西北工业大学_光纤通信作业答案

答案

第一章：光纤通信

1、什么是光纤通信？光纤通信及系统的组成

光纤通信使用光导纤维作为传输光波信号的通信方式。

光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。

2、什么事光通信

光通信就是以光波为载波的通信。

3、光纤通信的优点？

①传输频带宽，通信容量大。②传输衰减小，传输距离长。

③抗电磁干扰，传输质量好。④体积小、重量轻、便于施工。

⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保

4、光纤通信的工作波长？

光源：近红外区波长：0.8—1.8μm频率：167—375THz

5、WDM是指什么？DWDM指什么？

WDM：波分复用DWDM：密集波分复用

6、光纤从材料上可以分为哪几种？

从材料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等

7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种？常见的插针端面有哪几种？

PC、APC、SPC（球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触）

8、按缆芯结构分，光缆分为哪几种？

层绞式、单位式、骨架式、带状式

9、光线的制造分哪几个步骤？

I 材料准备与提纯II 制棒III 拉丝、涂覆IV 塑套

其中制棒分为：（1）MCVD改进的化学气相沉淀法（2）PCVD等离子化学气相沉淀法

10、按材料光纤分几种？同6

11、无源器件的种类

连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等

第二章：光纤通信的物理学基础

1、通过哪些现象可以证明光具有波动性？

光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明

2、什么叫光电效应？光电效应具有哪些试验规律？

由于光的照射使电子从金属中溢出的现象称为光电效应

⑴ 每种金属都有一个确定的截止频率γ0，当入射光的频率低于γ0 时，不论入射光多强，照射时间多长，都不能从金属中释放出电子。

⑵ 对于频率高于γ0的入射光，从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关，只与光的频率有关。频率越高释放出的电子的动能就越大。

⑶ 对于频率高于γ0的入射光，即使入射光非常微弱，照射后也能立即释放出电子。

3、什么是光的吸收、光的色散和光的散射？

光的吸收是指光波通过介质后，光强减弱现象。

色散是介质的折射率n 随光波波长λ变化的现象

当光通过不均匀介质时，会偏离原来的方向而向四周传播，这种现象称为光的散射。

4、什么是自发辐射、受激吸收和受激辐射

①：无外界激发，自发发产生。 ①：在外界激发下产生。 ①：频率、相位、偏振方向相同。

②：辐射的光子是多频率的。 ②：外界激发能量要满足 ②：相干光

③：辐射的方向、相位不同。 h f ＝ E 2－E 1 ③：光放大f ＝（ E 2－E 1 ) / h

③：非相干光

5、构成激光器的三个基本条件是什么？

激光工作物质、激励和光学谐振腔

6、激光器的波长取决于什么条件？

纵模特性，谐振腔长L

第三章：光纤

1、从结构上看光纤由纤芯、包层和涂敷层构成，包层起什么作用？

包层：折射率略小于纤芯，与纤芯形成光波导效应，使大部分电磁场被约束在纤芯中传播。

2、按照传输模式分类，光纤可分为单模光纤和多模光纤。理论上，为什么单模光纤只能传送基模？

E 2 1 受激吸收 PIN 自发辐射

LED 受激辐射 LD

)(λf n =

光纤的归一化频率V 满足0 2.405V <<，只传导单一模式01LP 模，11LP 以上的所有高阶模都处于截止状态。

3、按照光纤材料分类，光纤可分为哪几类？

① 石英光纤 ② 石英纤芯塑料包层光纤 ③ 塑料光纤

4、光纤制造必须经过哪4个主要过程？

制棒——拉丝与涂覆——套塑——成缆

5、按照折射率分布来分类，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。单模光纤属于那种折射率分布？

单模光纤是阶跃型光纤

6、什么是光纤的相对折射率指数差？对阶跃型光纤其相对折射率指数差是什么？ 对渐变型光纤其相对折射率指数差的表达式是什么？

纤芯的折射率1n 和包层的折射率2n 的相差程度可以用相对折射指数差∆来表示 221221

2n n n -∆= 阶跃型光纤：121

n n n -∆= 渐变型光纤的相对折射率差Δ一般以光纤的光轴点的折射率n (0)和包层的折射率n (a )的差别Δ来表示：

222(0)()2(0)

n n a n -∆=

7、什么是弱导波光纤？什么是近轴条件？为什么光纤必须是弱导波光纤？

相对折射指数差Δ很小的光纤称为弱导波光纤/光纤的包层和纤芯的折射率差别极小时，称弱导波光纤

近轴条件？：sin φ

12NA n ==∆ 如果不是弱导波光纤，将形成辐射模，不会在纤芯中传输行成导波。

8、什么是光纤的数值孔径？什么是光纤的本地数值孔径？对阶跃折射率分布的光纤其数值孔径的表达式是什么？对渐变折射率分布的光纤其本地数值孔径的表达式是什么？

数值孔径：表示光纤捕捉光射线的能力大小，用NA 表示。

阶跃折射率分布的光纤其数值孔径是常数，NA n ==

本地数值孔径，就是指射入纤芯某点 r 处的光线的数值孔径。表示该点捕

捉光射线的能力。

渐变折射率分布的光纤其本地数值孔径()NA r = 9、什么叫子午射线？什么叫偏（斜）射线？（阶跃型光纤中光射线种类）

斜射线 (偏射线）不经过光纤中心轴线的空间折线