光纤技术基础复习提纲.docx

1概论

1、光纤通信的主要优点是什么？

1频带宽、传输容量人；2损耗小、中继距离长；3重量轻、休积小；

4抗电磁十扰性能好；5泄漏小、保密性好；6节约金属材料，有利于资源合理使用。

2、光纤通信系统有哪几个基木组成部分？

点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成

3、什么是NRZ和RZ码？

NRZ：非归零码RZ：归零码

NRZ码的信号带宽仅为RZ的一半

NRZ的占空比等于1, RZ的占空比小于或等于0.5

2光纤和光缆

1、用光线光学方法简述光纤的导光原理。

光波从折射率较大的介质入射到折射率较小的介质时，当入射角大于临界角时，在

边界处发生全反射。

2、光纤的种类有哪些？什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？它们的尺寸及使用场合有什么不同？多模光纤有哪两种？单模光纤又有哪几种？

种类：按折射率分布的变化来分为阶跃光纤和渐变折射率光纤；按其中传播的光波模式数量分为单模光纤和多模光纤。

多模单模：如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。支持多个传导模式的光纤称为多模光纤

尺寸：单模光纤芯径小（10um左右）,多模光纤芯径大（62.5um或50u m）。单模光纤传输适合高速大容量长距离传输。多模光纤适用于低速短距离传输。

多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。

单模光纤有G.652光纤、G653光纤、G654光纤、G.655光纤、全波光纤和色散补偿光纤

3、光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？

用数值孔径NA表示光线的最大入射角（）max；NA = sin 0 max= —

2/

NA =（2△庐,A =咗二阻=

2nr n.

NA表示光纤接收和传输光的能力。NA（或（）max）越人，光纤接收光的能力越强,

从光源到光纤的耦合效率越高，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但

NA越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量。

4、归一化频率的定义，光纤卩模传输的条件是什么？

它表征光纤屮传播模式的数量。就是把采样频率设为1,其它的频率按它的百分比表示。

光纤的归-化频率V二2兀(2比严耳刃入是一个综合性参数，场龙纤的结构⑥数｛.纤芯的折射率时、半径扒折射率相对差2 和工作波长入0仃关。其数值大小决応了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。

归一化频率0WV2.405,传输波长入人于截止波长入c

5、什么是光纤的色散？对通信有何影响？色散的种类有哪些？多模光纤的色散由什么色散决定？单模光纤色散又由什么色散决定？

色散是山于不同成分的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的吋间延迟引起的一种物理效应。在数字光纤通信系统屮，色散会引起光脉冲展宽，严重时前后脉冲将相互重叠，形成码间F扰，增加误码率，彫响了光纤的传输带宽。因此，色散会限制光纤通信系统的传输容量和中继距离。

材料色散：由传播速度和纤芯材料折射率随波长变化，及光源频谱中不同

成分折射率不同引起的色散

波导色散：由于光纤儿何特性而使信号的相位和群速度随波长变化引起的色散

多模光纤的色散由模式，材料色散决定，单模光纤色散由材料色散和波导色散决定。

6、材料色散和波导色散引起的时延差h与色散系数M的关系是什么？色散系数M工

程通常采用什么单位？

材料色散和波导色散引起的时延差A T与色散系数M成正比，色散系数M工程上单

位采用ps/(nm km)

7、普通单模光纤的零色散波长大约为多少？色散位移光纤(DSF)是利用什么原理制成的？

图1普通单模光纤的材料色散系数Dm、波导色散系数D\v和总色散D随波长变化的

曲线，总色散在1.31 附近为零，这个波长称为零色散波长。而在1.55呵附近色散系

数D=15 〜18ps/(km・nm)。

在1.55pm附近的损耗最低，如果介理地设计光波导的结构可以把零色散波长位移

到1.55pm附近，这样1.55pm附近色散也最小，利用这种原理制成色散位移光纤(DSF)。无疑对长距离人容暈的光纤通信是十分有利的。

图1普通单模光纤的D M、D“,和D随波长的变化曲线

8、造成光纤传输损耗的主要I大I素有哪些？哪些是可以改善的？最小损耗在什么波长范围内？

引起光纤衰减的原因是光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。其屮吸收损耗是可以改善

的。最小损耗在1.55 u m波段内。

10、冃前光纤通信采用哪儿个工作波长？为什么？

(1)光纤通信使用0.85 n m I作波长的光纤主耍是受到早期光源发光波长的限制，早期发明的光源

都是短波长光源，由于光纤损耗随波长的增加而减小,因而选择了相对來说波长较长损耗较小的0.85 u m

作为光纤的工作波长.

(2)由于石英光纤在1.31 urn处可以达到零色散并且损耗也达到极小，因而在长波长光源问世后开

始使用这种工作波长的光纤.

(3)由于使川了新技术后，石英光纤的零色散窗口可以移到更长的1.55 urn处，并且此时的损耗要

比使用1.31卩m波长传输更小，于是又开始使用工作波长为1.55 u m的光纤.

11、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？

在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输，从而使系统带宽达到最大•比1.55 U m 更长的波长区的散射损耗极低，可以无需放大器或屮继器进行极长距离传输；单模光纤损耗低、频带宽、容量人、成本低，易于扩容。

而通信的主要U的就是最大限度的实现远的传输距离和大的传输容量,因此光纤通信的向长波长、单

模光纤方向发展.

12、什么是光纤的自聚焦现象？

折射率分布合适，有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输，同时到达光纤轴上的某点，即所有的光线都有相同的空间周期L,这种现象称为口聚焦

13、如何判断光纤的止常色散区和反常色散区？M》0 ( + )长波快

材料色散系数MX)的区域为止常色散区，M<0时的区域为反常色散区。

14、什么是单模光纤的偏振色散？

单模光纤中其实有两个正交模式存在，由于光纤的制作工艺，外部受力各种影响，光纤并不是绝对的标准，所以两个正交模式在传输过程中会出现时延，称为差分群时延DGD,即为偏振模色散

15、什么是平板波导的有效折射率？

等效折射率等于Dili空间中的光速度与波导中的相速度Z比。

neff = c / 比=sin 0 = 0 / £o