光纤通信习题课与复习1010分析

光纤通信基础复习题1．光通信的发展大致经历几个阶段？光通信的发展大致经历如下三个阶段可视光通信阶段：我国古代的烽火台，近代战争中的信号弹、信号树，舰船使用的灯塔、灯光信号、旗语等，都属于可视光通信。

大气激光通信阶段：光通信技术的发展应该说始于激光器的诞生。

1960年美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，使人们开始对激光大气通信进行研究。

激光大气通信是将地球周围的大气层作为传输介质，这一点与可视光通信相同。

但是，激光在大气层中传输会被严重的吸收并产生严重的色散作用，而且，还易受天气变化的影响。

使得激光大气通信在通信距离、稳定性及可靠性等方面受到限制。

光纤通信阶段：早在1950年，就有人对光在光纤中的传播问题开始了理论研究。

1951年发明了医用光导纤维。

但是，那时的光纤损耗太大，达到1000 dB/km，即一般的光源在光纤中只能传输几厘米。

用于长距离的光纤通信几乎是不可能。

1970年，美国康宁公司果然研制出了损耗为20dB/km的光纤，使光纤远距离通信成为可能。

自此，光纤通信技术研究开发工作获得长足进步，目前，光纤的损耗已达到0.5dB/km（1.3µm）0.2dB/km（1.55µm）的水平。

2. 光纤通信技术的发展大致经历几个阶段？第一阶段（1966～1976）为开发时期.波长: λ= 0.85um,光纤种类: 多模石英光纤,通信速率: 34～45Mb/s,中继距离: 10km.第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期.波长: λ= 1.30um,光纤种类: 单模石英光纤,通信速率: 140～565Mb/s,中继距离: 50～100km.第三阶段（1986～1996）以超大容量超长距离为目标,全面推广及开展新技研究时期.波长：λ= 1.55um,光纤种类: 单模石英光纤,通信速率: 2.5～10Gb/s,中继距离: 100～150km.3.光通信基本概念：光通信：利用光波进行信息传输的一种通信方式。

第1章1.光通信的优缺点各是什么答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密；寿命长。

缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经受长时间的检验。

2.光通信系统由哪几部分组成，各部分功能是什么答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路。

各部分的功能参见节。

3.(4.假设数字通信系统能够在载波频率1%的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道答：5GHz×1％/64k＝781路（3×108/×10-6）×1％/64k＝3×107路5.SDH体制有什么优点答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理，因此更加适合高速光纤线路传输。

6.简述未来光网络的发展趋势及关键技术。

/答：未来光网络的发展趋势为全光网，关键技术为多波长传输和波长交换技术。

7.简述WDM的概念。

答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。

这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。

8.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。

答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。

9.！10.WDM光传送网络（OTN）的优点是什么答：（1）可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，适应未来高速宽带通信网的要求。

一、填空:1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家 ______ 首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。

2、光纤传输是以______ 作为信号载体，以_____ 作为传输媒质的传输方式。

3、光纤通常由____ 、_____和______ 三部分组成的。

4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为 _______ 和____ 。

5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。

6、光纤通信的最低损耗波长是零色散波长是。

7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。

8阶跃光纤的相对折射率差公式为________9、光纤通信中常用的低损耗窗口为______ 、1310 nm _____ 。

10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。

11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。

12、阶跃折射率光纤单模传输条件为： _____ 。

13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为______ 、____ 和受激吸收。

14、光纤通信中最常用的光源为__和 ________ 3—15、光调制可分为和两大类。

16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。

17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。

18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：______ 。

19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法和。

20、光纤通信是以_____ 为载频，以 _____ 为传输介质的通信方式。

21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于 _____ 。

22. __________________________________________ 数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：_______________________________ 。

23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种______ 分布形式。

光纤通信简明教程习题及题解《光纤通信简明教程》习题及题解1-1 光程差计算波长为1.55 µm 的两束光沿z ⽅向传输，从A 点移动到B 点经历的路径不同，其光程差为20 µm ，计算这两束光的相位差。

解：两束光的相位差由式（1.2.8）可知2z φλπΔΔ== 2π×20/1.55 = 25.8 π弧度2-1 mW 和dBm 换算⼀个LED 的发射功率是3 mW ，如⽤dBm 表⽰是多少？经过20 dB 损耗的光纤传输后还有多少光功率？解：LED 的输出功率⽤式（B.1）计算为dBm = 10 log P = 10 log 3 ≈ 4.77 dBm或者从附录D 中查表也可以近似得到。

经过20 dB 损耗的光纤传输后，还有4.77 ? 20 = ?15.23 dBm 的光功率。

2-2 光纤衰减注⼊单模光纤的LD 功率为1 mW ，在光纤输出端光电探测器要求的最⼩光功率是10 nW ，在1.3 µm 波段⼯作，光纤衰减系数是0.4 dB/km ，请问⽆需中继器的最⼤光纤长度是多少？解：由式（2.3.3）可得3in 9dB out 111010lg 10lg 125 km 0.41010P L P α===????×???? 2-3 材料⾊散光源波长谱宽λΔ和⾊散τΔ指的是输出光强最⼤值⼀半的宽度，21λΔ称为光源线宽，它是光强与波长关系曲线半最⼤值⼀半的宽度，21τΔ是光纤输出信号光强与时间关系曲线半最⼤值⼀半的宽度。

已知光纤的材料⾊散系数为（1.55 µm ）。

11m nm km ps 22??=D 请计算以下2种光源的硅光纤每千⽶材料⾊散系数：当光源采⽤⼯作波长为1.55 µm 、线宽为100 nm 的LED 时；当光源采⽤⼯作波长仍为1.55 µm 、但线宽仅为2 nm 的LD 时。

解：对于LED ，nm 10021=Δλ，由式（2.3.7）可以得到()()()ps 200 2nm 100nm km ps 22km 1111m 21==Δ≈Δ??λτD L ，或者 2.2ns 。

光纤通信-复习、小结、习题、单元测试及试题、答案光纤通信一、概论小结一、名词概念1、光纤:光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。

2、光纤通信:光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。

3、光纤通信系统:光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。

二、光在电磁波谱中的位置----光也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。

红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。

1、可见光是人眼能看见的光，其波长范围为:0.39 至0.76 。

2、红外线是人眼看不见的光，其波长范围为:0.76 至300 。

一般分为: (1)近红外区:其波长范围为:0.76 至15 ;(2)中红外区:其波长范围为:15 至25 ;(3)远红外区:其波长范围为:25 至300 ;三、光纤通信所用光波的波长范围(1)光纤通信所用光波的波长范围为0.8 至1.8 ，属于电磁波谱中的近红外区。

(2)在光纤通信中，常将0.8 至0.9 称为短波长，而将0.8 至0.9 称为长波长。

四、光纤通信中常用的低损耗窗口(1)0.85 、1.31 和1.55 左右是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。

(2)早期光纤通信系统传输所用的是多模光纤，其工作波长在0.85 的第一个工作窗口。

(3)非色散位移光纤(G.652光纤)工作在1.31 附近的第二个工作窗口。

(4)色散位移光纤(G.653光纤)工作在1.55 附近的第二个工作窗口。

- 五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下:(1)传输频带极宽，通信容量很大;(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远;(3)串扰小，信号传输质量高;(4)光纤抗电磁干扰，保密性好;(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设;(6)耐化学腐蚀;(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富(一)概论习题1、什么是光纤通信,2、光纤的主要作用是什么,3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点,4、为什么说使用光纤通信可以节约大量有色金属,5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大,6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少,7、红外线是人眼看不见的光，其波长范围是多少,8、近红外区:其波长范围是多少,19、光纤通信所用光波的波长范围是多少,10、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少(二)单元测试 (单项选择题)1 光纤通信指的是:1以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; 2 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; 3 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; 4以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。

《光纤通信原理》习题及参考答案第1讲光纤通信概述1-1光纤通信是为传输媒质。

以为载波的通信方式。

光纤的工作波长为、和。

1-2光纤通信有哪些优点？第2讲光纤光缆的结构和分类2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。

其中是光纤导光部分。

2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。

2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。

2-4光缆结构包括、和。

常用光缆有、、、等结构。

第3讲光纤的导光原理2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：1)光纤的包层折射率n2＝？2）该光纤数值孔径NA＝？2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？第4讲光纤的损耗特性2-9 光纤主要的传输特性是和。

2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？第5讲光纤的色散特性2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？2-15 某激光二极管（LD）的谱线宽度Δλ1＝1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2＝40nm，某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。

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。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和 1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。

光纤通信复习题（共5篇）第一篇：光纤通信复习题1光通信系统组成及各部分作用2光通信系统分类及主要特点3光通信三个窗口是什么？为什么选择这三个窗口？4查阅相关资料，说明当前光纤通信商用和实验室速率（单信道，多信道）5查阅相关资料，说明当前光纤通信研究最新技术6光源的基本要求，主要参数，注意事项7什么是受激吸收、受激辐射、自发辐射8什么是粒子数反转分布9说明LED工作原理说明LD工作原理比较LED与LD各自特点对光检测器有什么要求，主要参数，注意事项什么是光电效应说明PIN 工作原理说明APD工作原理比较PIN与APD各自特点光源与光检测器使用时各加什么偏压？为什么？光纤是由哪几部分组成，各部分作用是什么？光纤如何分类的？松套光纤和紧套光纤含义是什么？画出多模阶跃、多模渐变、单模阶跃光纤折射率分布示意图光在光纤中全反射条件是什么？简述光纤导光原理光纤主要参数含义是什么？光纤主要传输特性是什么？什么是光纤损耗？造成光纤损耗原因是什么?什么是光纤色散？产生色散原因有哪些？对数字通信有什么危害？ 27 光纤损耗的测量方法有哪几种？其测量原理是什么？简述其测量原理28 说明光纤带宽测量原理常用光缆有哪几种结构形式？各有什么优点？HRX、HRDL、HRDS含义是什么？BERav、DM、SES、ES含义是什么？抖动含义是什么？衡量单位是什么？什么叫抖动峰——峰值？33 抖动三项性能指标含义是什么？光性能参数pt ext 灵敏度动态范围定义单位标准光线路码型基本要求mBnB码概念 , 编码方法光端机基本组成及各部分作用光发送电路组成、作用、原理APC ,ATC电路原理光接收电路组成各部分作用、原理Pt, EXT ,S ,D指标测试原理线路施工中现场测试内容方法光缆通信系统日常维护主要内容44 光缆线路防护内容光缆线路防雷电措施46 光缆线路防强电措施第二篇：光纤通信复习题光纤通信复习题一、填空题1、利用光波作为载波的通信方式称为（）。

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，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。

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2s i n 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。