光纤通信最大中继距离计算表
光模块传输距离计算
光模块传输距离计算光模块传输距离是指光信号在光纤中传输的最大有效距离。
在光纤通信系统中，光模块传输距离是一个非常重要的参数，对于系统的性能和可靠性起着至关重要的作用。
因此，准确地计算光模块传输距离对于系统设计和工程实施具有重要意义。
光纤传输的最大距离受到光纤本身的衰减、色散以及发射器和接收器的性能等多个因素的影响。
以下是一些常见的光模块传输距离计算的参考内容：1. 光纤衰减：光纤传输中最主要的信号损耗来源是光纤本身的衰减。
光纤衰减是指光在光纤中传输过程中的衰减程度，主要由光纤的损耗和散射引起。
光纤衰减可以通过以下公式计算：衰减(dB/km) = 10 * log10(P1/P2)其中P1是光入射时的功率，P2是光经过距离L后的功率。
2. 光纤色散：光纤传输中的色散是指不同波长的光信号通过光纤时会产生不同的传播速度，从而导致光信号失真和相互干扰。
色散对于光模块传输距离的影响主要包括色散限、色散时间间隔等。
通常可以通过光纤的数值孔径、色散补偿等参数来计算光模块的传输距离。
3. 发射器和接收器的性能：发射器和接收器是光通信系统中的关键部件，它们的性能直接影响光模块的传输距离。
例如，在传输距离较长的情况下，需要选择具有较高光功率的发射器和灵敏度较高的接收器。
通常可以通过发射器和接收器的光功率和敏感度参数来计算光模块的传输距离。
4. 光纤衔接损耗：光纤通信系统中，光纤之间的衔接非常重要。
由于不同光纤之间的接口以及衔接处的损耗，会对光模块的传输距离产生影响。
一般情况下，光纤衔接的损耗要控制在一定范围内，否则会影响系统的传输性能。
综上所述，光模块的传输距离是一个复杂的问题，需要考虑多个因素的综合影响。
在实际应用中，通常需要根据具体的系统设计要求和技术参数来进行计算和选择合适的光模块。
同时，了解和掌握光纤的性能和特点，以及各个光纤组件的参数和技术要求，对于准确计算光模块传输距离具有重要意义。
光纤通信计算题
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4、阶跃型光纤中，已知纤芯折射率 n 1 =1.51 ， n 2 ＝ 1.49 ，纤芯半径 a ＝ 4 μ m ，工作波长 λ＝ 1.31 μ m 。 求：（ 1 ）相对折射率差； （ 2 ）光纤中传输的模式数量； （ 3 ）每公里长度光纤的模式色散。
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6、已知某光纤通信系统的光纤损耗为 0.5dB/km ，全 程光纤平均接头损耗为 0.1dB/km ，光源 入纤功率为— 5dBm ，光接收机灵敏度为 0.1 μ W ， 系统富余度为 8dB ，试求最大中继传输距离。
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2、已知阶跃型光纤的n1=1.5，△=0.5％，工作波长 λ=1.3μm光纤中的导模数量M=2。 求：(1)光纤的数值孔径NA。 (2)ห้องสมุดไป่ตู้芯和包层分界面上的全反射临界角θc。 (3)光纤的纤芯半径a。
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3、阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.5，相对折 射率差Δ=0.01，纤芯半径a=8 μm，工作波长λ=1.31 μm。 求：(1)光纤中传输的总导模数有多少? (2)若要实现单模传输，则纤芯半径应如何选择?
n2复习返回主目录6已知某光纤通信系统的光纤损耗为05dbkm全程光纤平均接头损耗为01dbkm光源入纤功率为5dbm光接收机灵敏度为01w系统富余度为8db试求最大中继传输距离
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1、均匀光纤，若n１＝1.5，λ０＝1.3μm，试计算：
（1）若Δ＝0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应 取多大？ （2）若取a＝5μm，为了保证单模传输，Δ应取多大？
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7、已知一光纤通信系统的接收机灵敏度为-35 dBm， 光纤损耗为0.34 dB/km，全程光纤平均接头损耗为 0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传 输距离为80 km。试问在选用光发射机时，其平均发 送功率最小应为多少？
SDH设备光传输距离计算指导
ZXMP-S360/S380/S390光传输距离计算指导本部用服部安全/保密警告文件信息和修改信息目录传输距离受限的理论分析及计算方法...................................................................................... - 1 - 衰减受限传输距离理论计算------最坏值法...................................................................... - 1 - 色散受限传输距离理论计算.............................................................................................. - 2 - DCM模块在系统中的位置........................................................................................................ - 3 - 我司设备性能参数...................................................................................................................... - 3 -2.5Gb/s光板类型及参数 .................................................................................................... - 3 -10Gb/s光板类型及参数 ..................................................................................................... - 4 - 光放大板类型及参数.......................................................................................................... - 4 - 色散补偿模块的类型及参数.............................................................................................. - 4 - 2.5Gb/s光口配置实例 ................................................................................................................ - 5 - 10Gb/s光口计算和配置实例 ..................................................................................................... - 6 - 附录:光接口规范.................................................................................................................... - 10 -传输距离受限的理论分析及计算方法SDH系统的光传输距离受两个因素的限制：一是光功率限制，即再生段传输距离受光源的发送功率、接收机的灵敏度和通道的光衰减限制；二是光源的色散限制，即再生段传输距离受光源的类型和光通道总色散限制。
分光比和最大传输距离的关系
分光比和最大传输距离的关系引言：在光纤通信中，分光比和最大传输距离是两个重要的概念。
分光比是指光信号在传输过程中的衰减程度，而最大传输距离则是指在给定的分光比条件下，信号能够传输的最远距离。
本文将探讨分光比和最大传输距离的关系，并分析其中的影响因素。
一、分光比的定义和影响因素分光比是光信号在传输过程中的衰减程度，通常用分贝（dB）来表示。
分光比越小，说明信号衰减越少，传输质量越好。
分光比的计算公式为：分光比 = 10 * log10(输入光功率 / 输出光功率)。
分光比受到多种因素的影响，包括光纤本身的损耗、连接器和接头的损耗、光源的功率等。
光纤本身的损耗是分光比的主要影响因素，通常用单位长度的衰减系数来表示，单位为dB/km。
衰减系数越小，说明光纤的损耗越小，分光比越好。
二、最大传输距离的定义和影响因素最大传输距离是指在给定的分光比条件下，信号能够传输的最远距离。
最大传输距离取决于多个因素，包括分光比、光纤的衰减系数、光源的功率等。
1. 分光比对最大传输距离的影响：分光比越小，说明信号衰减越少，传输质量越好，最大传输距离也会相应增加。
因为在传输过程中，信号的衰减程度越小，信号能够覆盖的距离就越远。
2. 光纤衰减系数对最大传输距离的影响：光纤的衰减系数越小，说明光纤的损耗越小，最大传输距离也会相应增加。
因为光纤的衰减越小，信号在传输过程中的衰减就越少，信号能够传输的距离就越远。
3. 光源功率对最大传输距离的影响：光源的功率越大，信号在传输过程中的衰减就越小，最大传输距离也会相应增加。
因为光源的功率越大，信号的强度越大，即使在传输过程中有一定的衰减，仍然能够保持足够的信号强度，从而实现较远的传输距离。
三、其他影响因素除了分光比、光纤衰减系数和光源功率外，还有其他一些因素也会对最大传输距离产生影响。
1. 光纤的波长：不同波长的光信号在光纤中的传输特性不同，其衰减系数也会有所差异。
一般来说，短波长的光信号在光纤中的衰减较小，能够实现更远的传输距离。
中继距离
统计设计法
统计设计方法是按各参数的统 计分布特性取值的，即通过事 先确定一个系统的可靠性代价 来换取较长的中继距离。这种 方法考虑各参数统计分布时较 复杂，系统可靠性不如最坏值 法，但成本相对较低，中继距 离可以有所延长。
所以可以综合考虑这两种方法两种！！！
中继距离设计两种情况
损耗受限系统：损耗是限制光中继距离的主要因素
色散受限系统
我们要讨论的问题是，对于一个传输速率已知的数字光纤线路系统，允许的 线路总色散是多少，并据此计算中继距离。 对于数字光纤线路系统而言，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在 接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低，或误码率增大。严重时甚至无 法通过均衡来补偿，使系统失去设计的性能。
发送机 光源
M eT
光通道
CTX
PT
S
接收机
PP AC PR
R
AC
Af L
As L MC L Lf
CPX
光检测器
M eR
PSR
光通道损耗组成图
最坏值设计法
S点与R点间的允许损耗为：
As PSR Af L L M C L 2 AC Lf
式中Af 表示再生段平均光缆衰减系数 dB / km ; AS 表示再生段平均接头损耗 dB ; L f 是单盘光缆的长度 km ; M C 是光缆富余度 dB / km ; AC 是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗 dB
1
色散受限系统
以fb为参数，B1与L的关系示于左图, 图中 取ζ/T=0.3，γ =0.75。由此可见，中继距 离 L 与传输速率 fb 的乘积取决于 1km 光纤 的带宽 ( 色散 ) ，这个乘积反映了光纤通信 系统的技术水平。
光纤通信计算题
0.3lg2W W lg 1010)(lg 1010)(lg 10)(D 40101.0lg 101.010)(lg 10)(S 4min 3min 33min 3min ==-=-==⇒==----注：）（）（动态范围：如：灵密度：、灵密度和动态范围p p W p W p dBm dBm S vW P W P dBm man manr rGHz GHz B c 49.0)109.0411(4110.9ns ns 1038 1.71%1.4871058LN 5Km 1.71%1.487N )2(382321GI 1=⨯=∆==⨯⨯⨯⨯⨯=∆=∆=∆=ττ））（（解：？，求展宽了多少和带宽一个光脉冲传输了的多模渐变型光纤，，、对于km km km nm km km nm M L A A M P A A P P m dB km dB dBm c f S f E d CR CT R T 16.85)76(..........95)06.005.02.0314.02)2.31(3(L 505164)06.005.035.0314.02)2.31(3(L 0131/L )0.2dB/km (1550nm )0.35dB/km (1310n 30.4dB 3dB 0.06dB/km ,/0.05,31.2-4-ST M )1(3-=++--⨯---==++--⨯---=++-----=光纤通信系统对于光纤通信系统对于可得解：由公式：的中继距离？为衰减系数和衰减系数为作波长为，求工，平均发光功率为，活动连接器为度为，设备富余线路富余度为接头损耗为灵敏度为光纤通信系统，接收机、一个、中断距离的计算：MHz GHz B ns ns n NA c L c NA n d P L P L p e p L p p dzL 04.11004.1108.4234114118.423)487.12103275.0105(2)()(L 5Km 487.1,275.0NA )1(2)0()(lg 10L L P )0()0()(dp 133823122GI 1=⨯=⨯=∆==⨯⨯⨯⨯⨯==∆=∆==-==⇒-=--ττααα解：？，求展宽了多少和带宽一个光脉冲传输了的多模阶跃光纤，对于、、色散计算：衰减系数：处光功率）为（为输入端光功率，，衰减规律：、衰减的计算：km )34.93(4.15L 16km )35.373(5.61L 4)km 246(1493.4L 1103154.0L 16,4,1km 3.5ps/nm D 1310nm ,nm )388.0(2.3554-MLM )2(3max 6max 3dB =-=-=-∆⨯=---∙=∆系统系统系统得解：由离。
光纤计算
1.假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55µm的光载波上能传输多少64kb/s的话路？解5GHz的微波载波能传输64kb/s的话路数k=(5×109×1%)/(64×10³) ≈781(路)1.55µm的光载波能传输64kb/s的话路数K=((3× 108)/(1.55×10−6) ×1%)/64×10³=3.0242×107(路)2.目前光纤通信为什么采取以下三个工作波长：λ1=0.85µm，λ2=1.31µm，λ3=1.55µm？答：λ1=0.85µm，λ2=1.31µm，λ3=1.55µm附近是光纤传输损耗较小或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为2~3dB /km，0.5dB /km，0.2dB /km，而且在这些波段目前有成熟的光器件（光源、光检测器等）。
3.均匀光纤芯与包层的折射率分别为：n1=1.50，n2=1.45，试计算：⑴光纤芯与包层相对折射率Δ为多少？⑵光纤的数值孔径NA为多少？⑶在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差Δτmax为多少？解: （1）由纤芯和包层的相对折射率差Δ=n1−n2/n1得到Δ=n1−n2/n1=（1.50－1.45）/1.50=0.033(2)NA= n12−n22≈0.384(3) Δτmax≈(n1L /c) Δ=(1.5×1/3×108) ×0.384=1.92ns4.计算n1=1.48及n2=1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤外介质折射率n=1.00，则允许的最大入射角θmax为多少？解：光纤数值孔径NA= n12−n22=0.2425若光纤端面外介质折射率n=1.00,则允许的最大入射角θmax为θmax=arcsin(NA)=arcsin0.2425=14.03º5.计算一个波长λ=1μm的光子的能量等于多少？同时计算频率f=1MHZ和f=1000MHZ无线电波的能量。
(完整版)光纤通信试题
一、单项选择题只有5.7.10.15.17.23没有答案。
1．目前，通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是( )。
A ．多成分玻璃B ．石英和塑料C ．石英D ．塑料2．不属于无源光器件的是( )。
A ．光定向耦合器B ．半导体激光器C ．光纤连接器D ．光衰减器3．从射线理论的观点看，在阶跃型光纤中，入射子午光线形成波导的条件是：光线在光纤端面上的入射角φ必须满足的条件为( )。
A ． 21arcsin n n φ≥ B ． 0φ≤≤C ． φ>D ． 210arcsinn n φ≤≤ 4．为了使雪崩光电二极管正常工作，应在其P —N 结上加( )。
A ．高反向偏压B ．低正向偏压C ．高正向偏压D ．低反向偏压5．在光纤通信系统中，中继器的作用是( )。
A ．对传输光的接收与转发B ．对传输光的接收与放大C ．补偿经过光纤传输的光信号的衰减，并对失真的波形进行校正D ．补偿经过光纤传输的光信号的衰减，并对光进行分路转发6．为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是( )。
A ．高增益B ．低噪声C ．低增益、低噪声D ．高增益、低噪声7．光源的作用是( )。
A ．产生输入光波信号B ．将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光转换C ．产生输入光功率D ．光波对电信号进行调制使其载荷信息在光纤中传输8．在下列数字光纤通信系统的传输码型中，不属于．．．插入比特码的是( )。
A ．mB1P B ．4B1H C ．5B6B D ．mB1C9．掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是( ) 。
A ．1550 nmB ．1310 nmC ．980 nmD ．850 nm10．为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？( )。
A ．光耦合器B ．光隔离器C ．光衰减器D ．光纤活动连接器11.目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( )。
A．红外区 B．远红外区C．紫外区D．近红外区12．下列现象是光纤色散造成的，是( )。
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8〜1.8 口m 的波长区，对应频率：167〜375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85口m、1.31 P m 及1.55 u m o2、光纤通信系统的基本组成:（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IMDD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管（LED）和半导体激光二极管（LD）o3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）o特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输：单模光纤+半导体激光器LD 小容量、短距离光纤传输：多模光纤+半导体发光二极管LED 5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1）,传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km, 用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
光纤通信部分参考题答案
答：光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。
光纤色散对光纤传输系统的危害有：假设信号是模拟调制的，色散将限制带宽；假设信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率〔容量〕。
2-7 光纤损耗产生的原因及其危害是什么？答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。
散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷〔如气泡〕引起的散射产生的。
光纤损耗使系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。
μμm 两个波段上。
求该光纤为单模光纤时的最大纤芯直径。
解：由截止波长c λ=得λ≥c λ时单模传输，由条件得c λ≤μm ，那么2a≤×μmμm 。
3-3 半导体激光器(LD)有哪些特性?答：LD 的主要特性有：〔1〕发射波长和光谱特性λ=1.24Eg；激光振荡可能存在多种模式〔多纵模〕，即在多个波长上满足激光振荡的相位条件，表现为光谱包含多条谱线。
而且随着调制电流的增大，光谱变宽，谱特性变坏。
〔2〕激光束空间分布特性：远场光束横截面成椭圆形。
〔3〕转换效率和输出功率特性：d η=P I ∆∆·e hf ， P=th P +d hf eη(I-th I ) 〔4〕频率特性：在接近弛张频率r f 处，数字调制要产生驰张振荡，模拟调制要产生非线性失真。
〔5〕温度特性：th I =0I ·exp 〔0T T 〕 3-5计算一个波长λ=1μm 的光子的能量等于多少？同时计算频率f=1MHz 和f=1000MHz 无线电波的能量。
解：光子的能量为E p =hf=hc λ=3486 6.62810J s 310/110m s --⨯⨯⨯⨯（）=191.988410-⨯J 对于1MHz 无线电波0E ×3410-〔J ·s 〕×1×610-×2810-J 对于1000MHz 无线电波0E ×3410-〔J ·s 〕×1000×610-×2510-J3-7 试说明APD 和PIN 在性能上的主要区别。
光纤通信系统设计
1、损耗受限距离：Lmax =(PT−PR−PP)/∑A Lmin =(PT−(PR+Dr)−PP)/∑A
2、色散受限距离：Lmax=Dmax/D
3、L=？
Lmin≤L≤[Lmax、Lmax]min
以上各式中所用参数均为最坏值，因此也称最坏值设计法。
3
1、 损耗受限系统设计
光纤通信
在用最坏值法设计同步光缆数字线路系统时，通常，发送机 富余度取1dB左右，而接收机富余度取（2～4）dB，系统总富 余度为（3～5）dB左右。
fb为线路信号比特率（单位为Tbit/s）。
以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长λ为1550nm，Dm为 17ps/（nm·km），则采用普通量子阱激光器（设α=3）和电
吸收调制器（设α=0.5）后，传输距离可以分别达101km和 607km。
11
2、 色散受限系统设计
光纤通信
（3）采用外调制器
A f表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km）， A S是再生段平均接头损耗（dB）， L f是单盘光缆的盘长（km）， M c是光缆富余度（dB/km）， A C是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗（dB），按两个考虑。
图1 光通道损耗的组成
5
1、 损耗受限系统设计
光纤通信
损耗受限系统的实际可达再生段距离可以用下式来估算：
6
1、 损耗受限系统设计
光纤通信
PT为发送光功率（dBm）， PR为光接收灵敏度（dBm）， AC是光纤配线盘上的收发端两个附加活动连接器损耗（dB）， PP为光通道功率代价（dB），由反射功率代价Pr和色散功率代 价Pd组成， Me为系统设备富裕度（dB）， Mc为光缆富余度（dB/km）， n是再生段内所用光缆的盘数，
光传输中继距离计算
概述为了规范合理地组建光传输网，光传输中继距离是前提。
光传输中继传输距离与设备的性能、所采用的光纤性能、两端光设备间线路传输的连接器件等有关。
传输距离的长短影响着组建光传输网灵活性、投资规模。
为提高我们组建光传输网设计的科学性，有必要对各光中继传输距离进行核算。
下面将分别总结影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。
影响光传输距离因素在发送机与接收机之间影响信号传输距离的因素有很多，不同的物理媒介会给信号带来不同的影响。
在光传输系统中，光纤的衰减是不可确定的因素，不同厂家的光纤在不同的环境均有不同的衰减值，不同工艺的光纤接续的衰减也不同；光纤在不同的光波长传输，损耗也不同的。
具体的参数见有关厂家的资料及参照国家通信行业的有关标准。
这里介绍六种典型单模光纤的性能和应用：a．b．S、2*0.5在光纤,纤,再生段距离的海底光纤通信；G.655光纤是非零色散移位单模光纤，适于密集波分复用(DWDM)系统应用。
根据工程的具体情况，在本地网建光传输建议全部使用符合G.652建议的光纤，并根据不同的敷设方式选择不同程式的光缆。
如选用符合G.655建议的光缆，应能满足1310nm窗口传输的要求。
选定了光纤的类型，在进行光传输中继段距离预算计算时，必需考虑衰减受限距离及色散受限距离，为保证能满足最坏情况要求，选择两者之中较小值作为可用传输距离。
1.1衰减限制衰减限制中继段长度预算L=(Ps-Pr-Ac-Pp-Mc)/(Af+As)Ps—平均发射功率Pr—最小灵敏度Pp—光通道代价，也就是设备富余度。
由于设备时间效应（设备的老化）和温度因素对设备性能影响所需的余量，也包括注入光功率、光接受灵敏度和连接器等性能劣化，一般取1dB或2dBAc—连接器衰减和，包含S和R点间除设备连接器C以外的其它连接器（如ODF等）衰减，如ODF等FC型平均0.8dB/个，PC型平均0.5dB/个，一般取2*0.5 Af—光纤衰减系数（在1310nm中取0.36dB/km，在1550nm中取0.22dB/km）MC—线路富余度，可取0.05--0.1dB/km，在一个中继段内，光缆富裕度不宜超过5dB.一般预算距离小于30km时取0.1dB/km，大于30km时取3dB（注：当MC取0.1dB/km时预算公式改为L=(Ps-Pr-Ac-Pp)/(Af+As+Mc)）As—光纤接头平均衰减（活接头取0.5dB/个，死接头取0.08dB/个）注：上面计算中继段距离的取值，仅作为参考。
光纤通信习题解答
则每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数为I/E=4.927×1021个
3.如果激光器在λ=0.5μm上工作，输出1W的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。
解：在λ=0.5μm上出射的光子的能量为：E= =39.78×10-20焦耳
6.简述WDM的概念。
答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。
7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。
答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。
输出功率1W=1J/s，即每秒输出的能量为1J，则光子数为1/39.78×10-20=2.5138×1018
那么每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数等于出射光子数的一半，即1.2569×1018
4.光与物质间的互作用过程有哪些？
解：在介质材料中存在着受激吸收，自发发射和受激发射等三种光与物质的相互作用过程。
（c）假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？
解：（a） =5*1.49*0.01/3*105=2.48×10-7s
第五章 光放大器
第五章光放大器5.1 光放大器一般概念一、中继距离所谓中继距离是指传输线路上不加放大器时信号所能传输的最大距离。
当信号在传输线上传输时，由于传输线的损耗会使信号不断衰减，信号传输的距离越长，其衰减程度就越多，当信号衰减到一定程度后，对方就收不到信号。
为了延长通信的距离往往要在传输线路上设置一些放大器，也称为中继器，将衰减了的信号放大后再继续传输，显然，中继器越多，传输线的成本就越高，通信的可靠性也会降低，若某一中继器出现故障，就会影响全线的通信。
在通信系统设计中，传输线路的损耗是要考虑的基本因素，下表列出了电缆和光纤每千可见，光纤的传输损耗较之电缆要小很多，所以能实现很长的中继距离。
在1550nm波长区，光纤的衰减系统可低至0.2dB/km，它对降低通信成本，提高通信的可靠性及稳定性具有特别重大的意义。
二、光放大器光信号沿光纤传输一定距离后，会因为光纤的衰减特性而减弱，从而使传输距离受到限制。
通常，对于多模光纤，无中继距离约为20多公里，对于单模光纤，不到80公里。
为了使信号传送的距离更大，就必须增强光信号。
光纤通信早期使用的是光－电－光再生中继器，需要进行光电转换、电放大、再定时脉冲整形及电光转换，这种中继器适用于中等速率和单波长的传输系统。
对于高速、多波长应用场合，则中继的设备复杂，费用昂贵。
而且由于电子设备不可避免地存在着寄生电容，限制了传输速率的进一步提高，出现所谓的“电子瓶颈”。
在光纤网络中，当有许多光发送器以不同比特率和不同格式将光发送到许多接收器时，无法使用传统中继器，因此产生了对光放大器的需要。
经过多年的探索，科学家们已经研制出多种光放大器。
光放大器的作用如图5.1所示。
图5.1与传统中继器比较起来，它具有两个明显的优势，第一，它可以对任何比特率和格式的信号都加以放大，这种属性称之为光放大器对任何比特率和信号格式是透明的。
第二，它不只是对单个信号波长，而是在一定波长范围内对若干个信号都可以放大。
光纤通信技术(第2版)答案
（2） NA n12 n22 n1 2
代入（1）中的 可得： NA 0.3873
16.已知阶跃光纤纤芯的折射指数为n1=1.5，相对折
射指数差 0.01、纤芯半径a=25μm，若
引起脉冲波形的形状发生变化。从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随
着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散
10.什么是模式色散？材料色散？波导色散？
答：模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同所引起的色散
材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长 而变化所引起的色散
18.渐变型光纤的折射指数分布为 1
n(r
)
n(0)
1
2(
r a
)
a
2
求出光纤的本地数值孔径
解： NA(r) n2 (r) n2 (a)
得： NA(r)
n
2
(0)
1
2(
a r
)
n
2
(0)
1
2(
a r
)a
12.什么是受激拉曼散射和受激布里渊散射？ 答：如设入射光的频率为f0，介质分子振动频率为fv，则散射光的频率为：fs=f0士fv，这种现象称为 受激拉曼散射
受激布里渊散射与受激拉曼散射相比较物理过程很相似，都是在散射过程中通过相互作用，光波 与介质发生能量交换，但受激布里渊散射所产生的斯托克斯波在声频范围，其波的方向和泵浦光波方 向相反，而受激拉曼散射所产生的斯托克斯波在光频范围，其波的方向和泵浦光波方向一致
《光纤通信》习题解答
第1章1.光通信的优缺点各是什么？答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；；寿命长。
缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经受长时间的检验。
2.光通信系统由哪几部分组成，各部分功能是什么？答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路。
各部分的功能参见1.3节。
3.假设数字通信系统能够在载波频率1%的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？答：5GHz×1％/64k＝781路（3×108/1.55×10-6）×1％/64k＝3×107路4.SDH体制有什么优点？答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理，因此更加适合高速光纤线路传输。
5.简述未来光网络的发展趋势及关键技术。
答：未来光网络的发展趋势为全光网，关键技术为多波长传输和波长交换技术。
6.简述WDM的概念。
答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。
这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。
7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。
答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。
8.WDM光传送网络（OTN）的优点是什么？答：（1）可以极提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，适应未来高速宽带通信网的要求。
光传输中继距离计算
一、概述为了规范合理地组建光传输网，光传输中继距离是前提。
光传输中继传输距离与设备的性能、所采用的光纤性能、两端光设备间线路传输的连接器件等有关。
传输距离的长短影响着组建光传输网灵活性、投资规模。
为提高我们组建光传输网设计的科学性，有必要对各光中继传输距离进行核算。
下面将分别总结影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。
二、影响光传输距离因素在发送机与接收机之间影响信号传输距离的因素有很多，不同的物理媒介会给信号带来不同的影响。
从上面的示意图看我们可以从光设备、光缆设施和光连接器三个方面考虑影响信号传输距离的因素。
1.光设备对信号传输的影响光信号的传输距离受限于光设备的光口类型。
SDH中的光接口按传输距离和所用的技术可分为三种，即局内连接、短距离局间连接和长距离局间连接。
为了便于应用，将不同的光口类型用不同的代码（如S-16.1）来表示：第一个字母表示应用场合：I表示局内通信；S表示近距通信；L表示长距通信；V表示甚长距通信；U表示超长距；字母后第一个字母表示STM的等级；字母后第二个字母表示工作窗口和所用光纤类型：空白或1表示工作波长是1310nm所用光纤为G.652，2表示工作波长为1550nm所用光纤为G.652、G.654，5表示波长1550nm所用光纤为G.655。
另：电接口仅限STM-1等级、PDH接口。
2.光纤对信号传输的影响光在光纤中传输，主要受到光纤的衰减及色散的影响，另外我们在工程实际设计中还要考虑到两段光纤间接头的损耗、光通道代价、光缆富余度和高速传输存在的偏振模色散（PMD）等。
在光传输系统中，光纤的衰减是不可确定的因素，不同厂家的光纤在不同的环境均有不同的衰减值，不同工艺的光纤接续的衰减也不同；光纤在不同的光波长传输，损耗也不同的。
具体的参数见有关厂家的资料及参照国家通信行业的有关标准。
这里介绍六种典型单模光纤的性能和应用：a．b．c.d.e.f.3.光连接器对信号传输的影响S、R点间其他连接器损耗，如ODF等FC型平均0.8dB/个，PC型平均0.5dB/个，一般取2*0.5三、光传输距离计算方法在光传输系统中，在已选好的光纤类型上开通光传输系统，传输距离将受到损耗和色散两种因素的影响及设备的有关性能影响。
光纤通信系统传输距离的公式
光纤通信系统传输距离的公式光纤通信系统是一种使用光纤传输信息的高速通信技术。
光纤作为一种高效率的传输媒介，具有很多优点，比如传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等。
然而，在实际应用中，我们经常会遇到传输距离的限制。
本文将介绍光纤通信系统传输距离的公式以及对其的解读，希望对读者们有所帮助。
光纤通信系统传输距离的公式可以表示为：D = L * (1 - α / β)，其中D表示最大传输距离，L表示光纤的长度，α表示光纤的衰减系数，β表示光纤的色散系数。
这个公式是根据光纤传输中的衰减和色散效应推导而来的。
下面我们将对公式中的各个参数进行详细解释。
首先，光纤的长度（L）是指光纤在通信链路中的实际长度，一般以千米为单位。
传输距离的增加会导致光信号在光纤中传播的时间延迟加大，从而影响到系统的传输性能。
其次，光纤的衰减系数（α）是指光纤在传输过程中光信号强度的减小量。
衰减系数越小表示光纤的传输性能越好，能够支持更长的传输距离。
常用的单位是分贝每千米（dB/km）。
最后，光纤的色散系数（β）是指光纤中不同频率的光信号在传输过程中传播速度的差异。
色散系数越小表示光纤的色散效应越小，能够支持更长的传输距离。
常用的单位是皮秒每纳米每千米（ps/(nm·km)）。
在实际应用中，我们需要根据具体的光纤参数来计算最大传输距离。
通常情况下，光纤的衰减系数和色散系数是通过实验测得的。
根据测得的数据，我们可以利用上述公式计算出最大传输距离。
然而，需要注意的是，上述公式只是给出了传输距离的一个理论上的最大限制，并不能保证在实际应用中一定能够达到这个距离。
实际上，光纤通信系统的传输距离还受到很多其他因素的影响，比如光纤连接头的质量、环境温度、光纤的弯曲等。
为了实现更长的传输距离，我们可以采取一些措施，比如合理设计光纤连接头，控制环境温度，避免光纤的弯曲等。
此外，还可以选择一些传输性能更好的光纤材料，如低衰减、低色散的光纤，来提高传输距离。
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发光二极管 0.306
再生段性能计算表
应用代码 光纤类型 波长（nm） 接收灵敏度Pr（dBm）（BER≤10~12） 平均发送功率Ps（dBm） 最大光通道代价Pp（dB） 光纤每公里平均接续衰耗As（dB/km） 光纤活动连接器衰减∑Ac（dB） 光缆每公里衰减常熟Af（dB/km） 系统富余度M（dB） 衰减受限再生段长度L1（km） 最大总色散值Dmax（ps/nm） L-1.1 G.652B 1280-1335 -34 -5 1 0.03 2 0.36 3 58.97 185 S-4.1 G.652B 1274-1356 -28 -15 1 0.03 1 0.36 3 20.51 74
表
L-4.1 G.652B 1296-1330 -28 -3 1 0.03 1 0.36 3 51.28 109 L-16.1 G.652B 1280-1335 -27 -2 1 0.03 1 0.36 3 51.28 NA
3.5 31.07
3.5 NA
用于光口代码的选择
多纵模激光器（MLM） 0.115
光纤色散系数D（Ps/nm.km） 色散受限再生段长度L2（km）
3.5 52.82
3.5 21.13
注：1.比较L1和L2，取较小值为光纤通信的最大中继距离；2.计算结果用于光口代.1 1296-1330 MLM 1.7 ※ ※ 2 -3 10 10-24 109 20 -25 -28 -8 1 -14 2488320 L-16.1 1280-1335 SLM ※ 1 30 3 -2 8.2 10-24 NA 24 -27 -27 -9 1 -27 光脉冲的相对展宽 值
光口参数表
名称 应用分类代码 工作波长范围（nm） 光源类型 发信机在 最大（ms）谱宽（nm） S点特性 最大~20dB谱宽（nm） 最小边模抑制比 最大平均发送功率（dBm） 最小平均发送功率（dBm） 最小消光比（dB） 衰减范围（dB） SR点光通 色散容限（ps/nm） 道特性 光缆在S点的最小回波损耗（dB） SR点间最大离散反射系数（dB） 最差灵敏度（BER≤1012）（dBm） 收信机在 最小过载点（dBm） R点特性 最大光通道代价（dB） 收信机在R点最大反射系数（dB） 项目 标称比特率（kbps） 155520 L-1.1 1280-1335 MLM 4 — — 0 -5 10 10-28 185 NA NA -34 -10 1 NA 622080 S-4.1 1274-1356 MLM 2.5 ※ ※ -8 -15 8.2 0-12 74 NA NA -28 -8 1 27 标准参数值