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。
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。
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。
7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n 1=1.50，n 2=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）%3.31.5245.11.5 2n n -n 2
222122
21=⨯-=∆＝ （2） 0.39 0.03321.521=⨯⨯=∆=n NA
（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则相当于包层的折射率n 2=1，则
%1.281.5211.5 2n n -n 2
222122
21=⨯-=∆＝
.12 0.28121.521=⨯⨯=∆=n NA 而 sin 0φ=NA 最大为1，所以说只要光纤端面的入射角在90O
以内，就可以在光纤中形成全反射。 8．已知阶跃型光纤，纤芯折射率n 1=1.50，相对折射率差Δ=0.5%，工作波长λ0=1.31μm ，试求：（1）保证光纤单模传输时，光纤的纤芯半径a 应为多大？
（2）若a =5μm ，保证光纤单模传输时，n 2应如何选择？
解：（1）因为是阶跃型光纤，所以归一化截止频率Vc ＝2.405；
()m m n a a n V μπμπλλπ34.3231.1%5.0250.1405.222405
.2 405.2220110=⨯⨯⨯=⨯∆<∴<∆=
（2）若a =5μm ，保证光纤单模传输时，
4967
.1%22.0215.121n n 0.22% 2n n -n %22.02231.1550.1405.222405.2 405
.222122122
212201
10=⨯-⨯=∆->⇒
<∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯<∆<∆=＝πμμπλλπ
m m a n a n V 1．简述石英系光纤损耗产生的原因，光纤损耗的理论极限值是由什么决定的？
答：（1）
（2）光纤损耗的理论极限值是由紫外吸收损耗、红外吸收损耗和瑞利散射决定的。
2．当光在一段长为10km 光纤中传输时，输出端的光功率减小至输入端光功率的一半。
求：光纤的损耗系数α。
解：设输入端光功率为P 1，输出端的光功率为P 2。
则P 1＝2P 2
光纤的损耗系数()km dB P P km P P L /3.02lg 1010lg 102
221==＝α 3．光纤色散产生的原因有哪些？对数字光纤通信系统有何危害？
答：（1）按照色散产生的原因，光纤的色散主要分为：模式（模间）色散、材料色散、波导色散和极化色散。（2）在数字光纤通信系统中，色散会引起光脉冲展宽，严重时前后脉冲将相互重叠，形成码间干扰，增加误码率，影响了光纤的传输带宽。因此，色散会限制光纤通信系统的传输容量和中继距离。
4．为什么单模光纤的带宽比多模光纤的带宽大得多？
答：光纤的带宽特性是在频域中的表现形式，而色散特性是在时域中的表现形式，即色散越大，带宽越窄。由于光纤中存在着模式色散、材料色散、波导色散和极化色散四种，并且模式色散>>材料色散＞波导色散＞极化色散。由于极化色散很小，一般忽略不计。在多模光纤中，主要存在模式色散、材料色散和波导色散；单模光纤中不存在模式色散，而只存在材料色散和波导色散。因此，多模光纤的色散比单模光纤的色散大得多，也就是单模光纤的带宽比多模光纤宽得多。
5．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n 1=1.50，n 2=1.45，光纤的长度L=10km 。试求：
（1）子午光线的最大时延差；
（2）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求子午光线的最大时延差。
光纤损耗 吸收损耗
本征吸收
杂质吸收 紫外吸收 红外吸收 氢氧根（OH －）吸收 过渡金属离子吸收 散射损耗 弯曲损耗
解：（1） 1sin 21111
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=n n C Ln n C L n C L
c M θτ () s 1.72145.150.110350.1105μ=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯⨯=km km （2）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则n 2=1.0
1sin 21111⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=n n C Ln n C L n C L
c M θτ () s 5210.150.110350.1105μ=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯⨯=km km 6．一制造长度为2km 的阶跃型多模光纤，纤芯和包层的折射率分别为n 1=1.47，n 2=1.45，使用工作波长为
1.31μm ，光源的谱线宽度Δλ＝3nm ，材料色散系数D m ＝6ps/nm ·km ，波导色散τw ＝0，光纤的带宽距离指数γ＝0.8。试求：
（1）光纤的总色散；
（2）总带宽和单位公里带宽。
解：（1）()ns s km km n n C Ln M 2.135145.147.1/10347.1215211=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=τ ()ps km nm km nm ps L D m m 3623/6=⨯⨯⋅=⋅∆⋅=λτ
()ns w m M 2.135036.02.135 )(2222=+=++=ττττ总
（2）()MHz ns B T
26.3 2.135441.0 441.0===τ ()M H z L B B T 68.5226.3 8.0=⨯=⋅=γ
7．一制造长度为2km 的抛物线型渐变多模光纤，纤芯轴线处的折射率n(0)＝1.5，包层的折射率n C =1.48，使用工作波长为0.85μm ，光源的谱线宽度Δλ＝6nm ，材料色散系数D m ＝15ps/nm ·km ，波导色散τw ＝10 ps ，光纤的带宽距离指数γ＝0.9。试求：
（1）光纤的总色散；
（2）总带宽和单位公里带宽。
解：（1）()()%34.11.5
248.11.5 02n n -0n 22222
c 2=⨯-=∆＝ ()ps s
km km C Ln M 898/1030134.05.1221)0(21522=⨯⨯⨯⋅=∆⋅=τ ()ps km nm km nm ps L D m m
18026/15=⨯⨯⋅=⋅∆⋅=λτ
