光纤课后答案

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

1.1

1、什么是光纤通信?

2、光纤通信的优点有哪些?

3、光纤通信的各发展阶段的特征是什么?

4、光通信系统工作波长为0.88mm,1.3mm和1.55mm，计算载波频率及单个光子能量。 5、假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55m m的光载波上能传输多少64kb/s的话路？ 1.2

1、光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分的作用。 2、光纤通信的三个窗口指什么？ 3、光纤通信中对光源的要求是什么？ 4、光纤通信中对检测器的要求是什么？ 1.4

1、10mW的1310nm激光,其发送光功率为多少dBm?

2、某光纤损耗为10dB,计算光通过光纤后，功率减小多少?

3、0.8mm的光波以1mW的光功率入射到探测器，则探测器每秒接收的光子数是多少？ 4、设光纤的损耗为0.2dB/km,计算光功率下降一个数量级所对应的传输距离。如果光功率以exp(-aL)规律下降，计算a（in cm-1).

5、设有1.55mm的数字通信系统工作于1Gb/s,探测器接收的平均功率为(-40dBm).假设比特流中的1和0比特数相等，计算每个比特中的光子数。

6、画出比特率为2.5Gb/s的数字非归零（NRZ）比特流（

《光纤通信》第1章课后习题答案 张宝富等主编 西安电子科技大学出版社

习题一

1．光纤通信的优缺点各是什么？

答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？

答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。常

1．光放大器包括哪些种类？简述它们得原理与特点EDFA有哪些优点?

答：光放大器包括半导体光放大器、光纤放大器（由可分为非线性光纤放大器与掺杂光纤放大器）。

1）半导体光放大器

它就是根据半导体激光器得工作原理制成得光放大器。将半导体激光器两端得反射腔去除，就成为没有反馈得半导体行波放大器。它能适合不同波长得光放大，缺点就是耦合损耗大，增益受偏振影响大，噪声及串扰大。韧滯灿担紅残鄲。

2）光纤放大器

（1）非线性光纤放大器

强光信号在光纤中传输，会与光纤介质作用产生非线性效应，非线性光纤放大器就就是利用这些非线性效应制作而成。包括受激拉曼放大器

（SRA与受激布里渊放大器（SBA两种。葉輊鮞为喷餘驶。

（2）掺杂光纤放大器（常见得有掺铒与掺镨光纤放大器）在泵浦光作用下，掺杂光纤中出现粒子数反转分布，产生受激辐射，从而使光信号得到放大。

EDFA优点：高增益、宽带宽、低噪声及放大波长正好就是在光纤得最低损耗窗口等。

2. EDFA得泵浦方式有哪些？各有什么优缺点？

答：EDFA得三种泵浦形式：同向泵浦、反向泵浦与双向泵浦。同向泵浦：信号光与泵浦光经WDR复用器合在一起同向输入到掺铒光纤中，在掺铒光纤中同向传输；反向泵浦：信号光与泵浦在掺铒光纤中反向传输；双向泵浦：在

一、填空（共10题，每空1分，共12分） 1、STM-1信号的幀结构中共有__2430____字节，其中AU-PTR有__9___字节，MSOH有__45___字节，净负荷区有__261___列。

2、目前，实用光纤的三个低损耗窗口在___850______nm、_1310____nm和_1550_____nm。 3、按照在光纤中传输的模式分类，光纤可分为__多模光纤_______和___单模光纤_________。 4、掺饵光纤放大器的工作波长范围在___1550nm_______附近，与光纤的最低损耗窗口一致。 5、单模传输的条件是__V≦2.40483_________。

6、激光器是对温度敏感的器件，因此在光发射模块中使用了__温度___控制电路。

二、选择题：（单项选择，共10题，每题2分）

1、阶跃型折射指数分布光纤中总的模数量等于 b 。

n1?n2V2V2（a） （b） (c) n12? (d)

n1242、在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程：自发辐射、受激辐

射和受激吸收，其中激光器的原理是 b

一、填空

1. 光纤是由中心的 纤芯 和外围的 包层 同轴组成的圆柱形细丝；为实现光能量在光纤中的传输，要求中心的 的折射率 稍高于 外围的 包层 的折射率。 2. 渐变型光纤的 自聚焦效应 说明不同入射角的光线，虽然经历的路程不同，但最终都会聚在 一点上。 3. 单模光纤传输的条件为 v=（2πa/λ）

n12?n22??2.405 。

4. 由于 色散 的存在，使得在光纤中传输的光纤信号，无论是模拟信号还是数字信号的幅度都要减小；光纤的 损耗 决定了系统的 传输距离 。（色散限制了带宽）

5. 通信网由 SDH传送网 、 WDM光网络 、光接入网 组成。

6. PON即 无源光网络 中常用的多址技术有三种： 频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 波分多址(WDMA) （AON有源光网络）

7. 接入网由 业务节点接口（SNI） 和 用户网络接口（UNI） 之间的一系列传送实体组

《光纤通信》作业

2—1 均匀光纤芯与包层的折射率分别为：n1=1.50，n2=1.45，试计算： ⑴光纤层与包层的相对折射率差△为多少？ ⑵光纤的数值孔径NA为多少？

⑶在1m长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差△τmax为多少？

解： ⑴

纤芯和包层的相对折射率差△=⑵

NA= n12?n22= 1.502?1.452≈0.384 ⑶ △τ ≈max

n1Lc

n1?n2n1

=

1.50?1.451.50

=0.033

△=

n1Ln1?n2c

·n1

=

L(n1?n2)

c

=

1×(1.50?1.45)

3×108=1.667×10?10s

2—10 一阶跃折射率光纤的相对折射率差△=0.005，n1=1.5，当波长分别为0.85μm、1.31μm、1.55μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？

解：

单模传输条件为： V=

2πaλ

n12?n22≤2.405 → a≤

2.405λ2π n12?n22 n12?n22≈n1 2△=0.15 当λ=0.85μm时，a≤当λ=1.31μm时，a≤当λ=1.55μm时，a≤

2.405×0.85×10?6

2π×0.152.405×1.31×10?6

2π×0.152.40

相信你们，加油吧！！！

2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷

《光纤通信》试题

注：1、开课学院：通信与信息工程学院。 命题组：通信工程教研组·张延锋

2、考试时间：90分钟。 试卷满分：100分。

3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。 4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题

纸一并上交。 总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 100 20 18 30 20 12 试题如下： 一、 选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2

分，共20分）

1、表示光纤色散程度的物理量是

A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 2、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会

A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少 3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是

A.TEM波、TE波和TM B.导波、TE波和TM波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM波、导波和TM波

光纤通信的特点

光纤通信以其独特的优越性成为当今信息传输的主要手段，与卫星通信、微波通信共同

支撑着全球通讯网，同时80﹪以上的信息在光纤中传送，光复用技术已极大地提高了网络的传输容量，而全光传送网将是光纤通信技术的发展方向。

1、 巨大的传输容量

这是光纤通信优于其他通信的最显著特点。现在光纤通信使用的频率为1014—1015Hz

数量级，比常用的微波频率高104—105倍，因而信息容量理论上比微波高出104—105倍。梯度多模光纤每公里带宽可达数GHz，单模光纤带宽可达数百THz数量级。

注：（1T=103G=106M=109K=1012单位常量）

2、 极低的传输衰耗

多模光纤在850nm波长下的衰减系数为0.8—2.0dB/Km，在1300 nm波长下的衰减系数

为0.8—1.5dB/Km ；单模光纤在1310nm波长下的衰减系数为0.3—0.45dB/Km，在1550nm波长下的衰减系数为0.2—0.28dB/Km。与其相比，同轴电缆对60MHz信号的衰耗为19dB/Km，市话电缆对4MHz信号的衰耗为20dB/Km，所以光纤传输比电缆传输中继距离要大得多。

3、 抗电磁干扰

光纤由介电材料制成，不怕电磁干扰，