光纤通信简明教程第二版课后答案

光纤通信简明教程参考答案

第一章习题

1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?

光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。

1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。

一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。

1-3 通信系统的容量用BL积表示，B和L分别是什么含义?

系统的通信容量用比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。

1-4 光纤通信的主要优点是什么?

光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。

(1) 通信容量大 (2) 中继距离远

(3) 抗电磁干扰能力强，无串话 (4) 光纤细，光缆轻

(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。

光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。

1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。

略

1

第二章习题

2-1 一个频率为6?1

是高等教育出版社出版的数值分析。

第一章

题12 给定节点x0= 1，x1=1，x2=3，x3=4，试分别对下列函数导出拉格朗日插值余项：

（1） （1） f(x)=4x 3x+2 （2） （2） f(x)=x 2x 解 （1）f

(4)

4

3

3

(x)=0，

f(4)(ξ)

f(x) p(x)=(x x0)(x x1)(x x2)(x x3)=0

4!； 由拉格朗日插值余项得

(4)

（2）f(x)=4!

由拉格朗日插值余项得

f(x) p(x)=

4!

(x x0)(x x1)(x x2)(x x3)

=(x+1)(x 1)(x 3)(x 4). 4!

题15 证明：对于f(x)以x0，x1为节点的一次插值多项式p(x)，插值误差

(x1 x0)2

f(x) p(x)≤maxf′′(x)

x0≤x≤x18.

f′′(ξ)

(x x0)(x x1)2!证 由拉格朗日插值余项得，其中x0≤ξ≤x1， maxf′′(x)f′′(ξ)x0≤x≤x1

f(x) p(x)=(x x0)(x x1)≤(x x0)(x x1)

2!2!

2

(x x)

≤10maxf′′(x)

x0≤x≤x18.

f(x) p(x)=

题22 采用下列方法构造满足条件p(0)=p′(0)=0，

光纤通信

习题与思考题答案（参考）

1-1光纤通信的优缺点各是什么？

答 与传统的金属电缆通信、磁波无线电通信相比，光纤通信具有如下有点：

14

（1）通信容量大。首先，光载波的中心频率很高，约为2×10Hz，最大可用带宽一般取载波频率的10%，则容许的最大信号带宽为20000 GHz（20 THz）；如果微波的载波频率选择为20 GHz，相应的最大可用带宽为2GHz。两者相差10000倍。其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十GHz*km；采用波分复用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍。目前，单波长的典型传输速率是10 Gb／s，一个采用128个波长的波分复用系统的传输速率就是1.28 Tb／s。

（2）中继距离长。中继距离受光纤损耗限制和色散限制，单模光纤的传输损耗可小于0.2 dB／km，色散接近于零。

（3）抗电磁干扰。光纤由电绝缘的石英材料制成，因而光纤通信线路不受普通电磁场的干扰，包括闪电、火花、电力线、无线电波的干扰。同时光纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰。这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。

（4）传输误码率极低。光信号在光纤中传输的损耗和波形的畸变均很小，而且稳定

<< 光电子器件导论 >> 习题解答

1-1. 光纤通信有哪些优点？

答：光纤通信具有下面一些优点： 1、传输容量大；

2、传输损耗小，中继距离长； 3、泄漏小，保密性好； 4、节约大量有色金属； 5、抗电磁干扰性能好；

6、重量轻，可挠性好，敷设方便。

1-2. 比较五代光纤通信系统的主要特点与差别。

答：五代光纤通信系统的主要特点与差别如下：

1、第一代光纤通信系统在20世纪70年代后期投入使用，工作波长在850nm波长段的多模光纤系统。

光纤的衰减系统为2.5~4.0 dB/Km，系统的传输速率在20～100Mbit/s之间，实用的系统容量为脉冲编码调制（PCM）三次群，最高传输速率为34Mbit/S，中继距离为8～10km。20世纪80年代初，工作波长在1310nm波长段的多模光纤系统投入使用，光纤衰减系数为0.55～1.0dB/Km，传输速率达140Mbit/s，中继距离为20~30Km。

2、第二代光纤通信系统在20世纪80年代中期投入使用，工作波长在1310nm波长段的单模光纤通信系统。

光纤衰减系数为0.～0.5 dB/Km，可传送准同步数字体系（PDH）的各次群信号，最高传输速率可达1.7Gbit/s，中继距离约为50Km

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1-1. 光纤通信有哪些优点？

答：光纤通信具有下面一些优点： 1、传输容量大；

2、传输损耗小，中继距离长； 3、泄漏小，保密性好； 4、节约大量有色金属； 5、抗电磁干扰性能好；

6、重量轻，可挠性好，敷设方便。

1-2. 比较五代光纤通信系统的主要特点与差别。

答：五代光纤通信系统的主要特点与差别如下：

1、第一代光纤通信系统在20世纪70年代后期投入使用，工作波长在850nm波长段的多模光纤系统。

光纤的衰减系统为2.5~4.0 dB/Km，系统的传输速率在20～100Mbit/s之间，实用的系统容量为脉冲编码调制（PCM）三次群，最高传输速率为34Mbit/S，中继距离为8～10km。20世纪80年代初，工作波长在1310nm波长段的多模光纤系统投入使用，光纤衰减系数为0.55～1.0dB/Km，传输速率达140Mbit/s，中继距离为20~30Km。

2、第二代光纤通信系统在20世纪80年代中期投入使用，工作波长在1310nm波长段的单模光纤通信系统。

光纤衰减系数为0.～0.5 dB/Km，可传送准同步数字体系（PDH）的各次群信号，最高传输速率可达1.7Gbit/s，中继距离约为50Km

目 录

一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、

光纤的概述...................................................................................................... 2 光纤的导光原理.............................................................................................. 3 光纤的分类...................................................................................................... 4 光缆的概述...................................................................................................... 6 光纤通信概述..........................................................

《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

练习题

光纤通信练习题 一、填空题

1. 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和 。 2. 光纤中的最低阶非线性效应起源于 阶电极化率，它是引起 、 、 和 等现象的原因。 3．光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为 ， ， ；最低损耗窗口的中心波长是在 。

4.数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 。

5．光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是 ， ， ；产生激光的最主要过程是 。

6．光纤单模传输条件，归一化频率V应满足 。

7、光源的作用是将 变换为 ；光检测器的作用是将 转换为 。 8. 散射损耗与 及 有关。

9. 单模光纤只能传输一个模式，即 ，称为光纤的基模。

10. 光缆的种类很多，但是不论它的具体结构如何，都是由 、 和 组成。 11. 限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是 和 。

12.

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光纤通信基础

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