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原荣 编著 《光纤通信（第3版）》1第9章 复习思考题参考答案9-1 解释为什么用色散补偿光纤（DCF ）补偿普通单模光纤的色散答：在具有正色散值的标准单模光纤之后接入一段在该波长下具有负色散特性的色散补偿光纤，就可以对普通单模光纤进行色散补偿，如图9.5.1所示。
其色散补偿的原理可以这样理解，在这两段光纤串接的情况下，输出脉冲包络的幅度变成()()22112221i ,0,exp ()i d 22A L t A L L t ωωββωω∞-∞⎛⎫=+- ⎪π⎝⎭⎰ （9.5.1） 式中，21L L L +=，j 2β是长j L （2 ,1=j ）光纤段的GVD 参数。
此时色散补偿条件为0222121=+L L ββ，因为()j j c D 22/π2βλ-=，所以色散补偿条件变为02211=+L D L D （9.5.2）满足式（7.7.4）时，()()t A t L A ,0,=，光纤输出脉冲形状被恢复到它输入的形状。
色散补偿光纤的长度应满足 ()1212L D D L -= （9.5.3）从实用考虑，2L 应该尽可能短，所以它的色散值2D 应尽可能大。
图9.5.1 用负色散的色散补偿光纤对正色散标准单模光纤的色散进行补偿9-2 解释用马赫-曾德尔干涉滤波器补偿光纤色散的原理答：从3.3节已经知道，马赫-曾德尔干涉滤波器的原理是基于两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论。
由于两臂的长度差为L ∆，所以经两臂传输后的光，就产生相位差()c n L f ∆=∆π2φ，式中n 是波导折射率。
用平面硅波导已制成用多个马赫-曾德尔干涉器级联的光纤色散补偿器，图9.6.2表示它的原理图，该器件由12个臂长不等的耦合器串联组成，尺寸为2mm 7152⨯，损耗为8 dB 。
在一个臂上镀鉻，以便通过加热改变臂长从而控制光程相位差。
该器件的优点是可以通过臂长和 M-Z 干涉器的数量来控制色散均衡特性。
第9章 复习思考题参考答案2马赫-曾德尔干涉滤波器的工作原理可以这样理解，将器件设计成经较长路经传输的高频分量在输出端满足相长条件，而低频分量则满足相消条件；相反，经较短路经传输的低频分量在输出端满足相长条件，而高频分量则满足相消条件。
第9章光纤通信网经过几十年的发展，光纤通信技术已达到了较高的水平，在各类网络中都得到了广泛的应用。
传统的光纤通信技术主要满足点到点之间的高速传输，在光纤通信向网络化发展中存在着一些问题，就限制了光纤通信的进一步发展。
目前，光纤通信技术正向着高速化、网络化、全光化和集成化方向发展，以更加充分利用光纤的频带资源，适应信息社会的需要。
本章中将对光纤通信网包括SDH传送网、光纤接入网和WDM光网络的应用、发展情况作一介绍。
9.1 SDH传送网9.1.1 基本概念通常，网络可泛指提供通信服务的所有实体及其逻辑配置。
对网络的功能描述可以有不同的角度，一般地，从信息传递角度看网络就是传送网，也即传送网是完成信息传送功能的手段，是网络逻辑功能中完成传送有关功能的集合。
为了便于网络的规划、设计和管理，必须规范一个合适的网络模型，其应具有规定的结构和标准化的功能元件。
通常为使网络结构的描述变得灵活和简单，采用分层和分割的概念和方法。
例如，我国SDH传送网由长途网（又分一级干线和二级干线网），中继网和用户网组成。
从逻辑上看，可分别从纵向划分为层（包括电路层、通道层和传输媒质层）和横向划分为一个互连的子网络。
在对网络进行描述时，通常使用网络结构元件。
网络结构元件是用来描述传送网结构的基本元件，按其执行的功能划分为参考点、拓扑元件、传送实体和传送处理功能等4类基本功能元件。
1. 拓扑元件（T opological Component）拓扑元件是以同类型参考点之间的拓扑关系来描述传送网的一种结构元件，分为三类，即层网络、子网络和链路。
（1）层网络（Layer network）层网络又称传送层网络，是拓扑元件的一种．泛指能将一组相同类型的接入点连在一起、传送信息的逻辑实体。
在传送网的分层模型中，每一层网络均为其相邻的上一层网络提供传送服务。
提供传送服务的层称为服务者（server），使用传送服务的层称为客户（client），相邻的层网络之间构成客户与服务者的关系。
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲英文名称:Fiber Communication Principle and its Application学时:51 学分：3开课学期：第7学期一、课程性质与任务通过讲授光纤通信技术的基础知识,使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机)。
通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法,了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。
二、课程教学的基本要求要求通过课堂认真听讲和实验课,以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。
三、课程内容第一章光通信发展史及其优点（1学时）第二章光纤的传输特性（2学时）第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件(9学时）第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时)第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时）第七章光纤传输系统（4学时)第八章光纤网络介绍（6学时）第九章光纤通信原理与技术实验(17课时)四、教学重点、难点本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用,光电新产品开发举例。
本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。
（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2）六、教学方式理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。
七、本课程与其它课程的关系1。
本课程必要的先修课程《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程2。
本课程的后续课程《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。
八、考核方式考核方式：考查具体有三种。
根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种.第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定.对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告)和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%,实验成绩占总成绩的30％,作业成绩及平时考勤占总成绩的15％。
光纤知识点（5-9章）第五章知识点1.数字传输体制有两种：是不同的传输体制协议。
SDH（同步数字传输体制）PDH（准同步数字传输体制）2. SDH对模型的下列几个方面做了规定：（1）网络节点接口（2）同步数字体系的速率（3）帧结构。
（1）网络节点接口传输设备：光缆传输系统设备；微波传输系统设备；卫星传输系统设备。
网络节点：只有复用功能（简单）；复用、交叉连接多种功能（复杂）。
（2）速率：同步传输模块：STM-N，N＝1、4、16 等。
STM-1 155.520Mbit/s 155Mbit/sSTM-4622.080Mbit/s 622Mbit/sSTM-16 2488.320Mbit/s 2.5Gbit/sSTM-64 9953.280Mbit/s 10Gbit/sSTM-256 39813.12Mbit/s 40Gbit/s（3）帧结构：SDH 帧为块状帧结构，共有9 行，270 列，以字节为单位。
一个STMN 帧有9 行，每行由270×N 个字节组成。
这样每帧共有9×270×N 个字节，每字节为8 bit。
帧周期为125μs，即每秒传输8000 帧。
对于STM1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。
字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。
（结构图见书127页，重点）3.STM-N 帧包括三个部分：SOH、AU-PTR、PAYLOAD（结构图见书127页，重点）（1）段开销SOH：RSOH，再生段开销：1～3 行。
MSOH，复用段开销：5～9 行。
区别：监管范围不同。
如：若光纤上传输2.5G 信号，RSOH 监控STM-16 整体的传输性能。
MSOH 监控每一个STM-1 的传输性能。
（2）管理指针AU-PTR：指示净负荷PAYLOAD 中信息的起始字节位置，便于接收端从正确的位置分解出有效传输信息。
光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
以下是一些与光纤通信相关的技术：
光纤传输技术：光纤传输技术是将信息信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。
主要包括光源、光纤传输介质和光接收器等组成部分。
常见的光源包括激光器和发光二极管，光接收器则是将接收到的光信号转换为电信号。
光纤放大器技术：光纤放大器用于增强光信号的强度，以延长光信号在光纤中传输的距离。
常见的光纤放大器包括掺铒光纤放大器（EDFA）、掺镱光纤放大器（YDFA）等。
光纤耦合技术：光纤耦合技术用于将光信号从光源耦合到光纤中，或从光纤中耦合出来。
常见的光纤耦合技术包括插入式耦合和光纤末端面耦合。
光纤分波复用技术：光纤分波复用技术（WDM）用于在光纤中同时传输多个不同波长的光信号，以实现多路复用和提高传输容量。
常见的WDM技术包括密集波分复用（DWDM）和波分分复用（CWDM）等。
光纤传感技术：光纤传感技术利用光纤的特性实现对物理量或化学量的测量和监测。
常见的光纤传感技术包括光纤布拉格光栅传感、光纤干涉仪传感和光纤拉曼散射传感等。
光纤网络技术：光纤网络技术用于构建高速、大容量的通信网络。
常见的光纤网络技术包括光纤局域网（LAN）、光纤城域网（MAN）和光纤广域网（WAN）等。
这些技术共同构成了现代光纤通信系统的基础，使得光纤通信具有高速、大容量、低损耗和抗干扰等优势，广泛应用于电信、互联网和数据通信等领域。
光纤通信的相关技术和应用随着技术的不断发展，现代社会的通信方式也在不断更新。
在过去，人们使用电话线来进行联系，但是随着互联网的普及，越来越多的人开始使用光纤通信来实现高速稳定的网络连接。
本文将介绍光纤通信的相关技术和应用。
一、光纤通信的原理光纤通信是利用光电转换原理，将电子信息转换成光信号通过光纤进行传输，然后利用光电转换将光信号转换为电子信息。
光纤通信的核心在于光纤，它是一种由玻璃或塑料制成的细长管道，内部的光学材料能够将光信号进行传输。
在光纤通信中，激光发射器发出一束光，通过光纤传输到接收器。
在传输过程中，光信号会经过多次反射和折射，从而到达接收器。
一旦信号到达接收器，接收器将光信号转换为电信号，接着转换为可读的信息。
光纤通信的优势在于它具有高速、稳定、低延迟等特点。
相比较其他通信方式，它能够支持更高的带宽，而且信号传输距离更远，不会受到外界电磁干扰。
二、光纤通信的应用1. 家庭宽带网络在家庭宽带网络方面，光纤通信已经成为主流。
越来越多的家庭开始使用光纤来进行稳定的网络连接，而不再使用传统的电话线。
光纤通信使得用户能够享受到更快速和更稳定的上网体验。
2. 企业网络在企业网络方面，光纤通信也扮演着重要的角色。
企业可以使用光纤网络来连接各个部门，从而提高沟通效率和工作效率。
除此之外，企业之间也可以使用光纤网络进行通信，从而实现更快速、更便捷的信息传递。
3. 医疗保健光纤通信还被广泛应用于医疗保健领域。
医学家们可以使用光纤网络来传输大量的医疗数据，从而实现更高效、更快速的诊断和治疗。
另外，光纤通信还可用于实施远程医疗，使得病患可以在家中进行诊断和治疗。
4. 安防系统在安防系统方面，光纤通信也发挥着重要的作用。
光纤网络能够传输高质量的视频信号，从而实现更精确、更清晰的视频监控。
除此之外，光纤通信还能够在传输过程中保证信号的稳定性和安全性。
5. 特殊应用光纤通信还可以用于其他一些特殊的应用场景。
例如，光纤通信可以被用于地震预警系统，从而提前预警地震发生，保护人民的生命财产安全。
《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义和发展历程1.2 光纤通信的优势和局限性1.3 光纤通信的应用领域1.4 光纤通信的发展趋势第二章：光纤的基础知识2.1 光纤的组成和结构2.2 光纤的种类和特性2.3 光纤的传输原理2.4 光纤的耦合和衰减第三章：光纤通信系统的组成3.1 光源和光发射器3.2 光接收器和解调器3.3 光放大器和光纤放大器3.4 光波分复用器和光开关第四章：光纤通信系统的性能评估4.1 系统性能指标4.2 信道容量和误码率4.3 系统噪声和损耗4.4 系统优化和升级第五章：光纤通信技术的应用5.1 光纤通信在通信领域的应用5.2 光纤通信在数据传输中的应用5.3 光纤通信在有线电视中的应用5.4 光纤通信在互联网和数据中心中的应用第六章：光纤通信系统的传输技术6.1 直接序列扩频传输技术6.2 频率分割复用传输技术6.3 时间分割复用传输技术6.4 波长分割复用传输技术第七章：光纤通信系统的网络架构7.1 点对点光纤通信网络7.2 星型光纤通信网络7.3 环型光纤通信网络7.4 光纤通信网络的规划和设计第八章：光纤通信系统的保护与恢复8.1 光纤通信系统的保护技术8.2 光纤通信系统的恢复技术8.3 故障检测与定位技术8.4 系统冗余设计第九章：光纤通信技术的最新进展9.1 光量子通信技术9.2 光纤激光器技术9.3 光纤传感器技术9.4 光纤通信技术的未来发展趋势第十章：实验与实践10.1 光纤通信系统的基本实验10.2 光纤通信系统的性能测试与评估10.3 光纤通信网络的搭建与维护10.4 实际案例分析与讨论第十一章：光纤通信系统的维护与管理11.1 光纤通信设备的维护与管理11.2 光纤通信网络的监测与维护11.3 光纤通信系统的安全与保护11.4 光纤通信技术的标准化与规范第十二章：光纤通信技术在特定领域的应用12.1 光纤通信在军事通信领域的应用12.2 光纤通信在航空航天领域的应用12.3 光纤通信在海洋探测领域的应用12.4 光纤通信在医疗健康领域的应用第十三章：光纤通信技术的国际化发展13.1 国际光纤通信技术的标准与协议13.2 跨国光纤通信网络的构建与运营13.3 国际合作与竞争在光纤通信领域的影响13.4 光纤通信技术在全球范围内的普及与发展第十四章：光纤通信技术的创新与研发14.1 新型光纤材料与技术的研发14.2 光纤通信设备的创新设计14.3 光纤通信系统的智能化与自动化14.4 光纤通信技术在未来的挑战与机遇第十五章：课程总结与展望15.1 光纤通信技术课程回顾15.2 光纤通信技术的关键问题和挑战15.3 光纤通信技术的未来发展趋势15.4 学生实践和研究的方向与建议重点和难点解析本文档详细介绍了《光纤通信技术》课程的教学大纲、教案和课程日历，涵盖了光纤通信的概述、基础知识、系统组成、性能评估、应用领域、传输技术、网络架构、保护与恢复、最新进展、实验与实践、维护与管理、特定领域应用、国际化发展、创新与研发以及课程总结与展望等十五个章节。
