光纤系统作业参考 答案.docVIP

第一章作业 1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作用的部件是什么？ 光纤通信，就是用光作为信息的载体 、以光纤作为传输介质的一种通信方式。起主导作用的是激光器和光纤。 2、常规的光纤的三个的低损耗窗口是在哪个波段？其损耗值各为多少？ 850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km 3、光纤通信有哪些优点？ （1）频带宽 ，通信容量大（2）损耗低，中继距离长 （3）抗电磁干扰（4）无窜音干扰，必威体育官网网址性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，用光纤可节约金属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗小 4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？ PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步，SDH表示同步数字序列 PDH速率标准 SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s 5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。 光接收机通信信道光发送机输入 输出 光接收机 通信信道 光发送机 光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。 第2章1节布置的作业 1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪几部分构成？各起什么作用？ SiO2；芯区、包层、图层； 芯区：提高折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提高机械强度和柔软性 2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径一般分别为多少？ 纤芯折射率较高，包层折射率较小 单模光纤纤芯直径：2a=8μm～12μm，包层直径：2b=125μm；多模光纤纤芯直径：2a=50μm，包层直径：2b=125μm。 3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？ 折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤；根据模式传播情况不同分为多模光纤和单模光纤 4、什么是全反射？它的条件是什么？指光从光密介质入射到光疏介质是，全部被反射会原介质的现象 条件：光从光密介质入射至光疏介质；入射角大于或等于临界角（θ=arcsin（n2/n1）） 在光纤端面：要求入射角 ? ?o 全；在芯包界面：要求入射角 ?1 ?C芯包界面全反射 5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？ 反映光纤对光信号的集光能力，定义入射临界角θmax的正弦为数值孔径NA ，NA NA=sinθmax= 6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？ 如果折射率分部合适，就用可能使以不同角度入射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传播，同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦。出现在渐变光纤里。当折射率分布按平方率分布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特性。 7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1＝1.46和n2＝1.45，试计算： (a)相对芯包折射率差△； (b)若该光纤的端面外为空气，计算允许的最大入射角?0及数值孔径NA； (c)若该光纤浸于水中，n0=1.33，计算?0及NA的大小。 解：（a）?= （b）由n0sinθ0=n1sinθ1 （c）同上 8、有一SI型多模光纤的芯径（纤芯直径）为50 ?m，芯包折射率分别为nl=1.465和n2=1.46。计算与光纤轴线夹角最大的那条子午射线，在1m的传输距离上共要反射多少次? 解：θ=arcsinn2n1=85.3° 反射一次的轴向距离L=2*a/2*tanθ=2*50/2*tan85.3 反射次数=（1*106）/604=1656 第2章2节布置的作业 1、导模的传播常数应满足什么条件？ k2βk1 或k0n2≤β≤k0n1 2、归一化频率V与什么参量有关？其值与导模数的关系？ V=k0an12-n22≈（2π/ 归一化常量与波长、芯径、芯包折射率等有关 多模阶跃光纤导模数M=V2/2 多模渐变光纤导模数M=V2/4 3、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？ 在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤 阶跃光纤的归一化常量（频率）V2.405 4、 有一阶跃型单模光纤，其截止波长为1.4 ?m ，芯包折射率分别为nl=1.465，n2=1.46，计算它的纤芯半径及在波长分别为0.85及1.3 ?m 的模式数。 解：?= 由V=（2π/λ）an12?得