便可用损耗系数表示对多模光纤
光纤通信技术与设备习题
第一章概述一：单项选择题1.光纤通信指的是：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是：A 0.4～2.0B 0.4～1.8C 0.4～1.5D 0.8～1.84 目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：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。
5 下面说法正确的是：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、什么是光纤通信？2、光纤的主要作用是什么？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是多少？第二章光纤与光缆工程一、单项选择题1.下面说法正确的是：A 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
2下面说法正确的是：A 单模光纤只能传输模式；B 单模光纤只能传输一路信号；C 单模光纤只能传输一种模式；D 单模光纤只能传输模式。
3下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？A 光纤；B 光纤；C 光纤；D 光纤。
4.下面说法正确的是：A 光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；B 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；C 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率；D 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式。
通信工程《光纤通信》考试题(含答案)
1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。
3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦合效率就越( 高)。
4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、1.55μm）。
5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极管）。
6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。
物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。
7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。
8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。
9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。
10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。
11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。
12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。
13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。
14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。
1-7:单选题，8-10：多选题）1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
A、光波B、电信号C、微波D、卫星2、要使光纤导光必须使（ B ）A、纤芯折射率小于包层折射率B、纤芯折射率大于包层折射率C、纤芯折射率是渐变的D、纤芯折射率是均匀的3、（D ）是把光信号变为电信号的器件A、激光器B、发光二极管C、光源D、光检测器4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。
多模光纤弯曲损耗
多模光纤的弯曲损耗实验研究何国财（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南吉首416000）摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。
多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。
因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。
为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。
（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。
关键词：多模光纤；弯曲损耗；弯曲半径Experimental study about loss of Multi- molds optical fiberinducing by bendingHe Guocai(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou, Hunan 416000)Abstract：Along with development of the optical communication, the optical network, the optical sensor technology, the optical fiber widely is already applied to the above system as the information carrier and the sensitive unit. Multi-molds optical fiber has been applied widely in the LAN for its simple structure, big core diameter, high coupling efficiency, highly waste and big dispersion. The line of LAN always has many bending, therefore, it is necessary to research the bending waste of the multi- molds optical fiber for constructing reasonably and laying down the LAN.For this，it has been experimental study that the bending loss of 62.5-microns- cores-diameters multi-molds silica fiber has the same number of loop with different radius and has the same radius with different number of loop, obtained the following conclusion: (1) The multi- molds optical fiber have a marginal when has curving 4.5 centimeters to 5 centimeters. (2) The winding radius is bigger than marginal, it is not influence lost. The winding radius is more small the lost more big when the winding radius smaller thenmarginal. (3) Winding number circle to certain degree, the winding number circle does not affect the loss.Key word：Multi- molds optical fiber; winding waste; winding radius目录摘要 (Ⅰ)关键字 (Ⅰ)Abstract (Ⅰ)Keywords (Ⅱ)1. 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 光纤的发展历史、种类及用途 (2)1.3本论文工作的目的、意义和主要内容 (8)2. 光纤传输理论 (8)2.1 光纤的模式理论 (8)2.2 光纤的光线理论 (11)3. 光纤传输特性 (16)3.1 光纤的损耗、色散和非线性 (16)3.2 光纤的宏弯损耗、微弯损耗和弯曲过渡损耗 (19)4. 多模光纤弯曲损耗的实验研究 (23)4.1 实验装置与实验方法 (23)4.2 实验结果与分析 (24)5. 结束语 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1 绪论1.1 引言当今的信息时代是以两大技术的出现与发展为基础，同时也是以这两大技术为支撑的。
多模光纤
多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用较为廉宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为50μm至100μm。
基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（graded）另一种是引导型（stepped），对于梯度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的振模色散，而对引导型（Stepped Inder）光缆来说，折光系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然降低引导型（stepped）光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。
在网络应用上，最受欢迎的多模光缆为62.5/125，62.5/125意指光缆芯径为62.5μm而色层（cl adding）直径为125μm，其他较为普通的为50/125及100/140。
相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离。
业界一般认为当传输距离超过295尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过35 0MHz，那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。
多模光纤产品选用指南[1]多模光纤的芯线标称直径规格为62.5μm/125μm.或50μm/125μm.。
规格（芯数）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。
线缆外护层材料有普通型；普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。
当用户对系统有保密要求，不允许信号往外发射时，或系统发射指标不能满足规定时，应采用屏蔽铜芯对绞电缆和屏蔽配线设备，或采用光缆系统。
[编辑本段]多模光纤的应用潜力九十年代多模光纤在世界光纤市场一直占有稳定分额。
九十年代中期以来世界多模光纤市场基本保持在7～8％的光纤用量和14～15％的销售份额。
多模光纤和单模光纤的区别
多模光纤和单模光纤的区别光纤的类型1．单模光纤单模光纤中，模内色散是比特率的主要制约因素。
由于其比较稳定，如果需要的话，可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。
零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤，来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤。
使得光纤在1550nm 附近的色散很小或为零，从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
在单模光纤中，另一种色散现象是偏振模色散（PMD），由于PMD是不稳定的，因而不能进行补偿。
2．多模光纤多模光纤中，模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。
PCVD工艺能够很好地控制折射率分布曲线，给出优秀的折射率分布曲线，对渐变型多模光纤（GIMM），可限制模式色散而得到高的模式带宽。
全系统带宽达到一定程度时，同样也受到模内色散的制约，尤其在850nm处，多模光纤的模内色散非常大。
一些国际标准给出的多模光纤在850nm处的色散系数为-120ps/（nm·km），而PCVD多模光纤的色散值介于-95～-110 ps/（nm·km）。
单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。
多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。
光纤使用注意！光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。
一般的情况下，短波光模块使用多模光纤（橙色的光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。
光纤在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加光在传输过程的衰减。
光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合。
为什么多模光纤比单模光纤用的频繁？在什么情况下应该用单模光纤？一般来说，多模光纤要比单模光纤来的便宜。
单模光纤与多模光纤
光纤通信的特点光纤通信以其独特的优越性成为当今信息传输的主要手段，与卫星通信、微波通信共同支撑着全球通讯网，同时80﹪以上的信息在光纤中传送，光复用技术已极大地提高了网络的传输容量，而全光传送网将是光纤通信技术的开展方向。
1、巨大的传输容量这是光纤通信优于其他通信的最显著特点。
现在光纤通信使用的频率为1014—1015Hz 数量级，比常用的微波频率高104—105倍，因而信息容量理论上比微波高出104—105倍。
梯度多模光纤每公里带宽可达数GHz，单模光纤带宽可达数百THz数量级。
注：〔1T=103G=106M=109K=1012单位常量〕2、极低的传输衰耗多模光纤在850nm波长下的衰减系数为0.8—2.0dB/Km，在1300 nm波长下的衰减系数为0.8—1.5dB/Km ；单模光纤在1310nm波长下的衰减系数为0.3—0.45dB/Km，在1550nm 波长下的衰减系数为0.2—0.28dB/Km。
与其相比，同轴电缆对60MHz信号的衰耗为19dB/Km，市话电缆对4MHz信号的衰耗为20dB/Km，所以光纤传输比电缆传输中继距离要大得多。
3、抗电磁干扰光纤由介电材料制成，不怕电磁干扰，也不受外界光的影响，在核辐射的环境中也能正常通信。
4、信道干扰小、XX性好光纤的构造保证了光在传输中很少向外泄露，因而光纤中传输的信号之间不会产生串扰，更不易被窃取，XX性优于传统的电通信方式。
5、光缆尺寸小、重量轻、可挠性好光纤的外径仅125µm，弯曲成直径数毫米的小圈也不至于折断，同时光纤材料资源丰富，广泛运用可节省大量的铜、铝等矿产资源，光缆质量轻，相对电缆更易于敷设，光纤不会锈蚀、不怕高温、接头不会产生电火花。
光纤传输概述光纤传输系统是以光波为载波、以光纤为传输介质、由光缆及光传输设备构成的现代通信传输系统。
它的根本单元是点到点的传输线路，每个根本单元是由光发送端机、光缆线路和光接收端机三局部构成〔光发送端机和光接收端机简称光端机〕。
多模光纤损耗标准说明
多模光纤损耗标准说明引言多模光纤是一种广泛应用于通信和数据传输领域的光导纤维。
在实际应用中，我们需要了解多模光纤的损耗标准，以确保光信号能够高效传输。
本文将深入探讨多模光纤损耗标准，以帮助读者更全面地理解这一关键概念。
什么是多模光纤？多模光纤是一种具有相对较大内芯直径的光导纤维，通常在50至100微米之间。
与单模光纤不同，多模光纤可以同时传输多个光模式，这意味着它可以容纳多个不同传输路径的光信号。
这使得多模光纤成为广泛应用于短距离通信的理想选择，例如局域网、数据中心互连和音视频传输。
损耗的重要性在光纤通信中，损耗是一个关键的概念。
损耗是指光信号在传输过程中失去能量的现象，这会导致信号强度减弱，最终可能影响通信的质量和距离。
了解损耗标准对于设计和维护光纤通信系统至关重要。
多模光纤的损耗来源多模光纤的损耗主要来自以下几个方面：1.吸收损耗（Absorption Loss）：光信号在光纤中会与材料发生相互作用，导致能量被吸收而减弱。
这通常是由杂质或掺杂物引起的。
2.散射损耗（Scattering Loss）：光信号与光纤中的微小不均匀性相互作用，导致光信号散射并损失能量。
3.联接损耗（Connector Loss）：光纤连接器的质量和连接技术对损耗有重要影响。
不良的连接器会导致额外的损耗。
4.屈光损耗（Bend Loss）：当多模光纤被弯曲时，光信号会因折射而损失能量。
这也是一个需要关注的损耗来源。
损耗的计量标准了解损耗的来源后，让我们来看看如何度量多模光纤的损耗。
通常，损耗以分贝（dB）为单位进行度量，表示光信号强度的减弱。
以下是一些常见的损耗标准和其含义：1.dB/km：这是最常见的损耗标准，表示每公里光纤长度的损耗。
例如，如果一根光纤的损耗为3 dB/km，这意味着光信号每传输1公里就会减弱3分贝。
2.总损耗（Total Loss）：这是光信号从发送端到接收端的总损耗。
通常以dB表示，它包括所有损耗来源的累加。
背向散射法瑞利散射光功率与传输光功率成比例
输出远场分布图：在距光纤输出端面足 够远处，光纤的输出光功率沿孔径度φ 的分布Po(φ)为光纤的输出远场分布图。
3.3 剪断法
光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通 过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另 一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散 射法。
3.3.1. 剪断法原理
光纤衰减和光纤衰减系数
a A 10 lg p1 (dB / Km) L L p2
式中，L为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功 率和输出光功率(mW或W)。
剪断法光纤损耗测量系统框图
3.3.2 衰减谱测量
在测量光纤的衰减谱时，单一波长衰减 测量装置不适用，因为利用这种装量时 每测一个波长点都需要更换光源，并将 光纤剪断一次。
3.3.3 误差分析
通常，光纤的长度可以非常准确地予以 测量，因此有
3.4 插入损耗法
剪断法具有破坏性．因此很难用于 现场测量且很费时间。在现场测量待测 的光纤是已铺设的成缆光纤，且多半铺 设在管道中，很难或不允许剪断。此时， 通常采用插入损耗法替代剪断法。
首先对输人参考电平P1(λ)进行校淮，通常，将其校到零电平。 然后将待测光纤插入，调整耦合接头以达到最佳耦合，此时输 出电平应为最大值，记下此值为P2(λ) 。
(1)
NAb≈NAf 的光学系统；
(2) 建立稳态模式模拟器， 一般包括扰模器和 包层模消除器；
(3) 用一根性能和被测光纤相同或相似的辅助 光纤，代替光纤耦合长度的作用，这种方法在现场 应用得非常方便。
扰模器是一种用强烈的几何扰动实现模式强耦 合的部件。通过这种部件能提供一个与光源特 性无关的模式分布。
光纤损耗系数的表达式
光纤损耗系数的表达式光纤损耗系数是指光信号经过光纤传输时，由于材料吸收、散射、弯曲等原因而造成的信号强度降低。
光纤损耗系数是衡量光纤传输质量的重要指标之一。
下面详细介绍一下光纤损耗系数的表达式及相关知识。
一、光纤损耗系数的定义光纤损耗系数指的是光纤单位长度内，光信号通过传输过程中消耗的信号功率占初始信号功率的比例。
光纤损耗系数通常用分贝（dB）表示，其计算公式为：αdB = -10log（P1/P0）其中，P0为初始信号功率，P1为洛德衰减后的信号功率。
光纤损耗系数越小，表示信号强度在传输过程中降低的越少，代表着光纤的传输质量越好。
二、光纤损耗系数的分类光纤损耗系数可分为单模光纤损耗系数和多模光纤损耗系数两种。
1. 单模光纤损耗系数：单模光纤损耗系数是指单模光纤在波长为1310nm和1550nm条件下的损耗系数。
通常在20km以内的短距离传输中使用，其损耗系数范围约在0.3~0.5dB/km。
2. 多模光纤损耗系数：多模光纤损耗系数是指多模光纤在波长为850nm和1300nm条件下的损耗系数。
多用于较短距离地址传输和局域网中，其损耗系数范围约在2~7dB/km。
三、影响光纤损耗系数的因素光纤的损耗系数与多种因素有关。
以下是几个主要的因素：1. 光纤本身的质量：光纤的材料、折射率不同，对光的吸收、散射也不同，从而导致不同的损耗系数。
2. 光纤长度：光纤的长度对损耗系数有一定的影响，长度越长，损耗系数通常越大。
3. 连接件质量：连接件的设计和制作精度，直接影响损耗系数的大小。
4. 环境温度：光纤在不同环境下，其损耗系数不同，一般来说，温度越高，损耗系数越大。
四、优化光纤损耗系数的方法为了提高光纤传输的质量，需要采取一系列措施来降低光纤的损耗系数。
以下是几个常用的方法：1. 选用优质的光纤材料，并且在制造过程中严格控制质量，确保光纤本身的质量。
2. 降低光纤长度，减少信号传输过程中对信号功率的消耗。
3. 使用高品质的连接件，保证连接的精度。
多模光纤参数
多模光纤参数多模光纤是一种常用的光纤传输介质，具有多种参数。
本文将介绍多模光纤的核心参数，包括纤芯直径、模式场直径、色散、带宽和损耗等。
通过对这些参数的详细解释，我们可以更好地理解多模光纤的特性和应用。
一、纤芯直径纤芯直径是多模光纤中最基本的参数之一。
它表示光纤中心部分的直径，通常用单位微米（μm）来表示。
纤芯直径的大小决定了光纤能够支持的模式数量和传输能力。
一般而言，纤芯直径越大，支持的模式数量和传输能力越大，但也会增加光纤的损耗。
二、模式场直径模式场直径是多模光纤中另一个重要的参数。
它表示光束在光纤中传播时的横向尺寸，也是传输过程中光束的有效直径。
模式场直径的大小与纤芯直径有关，通常用单位微米（μm）来表示。
模式场直径决定了光纤的聚焦能力和耦合效率，对于光纤传输的稳定性和性能至关重要。
三、色散色散是光纤中另一个重要的参数，表示光信号在光纤中传播时波长的变化情况。
色散可以分为色散系数和色散模式两种。
色散系数是指光纤中不同波长光信号传播速度差异引起的相位差，通常用单位皮秒/纳米·千米（ps/nm·km）来表示。
色散模式是指光信号在光纤中传播时不同模式之间的时间延迟差异。
四、带宽带宽是多模光纤的另一个重要参数，表示光纤传输系统的传输能力。
带宽通常用单位兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）来表示，它决定了光纤传输系统能够支持的最大数据传输速率。
带宽的大小与纤芯直径、模式场直径和色散等参数有关，通常情况下，带宽越大，系统的传输能力越强。
五、损耗损耗是多模光纤中最关键的参数之一，表示光信号在光纤传输过程中的能量损失。
损耗通常用单位分贝（dB）来表示，它是光信号强度在单位长度内衰减的量度。
光纤的损耗主要包括吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗等。
多模光纤的参数包括纤芯直径、模式场直径、色散、带宽和损耗等。
这些参数直接影响着光纤传输系统的性能和应用范围。
了解和掌握这些参数对于正确选择和使用多模光纤至关重要。
光纤链路测试详解
光纤链路测试详解随着光纤通信技术的快速发展，基于FTTH的宽带网络必将成为光纤通信中一个新的热点。
光纤是迄今为止最好的传输媒介，光纤接入技术与其他接入技术（如铜双绞线、同轴电缆）相比，最大优势在于可用带宽大。
光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高、节约管道资源等特点，是FTTH发展动力之所在。
光纤通信技术的应用越来越广，制造光纤的原料品种越来越多，光纤制作的工艺技术也有突破性的发展。
光纤的新品种和新结构不断出现，产品质量也不断提高。
但是，一条完整的光纤链路的性能不仅取决于光纤本身的质量，还取决于连接头的质量以及施工工艺和现场的环境，所以对于光纤链路进行现场测试是十分必要的。
光纤链路的现场测试一般可以从这几个万面考虑：设备的连通性、跳线系统是否有效以及通信线路的指标数据等，而通信线路的指标数据一般得借助专业工具进行，目前在工程中常用的是光时域反射损耗测试仪（OTDR）。
下面就光时域反射损耗测试仪（OTDR）的功能、参数设置、检测方法以及曲线分析做一简单的介绍。
一、光时域反射损耗测试仪OTDR的功能如下：a、测试光纤的长度；b、测试光纤的衰减系数（波长850nm、1310nm、1550nm、1625nm）；c、测试光纤的接头损耗；d、测试光纤的衰减均匀性；e、测试光纤可能有的异常情况（如有台阶，曲线异常等）；f、测试光纤的回波损耗（ORL） ; g、测试光纤的背向散射（BKSCTRCOEFF ;）二、OTDR的主要参数设置a）测试波长对于多模光纤，选择850nm或1300nm ；而单模则选择1310 nm或1550nm。
b）OTDR的光纤的折射率（IOR）折射率定义折射率二真空中的光速/光脉冲在光纤中的速度；设置OTDR上光纤的双窗口的折射率因根据各厂家提供的数据，每种光纤其折射率是不同的，光纤的n的典型值在1・45与1.55之间。
单模光纤的折射率基本在1.460-1.4800范围内，如G652单模光纤，在实际测试时，若在1310 nm波长下，折射率一般选择1.468 ；若在1550 nm波长下，折射率一般选择1.4685。
光纤系统作业参考答案解析
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/km3、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，保密性好（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/s5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
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（ =arcsin（n2/n1））在光纤端面：要求入射角θ < θo 全；在芯包界面：要求入射角θ1 > θC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 的正弦为数值孔径N A ，N A越大，对光信号的接受能力越强N A=sin=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。
光纤通信(朱宗玖)习题解答
第一章1. 简述光纤通信的特点。
答：（1）频带宽、信息容量大（2）损耗低、传输距离长（3）体积小、重量轻、便于敷设（4）抗干扰性好、保密性强、使用安全（5）材料资源丰富2. 简述光纤通信系统中基本组成部分及其重要作用。
答：基本组成部分：光纤通信系统是以光纤作为传输介质、光波作为载波的通信系统。
它主要由光发射机、光纤、光中继器、光放大器、光接收机等组成，当然，一般系统中还包括一些连接器、隔离器、波分复用器、耦合器等器件。
重要作用：光发射机的作用是将电信号转换成光信号，并通过连接器将光信号注入光纤。
光接收机的主要作用是将光纤传输过来的光信号转换成发射端的电信号。
光纤的作用是将光信号以尽可能小的衰减及畸变传输到对端。
中继器的作用是延长光信号的传输距离，分为光/电/光中继器和光中继器(或称光放大器)两种。
3. 查阅相关资料，简述当前光纤研究的一些最新技术。
答：高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术、光波技术。
第二章1．什么是单模光纤？什么是多模光纤？答：单模光纤是指只能传输基模(HE 11)，即只能传输一个最低模式的光纤，其它模式均被截止。
多模光纤是指可以传输多种模式的光纤，即光纤传输的是一个模群。
2．光纤和光缆的区别？答：光纤，即光导纤维，是一种传输光能波导全介质，通常由纤芯和包层组成，利用光在玻璃及塑料中的全反射原理而被用于光传导工具。
光缆由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路，即由光纤经过一定的工艺而形成的线缆。
3．光纤的导光原理是怎么样的？答：光进入光纤后由于外包层的折射率低于芯层的折射率，光在芯层中进行传播，且损耗小。
其中空气的折射率为n 0(n 0≈1)，纤芯的折射率为n 1,包层的折射率为n 2，在空气与纤芯端面形成的界面1上，入射角为θ0，折射角为θ。
在纤芯和包层形成的界面2上，入射角为Ф1，折射角为Ф2。
光纤的衰减系数1
衰减系数（也称衰耗系数）是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一，在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。
衰减系数的定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值。
其表达式为：a= 10 lg Pi/Po 单位为dB/km其中：Pi 为输入光功率值（W 瓦特），Po 为输出光功率值（W 瓦特）。
假如某光纤的衰减系数为a=3dB/km，则意味着经过一公里光纤传输Pi/Po= 10 0.3= 2后，其光信号功率值减小了一半。
长度为L 公里的光纤总的衰减值为A=aL 。
对于单模光纤，按照0.18dB/km 的衰减。
对于一个光信号，若经过EDFA 放大后输出功率为+5dBm ，其接收端的接收灵敏度若为-28dBm ，则放大增益为33dB ，除以衰减系数，除数距离为33/0.18=183公里，考虑老化等裕度，可传输120km 以上。
使光纤产生衰减的原因很多，主要有：吸收衰减，包括杂质吸收和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等；其它衰减，包括微弯曲衰减等。
其中最主要的是杂质吸收引起衰减。
在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，它们是产生光信号衰减的重要因数。
因此，要想获得低衰减光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb 以下。
单模及多模光纤的特性参数
光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。
受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。
1、多模光纤的特性参数① 衰耗系数a衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。
因为在很大程度上决定了多模。
光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。
受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。
1、多模光纤的特性参数① 衰耗系数a衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。
因为在很大程度上决定了多模光纤的中继距离。
其中最主要的是杂质吸收所引起的衰耗。
在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子（铜、铁、铬等）对光的吸收能力极强，它们是产生光纤衰耗的主要因素。
因此要想获得低衰耗光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅等进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb以下。
② 光纤的色散与带宽色散当一个光脉冲从光纤输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真。
这说明光纤对光脉冲有展宽作用，即光纤存在着色散（色散是沿用了中的名词）。
光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
光纤的色散可以分为三部分即模式色散、材料色散与波导色散。
模式色散Δτm因为光在多模光纤中传输时会存在着许多种传播模式，而每种传播模式具有不同的传播速度与相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达到接收端的时间却不同，于是产生了脉冲展宽现象。
对多模光纤而言，由于其模式色散比较严重，而且其数值也较大，所以其材料色散不占主导地位。
但对单模光纤而言，由于其模式色散为零，所以其材料色散占主要地位。
波导色散Δτw所谓波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。
对多模光纤而言，其波导色散的影响甚小。
需要注意的是，由于光信号是以光功率来度量的，所以其带宽又称为3dB 光带宽。
即光功率信号衰减3dB时意味着输出光功率信号减少一半。
多模光纤损耗
多模光纤损耗多模光纤，是一种特殊的光纤，其直径较大，通常为50μm或62.5μm。
相对应的，单模光纤则有更小的直径，通常为9μm。
这两种光纤都被广泛应用于通信、数据传输、医学以及军事等领域。
而今天我们将要讨论的就是多模光纤损耗。
什么是多模光纤损耗？光纤损耗通常是指光信号在传输过程中损失的强度。
多模光纤损耗就是指多模光纤中，光信号在传输的过程中，由于多种因素而损失的强度。
这些因素包括：1.散射在光纤中，随着光信号的传输，光子与光纤内部原子之间不断作用，从而产生光子的散射现象。
这种现象会导致光信号的能量消耗，从而使信号在传输过程中不停地降低。
2.吸收在光信号在光纤中传输的过程中，会遇到一些障碍，如空气、水、杂质等。
这些障碍会吸收光信号的一部分能量，从而导致信号的损失。
3.弯曲和连接光纤的弯曲和连接也会导致光信号的损失。
在连接和弯曲处，光信号会受到压力和扭曲，从而导致损失。
多模光纤损耗如何衡量？光纤损耗的衡量单位是分贝（dB）。
在光信号传输的过程中，每100米遇到1dB的损耗都是正常的。
对于多模光纤而言，损耗极限一般在3dB/公里以内，如果超过这个极限，则会影响光纤的性能，从而影响到数据的传输。
如何减少多模光纤损耗？为了减少多模光纤损耗，可以采取以下措施：1.使用优质的光纤选择优质的光纤是减少光纤损耗的第一步，这可以保证光纤的质量，从而减少信号的损失。
2.保持光纤的干燥和清洁因为水、杂质等因素会导致光纤信号的吸收和散射，因此保持光纤的干燥和清洁可以有效减少损耗。
3.使用角度光纤连接器角度光纤连接器可以使光信号传输更加平稳，并减少弯曲和连接产生的损失。
总之，多模光纤损耗是光纤通信中不可避免的现象，但通过适当的措施可以减少它的影响。
这有助于保证数据的正常传输和通信质量的稳定性。
多模光纤损耗标准
多模光纤损耗标准多模光纤是一种用于传输高速信号的光纤类型，主要用于局域网、数据中心和视频传输等领域。
在多模光纤传输信号时，由于光信号在光纤中的传输会受到一定的衰减，因此需要有损耗标准来规范传输过程，以保证数据传输的稳定性和可靠性。
多模光纤损耗标准通常分为两种：模场直径(MFD)和模场降低带宽(MR). MFD是针对光纤的，表示光信号在光纤中传输时光纤中心轴线附近直径的大小。
MR是针对光源和光纤的，表示光源发出的光线被光纤捕捉到后在纤芯中传输的带宽。
在多模光纤中，由于不同模式的光线在传输过程中会有不同的路径，因此会造成传输损耗。
多模光纤损耗标准通常是通过对传输距离、波长、光纤直径、连续性以及光纤接头的影响进行评估而制定的。
目前，多模光纤损耗标准通常是通过国际电信联盟(ITU-T)和国际标准化组织(ISO)制定的。
其中，ITU-T G.651标准针对50/125um和62.5/125um两种多模光纤类型进行了规范；而ISO/IEC 11801则针对50/125um和50/125um laser optimized两种多模光纤类型进行了规范。
根据ITU-T G.651标准，对于50/125um和62.5/125um两种多模光纤，其相应的最大损耗标准为：对于850nm波长的光源，传输距离短于300米时，损耗应小于2.6dB/km，传输距离长于300米时，损耗应小于0.4dB/km；对于1300nm波长的光源，损耗应小于0.9dB/km。
而根据ISO/IEC 11801标准，对于50/125um和50/125um laser optimized两种多模光纤，其相应的最大损耗标准为：对于850nm波长的光源，传输距离短于150米时，损耗应小于2.6dB/km，传输距离长于150米时，损耗应小于0.8dB/km；对于1300nm波长的光源，损耗应小于0.5dB/km。
多模光纤损耗标准的制定对于保证数据传输的质量和可靠性至关重要。
光纤、光缆的基本知识（非常实用）
光纤、光缆的基本知识（非常实用）1.简述光纤的组成。
答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？答：包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。
3. 产生光纤衰减的原因有什么？答：光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少，与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。
4.光纤衰减系数是如何定义的？答：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义。
5.插入损耗是什么？答：是指光传输线路中插入光学部件（如插入连接器或耦合器）所引起的衰减。
6.光纤的带宽与什么有关？答：光纤的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。
光纤的带宽近似与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量。
7.光纤的色散有几种？与什么有关？答：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性。
8.信号在光纤中传播的色散特性怎样描述？答：可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。
9.什么是截止波长？答：是指光纤中只能传导基模的最短波长。
对于单模光纤，其截止波长必须短于传导光的波长。
10.光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响？答：光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。
影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小。
11.什么是背向散射法？答：背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。
光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。
在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
12.光时域反射计（OTDR）的测试原理是什么？有何功能？答：OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
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To Power Meter End
Power meter
光源 A
光源 B
Power meter
光纖顯微鏡
測試光纖接頭是否乾淨,可放大至400倍.當傳輸 速率愈來愈快,565Mb/s2.5Gb/s 10Gb/s 40Gb/s,如果光纖接頭不乾淨,將會影響傳輸的 品質.
清潔工具:光纖清潔帶,無水酒精,擦拭紙.
主要材料有Si或Ge或InGaAs三 種.
用來測試光的功率,以dBm或 mW表示.
2.光源(Optical Light Source)
提供測試用的參考光源,分為LED,LD(FP,DFB).
一般LD光源強度為-4dBm ~ -10dBm 之間.
LED強度為-20dBm ~ -30dBm 之間.
滤模器是一种用来选择，并抑制或衰减某些 模式以便建立所需要的稳态模式分布的部件。 滤模器可以是绕棒式的，即把光纤用较小的张 力绕在一根20mm长的棒上。 或将光纤嵌入s型槽内．其中充满折射率匹配 液可消除包层模。
包层模剥除器是一种使包层模转换成辐 射模的部件，它可以将包层模从光纤中 除掉。 由于光具有向高折射率介质折射的性质， 将滤模器中那一段光纤的涂敷层去掉， 并浸在折射率等于或稍大于包层折射率 的匹配液中。 匹配液可以采用丙三醇(甘油)、四氯化 碳和液态石腊等。
剪断法光纤损耗测量系统框图
3.3.2 衰减谱测量
在测量光纤的衰减谱时，单一波长衰减 测量装置不适用，因为利用这种装量时 每测一个波长点都需要更换光源，并将 光纤剪断一次。
3.准确地予以 测量，因此有
3.4 插入损耗法 剪断法具有破坏性．因此很难用于 现场测量且很费时间。在现场测量待测 的光纤是已铺设的成缆光纤，且多半铺 设在管道中，很难或不允许剪断。此时， 通常采用插入损耗法替代剪断法。
區間損失測試: 光源+光功率計
先將光源及光功率計用光纖跳接線連接,將光 功率計歸零,再放置於兩端測試,即可測試區間損 失,單位為dB.
Patchcord
adaptor 待測光纖
雙向光纖測試儀器
光源及光功率計做在同一台儀器內,做雙向測試時,可避 免人力來回奔波.
To Power Meter End
输出近场分布图：光纤输出端面光功率沿光 纤半径r的分布Po(r)称为光纤输出近场分布图， 如果光纤中各导模的损耗相同，又无模式耦合， 则Po(r)与光纤输入端面光功率分布相同。那么， 光纤的输出近场分布可以用数学式子表示为
g=∞, 阶跃分布 g=2, g=1, 抛物线分布 三角分布
输出远场分布图：在距光纤输出端面足 够远处，光纤的输出光功率沿孔径度φ 的分布Po(φ)为光纤的输出远场分布图。
3． 2
衰减测量的光激励
单模光纤中损耗的功率可用损耗系数 2 '来描 述，它表示单位长度光纤的损耗功率。 如果沿长度方向的损耗是均匀的，那么在知道 输入功率P(0)后，沿光纤长度方向上任一点z处 的功率P(z)便可用损耗系数表示
对多模光纤，按单位长度计算的均匀损 耗这一概念不成立。
只有在稳态模式分布的条件下，才能得到惟一
代表光纤本征特性的α值。 获得稳态模式分布有三种方法： (1) NAb≈NAf 的光学系统；
(2) 建立稳态模式模拟器， 一般包括扰模器和 包层模消除器； (3) 用一根性能和被测光纤相同或相似的辅助 光纤，代替光纤耦合长度的作用，这种方法在现场 应用得非常方便。
扰模器是一种用强烈的几何扰动实现模式强耦 合的部件。通过这种部件能提供一个与光源特 性无关的模式分布。
长度，还可以测量连接器和接头的损耗，观察光纤沿线的
均匀性和确定故障点的位置，是光纤系统工程现场测量不 可缺少的工具。
背向散射法是将大功率的窄脉冲光注人待测光纤，然 后在同一端检测沿光纤轴向向后返回的散射光功率。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
光纤的基本原理 光纤系统转换器和元件连接 光纤衰减测量 光纤色散测量 光纤传感器基本原理
第六章 第七章 第八章 第九章
光纤机械量传感器 光纤热工量传感器 光纤电磁量传感器 医用光纤传感器
第三章
光纤衰减测量
衰减是光纤传输特性的重要参量，它的
测量是光纤传输特性测量的重要内容之一。 衰减直接影响光纤的传输效率。对通信应用 的光纤，低衰减特性尤为重要。
乾淨清潔的端面
髒污的端面
損壞的端面
可調式光衰減器
模擬光衰減,可用於製造,或電信.
接收端需裝置幾dB固定式光衰減器,使其於在最佳 的光功率下工作.
3.5 背向散射法
瑞利散射光功率与传输光功率成比例。利用与 传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗 系数的方法，称为后向散射法。
用后向散射法的原理设计的测量仪器称为光时域反射 仪(OTDR)。这种仪器采用单端输入和输出，不破坏光纤， 使用非常方便。 OTDR 不仅可以测量光纤损耗系数和光纤
首先对输人参考电平P1(λ)进行校淮，通常，将其校到零电平。 然后将待测光纤插入，调整耦合接头以达到最佳耦合，此时输 出电平应为最大值，记下此值为P2(λ) 。 插入损耗法的测量淮确度和重复性受锅台元件准确度和重复性 影响。
光纖損失測試仪器
1.光功率計(Optical Power Meter)
适当的光耦合系统与扰模器、滤模器及 包层模剥除器一起构成“注入系统”， 通过注入系统的光功率应达到稳态分布。 判断是否达到稳态分布有两种方法。 其一是看光纤输出功率与扰模程度的变 化关系：刚开始扰模时由于高阶模的包 层模损耗很大，输出功率下降很快；当 模式趋于稳态分布时，输出功率的变化 就很缓慢。 其二是看光纤输出近场和远场分布。
3.3 剪断法
光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通 过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另 一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散 射法。
3.3.1. 剪断法原理
光纤衰减和光纤衰减系数
A 10 p1 a lg (dB / Km) L L p2
式中， L为被测光纤长度 (km) ， P1 和 P2 分别为输入光功 率和输出光功率(mW或W)。