现代光纤通信技术第二版答案

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

光纤通信技术西安科技大学 通信与信息工程学院 韩晓冰 教授

1. 通信

1.1信源

通信系统模型发射设备

处理与编码

传输媒质

信宿

解码与处理

接收设备

1.2 通信网的基本构成终端设备 传输链路光纤传输系统 卫星传输系统 数字微波传输系统

转接交换设备

1.3 电话通信网的等级结构国际 国际局一级交换中心C1

二级交换中心C2 长途网 三级交换中心C3

四级交换中心C4

端 本地网 T

局 C5

2. 传 输 系 统光纤传输系统 卫星传输系统 微波传输系统同轴传输系统 明线传输系统 载波传输系统

PCM电话通信系统示意图 电话通信系统示意图发送端 抽 话音 信号 样 化 量 码 编再 PCM信号 生 中 继 PCM信号

接收端 再 生 码 解 通 低 话音 信号

信

Pulse Code Modulation---PCM

3. 光纤通信

3.1 光纤通信简史古代光通信3000年前的烽火台； 17世纪中叶，发明了望远镜； 1791年，法国人发明了信号灯。

现代光通信--光话 现代光通信 光话1880年贝尔发明‘光话’,他以日光为光源，大气 为传输媒介，传输距离是200米； 1881年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的 复制与产生》; 贝尔的光话始终没有实用化：1、没有可靠的、高强度

《光纤通信技术》习题

第一章 概述 1、 填空题

? 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式 ? 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器

? 光纤通信系统的短波长窗口为 ，长波长窗口为 。 ? 光纤通信系统的通信窗口波长范围为 。

? 在光通信发展史上， 和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。

2、 简答题

? 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？

? 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。 ? 现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？

第二章 光纤及其导光原理 1、 填空题

? 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。

? 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和

<< 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

<< 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

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..........................................................

通信系统组成

信源：原始信号系统

发送机：对原始信号处理，变换（调制，放大，滤波）

送信道

信道：信号传输媒介

噪声：各种干扰信号

接收机：完成发送机的反变换（滤波，放大，解调）

信宿：完成原始电信号 原始消息

一：光纤通信发展史

1.光纤通信概念：以光载波运送信息，以光纤为传媒的通信。

2.古老光通信：烽火台，交通灯，光电话/880，贝尔实验室。

3.三个主要技术：

光源: 1960 红宝石激光器

1962 LED

1977Bell实验室成功研制100HLD

光纤：1966 高锟严格论证从人类玻璃中祛除杂质可制成低衰减光纤。

1970公司制出20dB/km

1973 Bell实验室制成1dB/km，现在02dB/km以下。

1973 日本解决接续问题。

1974活动连接器

光检测器：70年代研制成功。

1．三个阶段：

第一阶段：1970-1979：光源，光纤检测器研制成功。

由美国，亚特兰大，第一个光纤通信系统建成。

第二阶段：光纤技术突破：衰减降02dB以下。

79-89 年：多模单模光系统建设高潮

第三阶段：89年至今：光系统PDH SDH过渡。传

输速率提高，光纤放大器问世，给光纤通

信技术带来巨大变革。

光纤传输光放大光集成，光分播复用，光交叉相连，光交换的全光网时代。将来:宇宙星际

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.

HUAWEI

光纤通信基础

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光纤通信原理

第一章 概论 内容摘要：

------本章主要介绍光纤通信的发展简史，光纤通信的特点，概括了光纤通信系统的主要构成，并且简单说明了光纤通信系统中的多媒体应用，最后指出光纤通信的发展方向。 -本章重点要求：

-- ---了解光纤通信的发展史，理解光在电磁波谱中的位置、光纤通信所用光波的波长范围。掌握光纤通信系统的组成、光纤通信的特性。 第一节. 光纤通信简史

----光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。为了使读者对光纤通信的发展历程有个基本了解，现将该技术的进程简要介绍如下。

（1）1966年，英籍华人高锟 (C·K·Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dB／km的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达l000dB／km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB／km 的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。

----光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C·K·Kao