光纤习题解答.docVIP

一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问： 其纤芯直径为多少？ 在1310nm波长上可以支持多少个模式？ 在1550nm波长上可以支持多少个模式？ 解：，而 从而得到纤芯半径：a=/（）=30.25μm，则直径为60.5μm （b）*2，与波长的平方成反比 因此在1310nm上的模式数为M=（850/1310）2×1000=421 （c）在1550nm上的模式数为M=（850/1550）2×1000=300 阶跃型光纤，若n1=1.5，λ0=1.31μm， Δ=0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a应取多大？ 若取芯径a=5μm，保证单模传输时，Δ应怎样选择？解：，单模传输 解得到 0.4727μm 同样用 得到 Δ 0.0022 一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km； 如果在接收端保持0.3μW的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？ 如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为多少？ 解：（a）利用 ，得到=18.93μW （b） ，得到 =300μW 补充： 答：光纤存在下列色散类型： 模式色散（或模间色散）。是指同一波长光信号中不同模式光线的传播路径和速度不同，产生时延差，引起光脉冲展宽，称为模式色散，只存在于多模光纤中。 模内色散。是指同一个导波模式中不同波长光线的传播路径和速度不同，产生时延差，引起光脉冲展宽，称为模内色散（或色度色散）。模内色散包含材料色散和波导色散两类，其中： 材料色散是因光源光谱不纯以及光纤石英材料的折射率随波长而变化这两个原因所产生的模内色散； 波导色散是因光源光谱不纯以及波导结构的影响这两个原因而产生的模内色散。 材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中都能够存在。 习题三 5. 什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？ 6、什么是激光器的阈值条件。一个GaAs PIN光电二极管平均每三个入射光子，产生一个电子-空穴对。假设所有的电子都被收集。 a试计算该器件的量子效率； b当在0.8μm波段接收功率是10-7W时，计算平均输出光电流； c计算波长，当这个光电二极管超过此波长时将停止工作，即长波长截止点λc。=1/3=33.3% b、由和可得到 Ip==2.15×10-8 A C、 而由表3.1，知=1.424 eV，则波长截止点λc=0.87μm 什么是雪崩增益效应？ 习题六 5. 假定接收机工作于1550nm，带宽为3GHz，前置放大器噪声系数为4dB，接收机负载为RL=100Ω，温度T=3000K，量子效率为η=1，=1.55/1.24=1.25A/W，Gm=1，试计算接收机灵敏度。 解：Fn dB=4dB，所以，Fn=2.512 对于BER=10-12，γ≈7； ==1 == -22.0246dBm 习题七 已知一个565Mbit/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下： （1）光纤通信系统光纤损耗为0.1dB/km，有5个接头，平均每个接头损耗为0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm，接收机灵敏度为-56dBm（BER=10-10）。 （2）光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/（km?nm），光源光谱宽度1.8nm，求：最大中继距离为多少？ 注：设计中选取色散代价为1dB，光连接器损耗为1dB（发送和接收端个一个），光纤富余度为0.1dB/km，设备富余度为5.5dB。 L+0.25+1+12+0.1L+5.5，得到L=217.5km。 （2）色散限制中继距离为：，而信息速率为565Mb/s的单模光缆传输系统，采用5B6B码型，其传输速率为677990kb/s。，因此 =47.1164km （3）因此，是一个色散限制系统，最大中继距离应小于47.1164km。 3 821 71 621 51 41 3 21 1 8 7 6 5 4 3 2 1 1