光纤通信系统 第4版 习题及答案 沈建华 第1--4章.pdf

第一章

1.光纤通信有哪些特点？

光纤通信的主要特点包括：

（1）传输容量大；（2）传输损耗小，中继距离长；（3）信号泄漏小，必威体育官网网址性好；（4）

节省有色金属；（5）抗电磁干扰性能好；（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。

2.比较五代光纤通信系统的主要特点与差别。

第一代光纤通信系统多为工作波长为850nm的多模光纤通信系统；

第二代光纤通信系统多为工作波长为1310nm的单模光纤通信系统；

第三代光纤通信系统工作波长为1550nm的单模光纤通信系统；

第四代光纤通信系统普遍采用了光放大器和波分复用技术；

第五代光纤通信系统支持超大容量传输、灵活组网和全光交换等。

3.为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm

三种？

石英系光纤的传输损耗-波长特性在上述三个波长窗口有最小值，因此使用石英光纤的

光纤通信系统应选择此三个波长窗口作为工作波长。

第二章

1．光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的损耗系数对通信有什么影响？

引起传输信号产生能量衰减的原因是光纤的损耗，其影响机理主要包括吸收、散射和辐

射。其中，吸收损耗与光纤组成材料和杂质有关，散射损耗与光纤材料及结构中的缺陷有关，

辐射损耗则是由光纤几何形状的微观和宏观扰动引起的。

2．在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm，光波经过5km长的光纤线路传输后，其

光功率下降了25％，则该光纤的衰减系数α为多少？

α＝10lg(P/P)/L=10lg(4/3)/5≈0.25dB/km

(1550nm)inout

3．光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？

瑞利散射是由于光纤内部的密度不均匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不

均匀点的尺寸比光波波长还要小。光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的

不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。瑞利散射损耗的大小与4

1/成正比。

4．光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？

光纤中传输的光信号可能包括不同的频率成分和模式成分，这些包含不同频率或不同模

式成分的光脉冲在光纤中传输的速度不同，从而产生时延差并引起光脉冲形状的变化。

色散是导致光纤中传输信号畸变的主要性能参数，会使光脉冲随着传输距离延长而出现

展宽现象，进一步地产生码间干扰（ISI），继而增加系统的误码率。因此，色散一方面限制

了光纤通信系统的传输距离，另一方面由于高速率系统对于色散更加敏感，因而色散也限制

了光纤通信系统的传输容量。

5．光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色散？多模传输光纤中主要存在什么

色散？

光纤中的色散可分为模式间色散、材料色散和波导色散等。单模光纤中材料色散占主导，

波导色散较小。但是当制造光纤的材料确定后，决定单模光纤色散的主要是波导色散。多模

传输光纤中主要是模式间色散。

6．单模光纤的基本参数截止波长，模场直径的含义是什么？

2an2n2

单模光纤的理论截止波长可以表示为12，截止波长是判断其是否满足

cc2.405

单模传输的基本条件。

模场直径（MFD）是描述光纤端面横截面上基模场强分布的物理量。

7．目前光纤通信为什么只选用以下三个波长段：λ＝850nm，λ＝1310nm，λ＝1550nm？

由光纤的损耗-波长特性中可以看出，在此三个波长段附近有最小的传输损耗。

8．何谓模式截止？光纤单模传输的条件是什么？单模光纤中传输的是什么模式？其截止

波长为多大？阶跃折射率光纤中线性极化模LP11模对应的是什么矢量模？

对每一个传播模来说，应该仅能存在纤芯中，而在包层中衰减无穷大，即不能在包层中