射率为，纤芯折射率为 n1=1.450，包层折射，包层折射率为率为 n2=1.448，则：，则：(1) 传输传输 10Km 时的最大允许比特率是多少？时的最大允许比特率是多少？(2) 计算光纤的最大接收角。计算光纤的最大接收角。(3) 当工作波长为当工作波长为 = 1.55m 时，可激励多少个模式？时，可激励多少个模式？解：
7、解：(1) 相对折射率差相对折射率差 =(=( n1- n2) )/ n1=0.00138，则当，则当 L=10Km 时，由于多径时，由于多径色散引起的最大时差为；色散引起的最大时差为；T=(L/c)T=(L/c)( ( n12/ / n2) )=66.8ns=66.8ns，则传输最大允许，则传输最大允许比特率比特率 B=1/T=15.0T=15.0Mbit/s (2) 相对折射率差相对折射率差 =(=( n1- n2) )/ n1=0.00138；数值孔径数值孔径 NA= n1(2)1/2 =0.076；则最大接收角则最大接收角 imax = sin-1(NA)=4.35；(3) 当工作波长
8、为当工作波长为 = 1.55m 时，归一化频率时，归一化频率 V=(2/)an1(2)1/2=7.7, 则可激励的模式数为：则可激励的模式数为：M=(1/2)V2 2929。 3、某阶跃折射率光纤的纤芯折射率为 n1=1.5，纤芯直径 2a = 9m，试问：当用波长为 = 1.3m 的光波激励该光纤时，为实现单模传输，包层折射率值应为多大？解：由归一化频率 V=(2/)an1(2)1/2 2.405，可得包层折射率n2=1.49592。如果不用 NA 近似方程，则 1.49591。 4、某多模光纤，纤芯直径 2a=50m，纤芯折射率为 n1=1.450，包层折射率为 n2=1.448，则：(1
9、) 计算光纤的数值孔径； (2) 当传输速率为 15.0Mbit/s 时，最大允许的传输距离是多少？解：(1) 数值孔径 NA= n1(2)1/2 =0.076；(2) 相对折射率差 =( n1- n2)/n1=0.00138，当 B=1/T= 15.0Mbit/s 时，利用 T=(L/c)( n12/ n2)，可得最大传输距离为 L=10Km。 5、光谱线宽度为 0.1nm 的光脉冲经过长为 200km、色散常数为 17 ps/(nmkm)的单模光纤传输后：(1) 光脉冲被展宽了多少？(2) 为不产生码间干扰所限制的最大传输速率为多少？解：=340ps；DLT最大传输速率为 B=1/T=2.
10、94Gbit/s。 6、某阶跃折射率分布光纤的纤芯折射率为 n1=1.50，包层折射率为n2=1.49，现有一光波在光纤端面轴线处以 15的入射角进入光纤，试问该入射光线能否成为传导模？解：数值孔径 NA= (n12-n22)1/2 =0.172；则最大接收角 imax = sin-1(NA)=9.95,15入射时不能成为传导模。 7、某阶跃折射率光纤的纤芯折射率为 n1=1.5，纤芯直径 2a = 9m，试问：当用波长为 = 1.3m 的光波激励该光纤时，为实现单模传输，包层折射率值应为多大？解：由=2.405，得 n2=1.495922 1anV三、论述分析题（三、论述分析题（10 分）分
11、）1、请分析光纤连接中产生插入损耗的原因。 答：光纤芯径、数值孔径不一致，端面与光轴不垂直，光轴不平行，光纤错位 等。2、光纤通信技术已经历了五个发展阶段，请简述各阶段系统的特点。 答：第一代，0.8m 波段，多模光纤，通信容量低； 第二代，1.3m 波段，单模光纤，色散小，损耗低，通信容量提高； 第三代，1.55m 波段，单模光纤，色散较小，损耗最低，通信容量显著提 高； 第四代，波分复用与光放大器结合，通信容量显著提高。 第五代，光孤子通信，使用光纤色散与非线性效应，使光脉冲保形传输，可实 现高速率传输。3、多模光纤中的不同模式之间的差异体现在哪些方面？ 答：光纤中的模式是由于光纤这种传输介质的边界条件形成的。不同模式在横 向上体现为能量分布不同，在纵向上体现为传播常数不同，即不同模式携带的 光传播速度不同。纵向看传播常数不同，色散不同；横向看，能量分布形式不同。4、色散和损耗对通信系统的影响？多模光纤和单模光纤色散的种类？光纤损耗 的种类？ 答：损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输容量。 多模光纤色散包括：模间色散（模式色散）和模内色散；单模光纤包括：模内 色散、偏振模色散和高阶色散。其中高阶色散只在高速系统中於以考虑。模内 色散分为：波导色散和材料色散。 光纤损耗包括：材料吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
