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1、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、G652光纤有两个低损耗传输窗口，分别为1.3呻与1.55呻。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)纤芯，(2)包层，(3)涂层。7、光纤的数值孔径
2、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，是对同一顼的光功率 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G652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
3、分布多模光纤的优点是间色 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1.55 m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、从光纤的集光能力考虑，希望数值孔径越 （添大”或“小”）越 好，而从通信速率角度考虑，则希望数值孔径越（添“大”或“小”）越 好。
4、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（10分）（光速0=3x108米/秒）1、某阶跃折射率分布光纤的纤
5、芯折射率为n1=1.5,包层与纤芯的相对折射率差 =0.003，纤芯直径2a = 7呻，试问：（1）该光纤的第一高次模的截止波长入c =？（2）当分别用波长为入1 = 0.85呻及入2 = 1.3pm的光波激励该光纤时，能否实 现单模传输？解：(1)由 NA=(斗2-%2)1/2 色 2A M可以得到:归一化频率 V=(2n /A )an1 -(2 A )1/2 2.405,可得第一高次模的截止波长为；A c=(2n /2.405) a 当 (2A )s =1.06pm(2) 因为A 1= 0.85pmA c，所以不能实现单模传输；而A 2 = 1.3呻5 c， 所以可以实现单模传输。2、某多
6、模光纤，纤芯直径2a = 50pm,纤芯折射率为n1=1.450，包层折射 率为=1.448，则： 传输10Km时的最大允许比特率是多少？(2)计算光纤的最大接收角。当工作波长为A = 1.55pm时，可激励多少个模式？解：(1)相对折射率差公=(n1- n2) / n1=0.00138，则当L=10Km时，由于多径色 散引起的最大时差为；A T=(L/c) ( n12/ n2) A =66.8ns，则传输最大允许比 特率 B=1/A T=15.0Mbit/s 相对折射率差A = ( n1- %) /斗=000138；数值孔径 NA= n1 (2A M=0076；则最大接收角8 imax =
7、siE(NA)=435；(3) 当工作波长为 A = 1.55pm 时，归一化频率 V=(2n /A )-an1 (2A )ui=77, 则可激励的模式数为：M=(1/2) V2 9。3、某阶跃折射率光纤的纤芯折射率为n1=1.5，纤芯直径2a = 9pm，试问： 当用波长为入=1.3pm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=(2n /入)-a - n1 - (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=50pm，纤芯折射率为n1=1.450,包层折射率 为 n2=1
8、.448，则：(1)计算光纤的数值孔径； 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 - (2A )1/2 =0.076；(2)相对折射率差 =( n1- n2)/n1=0.00138，当 B=1/A 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/(nm *km) 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：XT = DL AX =340ps；
9、最大传输速率为B=1/A T=2.94Gbit/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= (n/-%) 1/2=0.172；则最大接收角。imax = si1(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 = 9pm，试问： 当用波长为入=1.3pm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 y = Wan P；2A =2.405，得 n2=1.4959三、论
10、述分析题(10分)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，0.8pm波段，多模光纤，通信容量低；第二代，1.3pm波段，单模光纤，色散小，损耗低，通信容量提高；第三代，1.55pm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。
