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1、光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。传输损耗高达1000dB/km左右。2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，
2、节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。第二章光纤和光缆1光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。金2辈光纤秘是如坝何分悲类的柏？阶弊跃型赞光纤坑和渐辈变型靠光纤烤的折视射率致分布猴是如屑何表米示的庄？徒答：恐（1论）按秃照截片面上恭折射挤率分历布的倾不同殿可以租将光蓄纤分亚为阶篮跃型岁光纤永和渐挣变型臣光纤愁；按裙光纤量中传蚀输的母模式穴数量凳，可胀以将波光纤渴分为宴多模光光纤厕和单盒模光轮纤；毕
3、按光旅纤的浆工作响波长蓄可以腰将光畜纤分塘为短同波长导光纤宅、长波波长奏光纤小和超丢长波奔长光死纤；营按照梢IT盆U-膝T关伴于光谷纤类扰型的娱建议矛，可馒以将扭光纤际分为色G.策65甩1光专纤（社渐变百型多西模光重纤）邮、G迈.6猴52备光纤短（常孔规单棋模光苦纤）朝、G以.6拔53衰光纤死（色溉散位踪移光项纤）渗、G阅.6卵54期光纤过（截猪止波三长光笼纤）见和G扇.6驰55邀（非疯零色许散位竿移光抱纤）殖光纤哗；按嘴套塑浙（二而次涂利覆层氧）可浓以将仅光纤枣分为炉松套矛光纤益和紧作套光潜纤。俱（2清）阶狭跃型畏光纤昼的折齿射率森分布债巩亡渐变些型光域纤的丙折射妖率分选布饿3粮阶跃敬型光闪
4、纤和花渐变剧型光腰纤的举数值摘孔径探NA欧是如港何定股义的逢？两姜者有型何区辽别？钥它是广用来被衡量炭光纤例什么怪的物颈理量婚？桑 答熄：阶温跃型努光纤乖的数胆值孔杨径离尼踏 渐他变型奥光纤窗的数这值孔街径 终丛两者强区别打：阶么跃型暴光纤瞎的数速值孔啊径是链与纤动芯和须包层织的折谦射率率有关疮；而糖渐变烫型光惠纤的捧数值雅孔径洒只与备纤芯黑内最删大的墙折射托率和谢包层艺的折摘射率恳有关朽。据数值丝孔径蒜是衡只量光君纤的蝴集光形能力煌，即舟凡是傻入射珍到圆纱锥角感川0圆以内养的所困有光叶线都拥可以层满足仰全反料射条嚼件，曲在芯忌包界聚面上艳发生杨全反势射，迹从而雄将光督线束碍缚在组纤芯处中沿给
5、轴向腐传播按。必4拌简述聪光纤烘的导发光原劫理。月答：蓝光纤鲜之所蹲以能千够导嘴光就荣是利林用纤宗芯折嗽射率西略高陪于包灯层折歉射率墨的特蜂点，没使落孝于数笑值孔贼径角厅)陕内的齿光线滚都能驼收集盈在光珠纤中代，并影在芯泡包边奸界以门内形阀成全堪反射编，从驱而将蝶光线赵限制局在光腹纤中娇传播肠。里5排什么蹄是传分导模址？推怠导相家位一虑致条仰件，挪并说稠明其灿物理贯意义赴。础答：席（1倍）能翻在光状纤中锦长距缎离传获播的摘模式轮称之旦为传先导模田，简饮称导聪模。项（2退）k0n1ABAB2a秒即：薪笼根据寒平面茅几何若知识创，可桃化简质为：帜（3玩）光情波在慧有限董空间悦传播附时，咱形成轧驻波
6、斯。因川此，世当光稼波横宫向传药播一钳个周单期时核，其蒙波相匠位变狭化2缘富的整锻数倍戚，才很会相们干加麻强形撞成驻央波，栏否则爹相干饮抵消呢。鼻6桥在均斜匀光时纤中激，为吉什么晒单模徐光纤触的芯西径和剃相对伸折射其率差景胁比多霉模光症纤小蹈？瞒答：色光纤贪单模冲传输普的条夕件是导光纤亩的归罢一化阳频率障V贷要小阀于次钞低阶类模的壮归一窑化截领止频组率姓Vc耍，即川：教；当倾时，巡光纤育进行负多模念传输脖。书而俭。沫因此冬，单曾模光榆纤的雁芯径睁a杯和相组对折根射率宅差膊开比多卫模光访纤小端。巧7精均匀词光纤柴纤芯舌和包竟层的洞折射便率分图别为熟n斗1胖=1杨.5友0，载n华2守=1甚.4抵5
7、，朋光纤牌的长混度L柿=饿10右Km挥。试轨求：手（1孟）光誓纤的岭相对怕折射筝率差香捎；销幼（拢2）什数值拐孔径半NA歉；阀（3析）若畏将光灾纤的卷包层睡和涂哭敷层耍去掉煤，求廊裸光尽纤的市NA券和相卫对折太射率粘差埋菠。新解：围（1球）猾贝（2胆）申译 （览3）朗若将酸光纤肝的包搞层和真涂敷仅层去脚掉，欣则相月当于舞包层痕的折泄射率词n鞭2吐=1听，则三而雁最大赔为1泳，所睛以说葬只要暮光纤浑端面州的入摧射角睬在9病0亮O缴以内拿，就部可以高在光险纤中纲形成满全反将射。乏8秒已知察阶跃父型光勤纤，答纤芯叙折射泳率n泊1悼=1葱.5浴0，昆相对原折射慢率差箩疯=0限.5柴%，期工作尸波长啊正
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9、数粪。泼解：你因为代：抛声物线剧型渐剧变多注模光霞纤，接狂2订我所以缠：辫所以科该抛埋物线爪型渐塑变多效模光店纤为局多模匪传输孟，可唤传输颂的模凭式数邮为：丘10头证拦明：侵垂直析极化纠波和邮水平表极化酒波的笨反射柔系数愈和传评递系豪数的疑表达暑式（劈略）陵。僚垂直幕极化驻波：笛载书水平愉极化童波：碌11影根师据上淘题证机明的予结果搞，推瞎导垂辉直极环化波解和水膝平极带化波亦在全泛反射默情况害下介著质1后和介靠质2镜中场骂的表鸦达式动，并眉简要堆说明庄介质溉1和谱介质裂2中逢波的支特点息。蚂答：患垂直稳极化稳波在榆全反展射情帖况下令：秧在介积质1狱中，衡既有链入射姥波，台又有辩反射霞波，躁并且
10、拔入射有波和悟反射式波电稠场方眉向相摄同，坐因此爷合成坐波可逮在直奶角坐躬标系勤下展爸开，棍并表驼示为古：立所以欺，全淹反射样情况洗下介河质1膝中波鸦的特侮点是勺沿X垄方向沫按三磨角函置数规醉律变侮化，船说明貌能量钻在X猫方向亡上不里传播避，波炎呈驻怀波分虹布。墨沿Z赏方向包呈行裤波状众态，枯说明狭合成产波是也沿Z必方向锈传播役的，痕其相绿位传忌播常沈数为罩在介劣质2蛮中只献有传躬递波贵：坡由于较： 拥训所以掘：饮因此德，全俯反射奏情况爪下介象质2呜中波饱的特农点是权沿Z所方向还呈行第波分涝布，判且传脏播常倘数与荷介质立1中液的相礼同；济随X师方向形变化宽的因常子是缩，说除明波童的幅逢度随厕离
11、开延界面永的距穴离按戏指数死形式迁衰减纯，衰宪减的铺快慢乔由参捏数饭决定秆。胸改12奏简挎述T址EM敬波、鉴TE服波、昼TM填波、美EH勒波和箱HE匙波各泻自的面特点着。弱芹导光肃纤中按存在擦哪些爸类型仍的波科？为男什么跑不存祥在T惨EM亮波？蛙答：盼（1拴）T俭EM晚波的姑电场溪和磁逮场方陕向与方波的嘴传播摄方向扩垂直盏，即泄在传兰播方信向上占既没耗有磁异场分祝量也皮没有咸电场洽分量正，且怎三者蚁两两热相互许垂直要。T食E波蹈在传纺播方御向上甲只有涨磁场辛分量乘而没胁有电拔场分决量；含TM学波在歇传播蚁方向欠上只滑有电志场分拌量而行没有粒磁场孔分量锅；E桃H波傻在传罩播方机向上欲既有民磁场印
12、分量淘又有号电场艺分量窝，但魄以电茫场分滚量为嘱主；雅HE凑波在含传播盯方向夺上既侍有磁葵场分经量又蹲有电翅场分作量，庆但以根磁场声分量悔为主攻。密（2擦）在得弱导局光纤怕中存骡在T避E波码、T渐M波惜、E器H波这和H孩E波街四种犹波型扒。婚（3卷）T碧EM策波在壁传播础方向模（Z勒方向殊）上乌既没腥有电厨场分个量，予又没吴有磁蹈场分孟量。填即E宜z绒0菠、H布z恼0呀。如处果光锄纤中筐存在委TE沃M波坊，则佛根据胁E享z陷、H榴z止的表地达式效可以匹得到雷A朝B禽0，涨从而芝得到投E美r渠、E蜘思、H环r辫、E们蚕都为棍零，匀即光通纤中春不存中在电荡磁场亡，所树以光梯纤中怨根本吹不存齐在T尼
13、EM纹波。过13档模速的特嘴性是陕用哪漆些参出数来议衡量不的？越各描馋述的庆是什周么含迫义？灶答：腊模的抗特性胡可以虑用三颂个特找征参修数钻U朗、搬W暂和成走来描冰述。茶其中坑：惧U晋表示足导模原场在殿纤芯浸内部庆的横贺向分岁布规找律；乌W筑表示含表示草导模症场在贞纤芯皮外部腰的横浴向分驾布规邪律；积U理和棒W铲结合誉起来乘，就煮可以晒完整锁地描划述导梢模的结横向久分布厘规律榜。咏左是轴鞋向的而相位靠传播悟常数不，表歼明导爷模的表纵向环传输列特性析。庭14怕根绒据T肥E恩0n泥和T送M耗0n掠模在卫弱导叮光纤婚中的牛特征值方程箩证明旅TE淡0n剪和T丸m库0n抛模在蝶截止孔状态蚂下有剃：狗证明
14、帝：根想据贝外塞尔洽函数吉的性嚷质，暴当W顾币0时浸， 不模式恋处于隔临界冲状态益时，手W盗0海，对宰应的扶径向勤归一舞化相石位常标数记匆为智Uc意。部若鸣Uc舌0孕，则宋，成跨为不旋定型忌，填所以响Uc治盐0，慰只有矮15叹根驰据H绿E蒙mn听模在桥弱导轨光纤躁中的陡特征威方程汁试求等：H章E浴11落、H主E拳12扫、H喷E胜21骨和H岂E董22撑模的丈归一需化截角止频糖率V洋c。涝解：句（1伴）当搂m桌1时原，H胞E仆1n米在临农界状鹅态下脸的特指征方旺程短即：挂U减c兰0槽、3扩.8较31铸71手、7肯.0限15扇59奋、1壤0.低17辉34无7、疾13挎.3锤23页69谎蹦，羞（2欧）
15、当海m哄爽2时园，H铲E姥mn汗在临封界状僵态下鹿的特甲征方创程即：馆根据羊贝塞给尔函叶数的各递推识公式裁：迷所以耐：纺Uc烧0士，则厨，成省为不萌定型蛋，娘所以睁：喝Uc僻趣0，姥此时酿只有攀距当m钱=2桥时，孩U盲c糊2角.4衡04姥83悬、5占.5告20创08夫、8散.6痛53释73伐、1菜1.桶79霉15熟3饥闲，交所以颂，H葡E翻11赔、H骄E败12某、H昨E题21段和H促E破22薪模的域归一刻化截务止频姥率眼Vc豪分别示为：估雾HE即11渗模薪济Vc艇0伶HE杀12孝模乔进Vc债3单.8领31邮71葡HE贡21类模亩豆Vc缘虹2.牢40虑48育3底HE吴22使模插守Vc疗负5.翻52事00颂8抽16淡根嗓据E句H酬mn鸽模在居弱导剃光纤蛛中的销特征麻方程逆试求搜：E镜H椒11毒、E姑H执12险、E针H榨21旱和E姿H浇22垫模在兵远离格截止择时的帆径向骨归一庙化相炎位常层数孙U劳值。决解：季远离耳截止订时，骑W遇殊。柱点根据兼：锯从而博得到菠： 早废醒U驴（E省H叙11沉）疗条沟21轨5烫.1斤35俯62雀，抄U观（E令H悉12党）鹅煮孟22针8洲.4纳17茧24担U盖（E
