第2章光纤通信
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1.光纤是如何分类的?各分为那些类别?2.相对折射指数差的表示式是什么?什么是弱导条件?。
3.什么是光纤的径向归一化相位常数U、光纤的径向归一化衰减常数W和光纤的归一化频率V?4.渐变型光纤的本地数值孔径的定义为什么?5.当光纤中出现什么时,即认为导波截止。
6.单模光纤是如何定义的?在标量近似解中,阶跃单模光纤只传输什么模?7.光纤的传输特性有哪几种?8.什么是导行波,什么是辐射波?9.什么是全反射,全发射的条件是什么?10.什么是弱导光纤,为什么标量近似解只适用于弱导光纤?11.为什么说采用渐变型光纤可以减小光纤的色散?12.什么是自聚焦现象?13.说明造成光纤损耗的原因。
14.单模光纤和多模光纤有何区别?各有何用途?15.根据ITU-T建议,单模光纤分为那几类?G.655光纤有何特点?16.什么是光纤的数值孔径NA?有何物理意义?17.光纤的波动方程是什么?18.光纤的电磁场表达式是什么?19.光纤的特征方程是什么?有何物理意义?20.什么是光纤的截止波长?21.光纤传输特性通常有几种?分别是什么?22.什么是光纤的色散?分析多模光纤和单模光纤的色散机理。
23.为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素?24.什么是G.652和G.655光纤,它们的特点分别是什么?。
25.通常光缆结构由那些组成?26.光缆型号是如何标识的?如GYGZL03-12T50/125代表什么意思?27.光纤通信中常用的波长是什么?28.阶跃型光纤的导光原理是什么?29.什么是光纤色散?光纤色散主要有几种类型?其对光纤通信系统有何影响?色散带来的危害是什么?30.解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散。
31.什么是色散位移单模光纤。
32.什么是非零色散光纤。
33.什么是色散平坦光纤。
34.什么是色散补偿光纤。
35.均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.5,n2=1.45 试计算:光纤芯与包层的相对折射率差。
光纤的数值孔径。
答案第一章:光纤通信1、什么是光纤通信?光纤通信及系统的组成光纤通信使用光导纤维作为传输光波信号的通信方式。
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。
2、什么事光通信光通信就是以光波为载波的通信。
3、光纤通信的优点?①传输频带宽,通信容量大。
②传输衰减小,传输距离长。
③抗电磁干扰,传输质量好。
④体积小、重量轻、便于施工。
⑤原材料丰富,节约有色金属,有利于环保4、光纤通信的工作波长?光源:近红外区波长:0.8—1.8μm频率:167—375THz5、WDM是指什么?DWDM指什么?WDM:波分复用DWDM:密集波分复用6、光纤从材料上可以分为哪几种?从材料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种?常见的插针端面有哪几种?PC、APC、SPC(球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触)8、按缆芯结构分,光缆分为哪几种?层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光线的制造分哪几个步骤?I 材料准备与提纯II 制棒III 拉丝、涂覆IV 塑套其中制棒分为:(1)MCVD改进的化学气相沉淀法(2)PCVD等离子化学气相沉淀法10、按材料光纤分几种?同611、无源器件的种类连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章:光纤通信的物理学基础1、通过哪些现象可以证明光具有波动性?光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明2、什么叫光电效应?光电效应具有哪些试验规律?由于光的照射使电子从金属中溢出的现象称为光电效应⑴ 每种金属都有一个确定的截止频率γ0,当入射光的频率低于γ0 时,不论入射光多强,照射时间多长,都不能从金属中释放出电子。
⑵ 对于频率高于γ0的入射光,从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关,只与光的频率有关。
频率越高释放出的电子的动能就越大。
⑶ 对于频率高于γ0的入射光,即使入射光非常微弱,照射后也能立即释放出电子。
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。
2.光纤是如何分类的?阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的?答:(1)按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤;按光纤中传输的模式数量,可以将光纤分为多模光纤和单模光纤;按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤;按照ITU-T 关于光纤类型的建议,可以将光纤分为G .651光纤(渐变型多模光纤)、G.652光纤(常规单模光纤)、G.653光纤(色散位移光纤)、G.654光纤(截止波长光纤)和G.655(非零色散位移光纤)光纤;按套塑(二次涂覆层)可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
(2)阶跃型光纤的折射率分布 () 21⎩⎨⎧≥<=ar n ar n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n cm α 3.阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA 是如何定义的?两者有何区别?它是用来衡量光纤什么的物理量?答:阶跃型光纤的数值孔径 2sin 10∆==n NA φ渐变型光纤的数值孔径 ()() 20-0s i n220∆===n n n NA c φ两者区别:阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关;而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。
数值孔径是衡量光纤的集光能力,即凡是入射到圆锥角φ0以内的所有光线都可以满足全反射条件,在芯包界面上发生全反射,从而将光线束缚在纤芯中沿轴向传播。
4.简述光纤的导光原理。
答:光纤之所以能够导光就是利用纤芯折射率略高于包层折射率的特点,使落于数值孔径角)内的光线都能收集在光纤中,并在芯包边界以内形成全反射,从而将光线限制在光纤中传播。
光纤通信第三版习题答案光纤通信第三版习题答案光纤通信是一种高速传输信息的技术,它利用光信号在光纤中传输数据。
光纤通信的发展已经进入到第三版,为了帮助读者更好地理解和掌握相关知识,本文将提供一些光纤通信第三版习题的答案。
第一章:光纤通信基础知识1. 什么是光纤通信?光纤通信是利用光纤作为传输介质,将信息以光信号的形式传输的一种通信方式。
2. 光纤通信的优点有哪些?光纤通信具有大带宽、低损耗、抗干扰能力强等优点。
3. 光纤通信的基本组成部分有哪些?光纤通信的基本组成部分包括光源、调制器、光纤、解调器和接收器等。
4. 光纤通信的工作原理是什么?光纤通信的工作原理是利用光的全反射特性将光信号在光纤中传输,通过调制器和解调器的处理,将光信号转换为电信号进行传输和接收。
第二章:光纤通信系统设计1. 光纤通信系统的设计包括哪些方面?光纤通信系统的设计包括光源的选择、光纤的布线和连接、调制器和解调器的设计等方面。
2. 光纤通信系统中如何选择合适的光源?选择合适的光源需要考虑光源的功率、频率范围和调制方式等因素。
3. 光纤通信系统中如何设计光纤的布线和连接?光纤的布线和连接需要考虑光纤的长度、弯曲半径和连接方式等因素,以保证光信号的传输质量。
4. 光纤通信系统中如何设计调制器和解调器?调制器和解调器的设计需要考虑调制方式、解调方式和信号处理的算法等因素,以实现光信号的调制和解调。
第三章:光纤通信的性能评估1. 光纤通信系统的性能评估指标有哪些?光纤通信系统的性能评估指标包括传输速率、误码率、信噪比和带宽等。
2. 如何评估光纤通信系统的传输速率?光纤通信系统的传输速率可以通过测量单位时间内传输的比特数来评估。
3. 如何评估光纤通信系统的误码率?光纤通信系统的误码率可以通过发送和接收的比特数之间的差异来评估。
4. 如何评估光纤通信系统的信噪比?光纤通信系统的信噪比可以通过测量信号和噪声的功率之间的比值来评估。
第四章:光纤通信的应用1. 光纤通信在哪些领域得到了广泛应用?光纤通信在通信、互联网、电视传输和医疗等领域得到了广泛应用。
第2章 复习思考题参考答案2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理答:现以渐变多模光纤为例,说明多模光纤传光的原理。
我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成,如图2.1.2(a )所示,而且 >>>c b a n n n 。
使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ,然后到达光纤轴线上的O'点。
而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab),因此不能发生全反射,而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。
如果n b 适当且小于n a ,光线2就可以到达b 和c 界面的B'点,它正好在A 点的上方(OO'线的中点)。
假如选择n c 适当且比n b 小,使光线2在B '发生全反射,即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。
于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ,就可以确保光线1和2通过O'。
那么,它们是否同时到达O'呢?由于n a >n b ,所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快,尽管它传输得路经比较长,也能够赶上光线1,所以几乎同时到达O'点。
这种渐变多模光纤的传光原理,相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜,把光线局限在波导中传输,如图2.1.1(b )所示。
图2.1.2 渐变(GI )多模光纤减小模间色散的原理2-2 作为信息传输波导,实用光纤有哪两种基本类型答:作为信息传输波导,实用光纤有两种基本类型,即多模光纤和单模光纤。
当光纤的芯径很小时,光纤只允许与光纤轴线一致的光线通过,即只允许通过一个基模。
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。