光纤通信 习题答案

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。

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

渐变型光纤的折射率分布

7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。试求：

（1）光纤的相对折射率差Δ；

（2）数值孔径NA；

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。 解：（1）＝n1-n2

（2）

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则相当于包层的折射率n2=1，则

情境一巩固与提高：

一、填空题

1. 华裔学者高锟科学地预言了 制造通信用的超低耗光纤的可能性 ，并因此获得诺贝尔物理学奖。

2. 目前光纤通信所使用的光的波长为 1260nm-1625

nm 。 3. 数字光纤通信系统由 光发射机 、 光纤 和 光

接收机 构成。 4. 光纤通信的3个低衰耗波长窗口分别是 0.85um、

1.31um 、 和 1.55um 。

5. 非色散位移光纤零色散波长在 1310 nm，在波长为 1550 nm处衰减最小。

6. 光纤主要由 纤芯 和 包层 构成，单模光纤芯径一般为 8-10 μm，多模光纤的芯径一般在 50

μm左右。

7. 光纤的特性主要分为传输特性 、 机械特性 、 温度特性 三种。

二、简答题 1. 简述光纤通信的优点和缺点。

答：光纤通信的优点：

1) 频带宽、通信容量大 2) 损耗低、传输距离远

3) 信号串扰小、保密性能好 4) 抗电磁干扰、传输质量佳

5) 尺寸小、重量轻、便于敷设和运输 6) 材料来源丰富、环境适应性强

光纤通信的缺点：

1） 光纤性质脆。需要涂覆加以保护 2） 对切断的连接光纤时，需要高精度技术和仪表器具

3） 光路的分路、耦合不方便 4） 光纤不能输送中继器所需的电能

5） 弯曲半径不宜过小

2. 简述光全反射原理。 答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较大）到光

疏媒质的交界面会发生全反射现象，即入射角达到一定值时，折射光线将与法线成90°角，再增大会使折射光线进入原媒质

传输。

3. 简述光纤通信系统的基本组成。 答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。光发射机

的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。光源器件一般是LED和LD。

光纤：完成光波的传输。

光接收机的作用就是进行光/电转换。光收器件一般是光电二极管PIN和雪崩光电二极管APD。

4. 简述G.652、G.653、G.655的特点和主要用途。 答：G.652：也称标准单模光纤，是指零色散点在1310nm附近的

1 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、微波无线电通信相比，光纤通信具有如下优点：(1) 通信容量大．首先 ，光载波的中心频率很高，约为2 X10^14Hz ，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20 000 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2 GHz。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千0 . 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、无线电波的千扰．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，．噪声主要来源于t 子噪声及光检测器后面的电阻热噪声和前置放大器的噪声．只要设计适当，在中继距离内传输的误码率可达10^-9甚至更低。

此外，光纤通信系统还具有适应能力强、保密性好以及使用寿命长等特点。当然光纤通信系统也存在一些不足：

( 1 ）有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。

( 2 ）光纤的机械强度差，为了提高强度，实际使用时要构成包声多条光纤的光缆，光统中要有加强件和保护套。

( 3 ）不能传送电力．有时需要为远处的接口或再生的设备提供电能，光纤显然不能胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线．

光纤通信概论

一、单项选择题

1、光纤通信指的就是:

A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式;

B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式;

C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式;

D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。

2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的:

A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区

3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是:

A 0、4～2、0 B 0、4～1、8

C 0、4～1、5 D 0、8～1、6

4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是:

A 0、85、1、20、1、80 ;

B 0、80、1、51、1、80 ;

C 0、85、1、31、1、55 ;

D 0、80、1、20、1、70。

6 下面说法正确的就是:

A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大; B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大;

C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸;

D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。

二、简述题

1、什么就是光纤通信？

2、光纤的主要作用就是什么？

3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？

4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？

5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？

光纤传输特性测量

一、单项选择题

1 光纤的损耗与色散属于:

A 光纤的结构特性;

B 光纤的传输特性;

C 光纤的光学特性;

D 光纤的模式特性。

2 光纤的衰减指的就是:

A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少;

B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少;

C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗;

D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。 3 光纤的色散指的就是:

A 光纤的材料色散;