光纤通信大作业

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光纤通信 阶跃光纤模式色散曲线计算光纤材料色散计算、 光纤光栅特性分析

光纤通信 阶跃光纤模式色散曲线计算光纤材料色散计算、 光纤光栅特性分析

《光纤通信》大作业阶跃光纤模式色散曲线计算光纤材料色散计算光纤光栅特性分析指导老师:专业:姓名:学号:一、阶跃光纤模式色散曲线计算1.原理分析模式色散是指多模式传输时同一波长分量的各种传导模式的相位常数不同,群速度不同,引起到达终端的脉冲展宽的现象。

对光纤中光的传播理论的研究,可以有多种方法,比如射线法,标量近似分析法等,但为了更广泛地描述光纤波导中光的传播,更详细地研究光纤的传输特性,就必须运用波动光学理论对光纤进行分析。

要对光在光纤中的传播特性有详细的理解,必须依靠麦克斯韦方程,结合问题中的边界条件,求解电磁矢量场.求解的方法一般是:1、先求出亥姆霍兹方程组以及电磁场纵向分量Ez 和Hz 的具体形式。

2、2、把Ez 和Hz 有具体形式代入麦克斯韦方程以求取其他电磁场横向分量θE 、Er 、θH 、Hr 。

3、3、利用界面上电磁场θE 和θH 切向连续条件,求取模式本征方程。

对于时谐场光波,在均匀、无源介质中,同样满足矢量的亥姆霍兹方程(式1-1,1-2)022=+∇E k E (1-1)022=+∇H k H (1-2)对于在圆柱形光纤中传播的电磁波.电场和磁场具有如下形式的函数关系(式1-3,1-4):)(),(),(t z j e r E y x E ωβθ-= (1-3))(),(),(t z j e r H y x H ωβθ-=(1-4)代入,得到亥姆霍兹方程(式1-5,1-6)。

02202=+∇z z E n k E (1-5)02202=+∇z z H n k H (1-6) 经过推导,可以得到关于r 的贝塞尔方程或修正的贝塞尔方程(式1-7)。

(1-7) 最后可解得电场和磁场的纵向分量Ez 和Hz 。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>≤=);()()();()()(a r e r a W K W K A a r e r a U J U J A E im m m im m m z θθ0)(])[()()(2222120222=--+∂∂+∂∂r R m r n k r r R r r r R r β光纤中传播模式及传输特性都是由它自身的本征方程确定的。

光纤通信作业[大全5篇]

光纤通信作业[大全5篇]

光纤通信作业[大全5篇]第一篇:光纤通信作业2-1光纤由哪几部分组成?答:光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。

2-2在光脉冲信号的传播过程中,光纤的损耗和色散对其有何影响?2-3单模光纤有哪几种类型?各有何特点?答:单模有G.652、G.653、G.654、G.655四种类型。

G.652光纤的特点是当工作波长在1310nm时,光纤色散很小,系统的传输距离只受光纤损耗的限制。

G.653光纤的特点是色散零点在1550nm附近。

G.654光纤的特点是降低1550nm波段的衰减,一般为0.15~0.19dB/km,典型值为0.185dB/km,其零色散点仍然在1310nm 附近,但在1550窗口的色散较高,课达18ps/(nm·km)。

G.655光纤的特点是色散点在1550nm附近,WDM系统在零色散波长处工作很容易引起四波混频效应,导致信道间发生串扰,不利于WDM系统工作。

2-4光纤的归一化频率和各模式的归一化截止频率的关系是什么?光纤单模传输的条件是什么?2-5光纤的特性有哪些?答:几何特性、传输特性、机械特性、温度特性四种。

2-6光缆的结构有哪些?答:光缆一般由缆芯、护层和加强芯组成。

2-7常用的光缆有哪几种类型?答:层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、束管式结构光缆、带状结构光缆、单芯结构光缆、特殊结构光缆。

第二篇:光纤通信作业1一、填空题1、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为、。

2、光源的作用是将变换为光检测器的作用是将3、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是。

4、光传输设备包括5、光纤通信是以为载频,以6、光发送机主要由、和组成。

7、被称为“光纤之父”的是8、中国第一条海底光缆建成于二、简答题1、光纤通信主要有哪些优点?2、简述未来光网络的发展趋势及关键技术。

3、全光网络的优点是什么?第三篇:光纤通信_结课作业光纤通信学院:学号:姓名:电子信息工程学院1xxxxxxxxx摘要:光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。

《光纤通信》第二版(刘增基)课后作业题

《光纤通信》第二版(刘增基)课后作业题

nm;两种,应用较多的是 980nm 泵
浦源,其优点是

(4)其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种:①如图(a)为
;② 如图(b)为

③双向泵浦。
(5)双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向
。(填“有关”或“无关”)
。 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益,
应提高对
的吸收。
阅读下图 EDFA 的结构,按要求完成各题。
掺铒光纤
输 输出
光隔离器
波分复用器
光隔离器
入 滤波器
光信号

信号
泵浦源
熔接点
输 输出
光信号 信号
光隔离器
掺铒光纤 熔接点
图(a)
波分复用器
光隔离器
泵浦源
入 滤波器

图(b)
(1) —
是 EDFA 的核心部件,它以石英光纤作为基质,在纤芯中掺入固体激光工作物质— 。
(2)掺铒光纤的模场直径为 3‐‐6µm,比常规光纤小很多,这是为了提高信号光和泵浦光的能量密度,从
而提高其
。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配,解决方法有:①在纤芯中掺

;②在熔接时进行一定处理减小
(填英文缩写)的不匹配。
(3)实用的 EDFA 泵浦源都是 LD,其泵浦波长有 980nm 和
第七章 1.EDFA 工作原理是什么?有哪些应用方式?
阅读下图,按要求完成各掺铒光纤(EDF)中,铒离子(Er3+)有三个能级:能级 1 代表基态, 能量最低;能级 2 是
,处于
中间能级;能级 3 代表
, 能量最高。
(3)据图分析,请阐述该工作原理: (4)从该工作原理可以看出,光放大是由于

光纤通信作业参考

光纤通信作业参考

第二章作业2.1什么是振动模式?什么是波动模式?它们之间有什么区别和联系?解:稳定的横向振荡条件2dkn cos0-2©-2©=2m兀。

由于m不同,横向谐振0i23(驻波)状态不同,即横向振动的场分量不同,即波腹数不同。

把同一系统的不同的横向谐振状态称为振动模式。

在波导中横向的振动(驻波)将以波动方式沿z轴传播,形成导波,不同的m称为不同的波动模式,同样称为模式。

不同的波动模式横向场(驻波)分布不同。

同时由于k不同,B二k也不同,即不同的波xz 动模式有不同的传输常数,也即有不同的传输速度v。

2.2如果介质平板波导的y方向也受到限制,例如,该方向存在两个垂直介质平板的边界,相距为w,并且在该界面上也满足全反射条件。

试问介质平板波段中的模式会有什么变化(定性分析)?解:光波在x方向受到限制,则x方向光波满足驻波条件2dk-2©-2©二2m兀x23,光波在y方向受到限制,则y方向光波满足驻波条件2叭-2©2-2©3-2加,n取m取正整数;正整数。

我们用两个正整数描述横向(x,y)驻波条件也即横向场分布特点。

2.3为什么把波导的特征方程称作色散方程?它与光纤的色散有什么关系?解:在波导中,不同的波动模式横向场(驻波)分布不同。

同时由于k不同,B二kxz也不同,即不同的波动模式有不同的传输常数,也即有不同的传输速度v。

把波导的特征方程称作色散方程。

光纤中除了有波导色散之外,还有模式色散、材料色散。

对于单模光纤,还可能有偏振模色散。

2.4介质波导与金属波导截止的含义有什么不同?解:介质波导的截止条件w二0,包层出现辐射模。

金属波导的截止条件0=0。

2.5假设一点光源发出理想的圆锥形光束如图2.13所示,其开角为0=40,并设光束截面上光强均匀分布。

(注:这不是真实情况)。

设该光束与一段均匀光纤耦合,光纤与光束共轴,光纤端面与光纤轴垂直,光源距光纤端面距离为100卩m。

光纤通信作业

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光纤通信技术与发展前景光纤通信技术(optical fiber communications)从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。

随着科技的发展,越来越多的先进技术产生并应用到光纤通信中。

光纤通信最新技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

下面简单的介绍几种光通信技术及其应用前景。

一相干光通信相干检测原理:光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光经混频后,由光检测器检测,经处理后,以基带信号的形式输出。

相干光通信系统由光发射机、光纤和光接收机组成。

1.光发射机光发射机:由光频振荡器发出相干性很好的光载波,通过调制器调制后,变成受数字信号控制的已调光波,并经光匹配器后输出,这里光匹配器有两个作用:一是使从调制器输出已调光波的空间复数振幅分布和单模光纤的基模有最好的匹配;二是保证已调光波的偏振态和单模光纤的本振偏振态相匹配。

自动频率控制用于对光频振荡器的输出光信号进行稳频。

(1)调制方式相干光通信系统中,光发射机中的光调制器根据调制方式的不同,可分为幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)3种形式,1)幅移键控(ASK)光载波的频率和相位为常数,用数字信号去调制光载波的幅度,称为幅移键控ASK。

ASK相干通信系统必须采用外调制器来实现,这样只有输出光信号的幅度随基带信号而变化,而相位保持不变。

如果采用直接光强调制,幅度变化将引起相位变化。

2)频移键控(FSK)光载波的相位和幅度为常数,用数字信号去调制光载波的频率,称为频移键控FSK。

对应二进制调制信号,传输“0”码和传输“1”码时,分别用不同的频率表示。

3)相移键控(PSK)光载波的幅度和频率为常数,用数字信号去调制光载波的相位,称为相移键控PSK。

传输“0”码和传输“1”码时,分别用两个不同相位(通常相差π)表示。

[2017年整理]光纤通信阶段作业

[2017年整理]光纤通信阶段作业

一、单项选择题(共20道小题,共100.0分)1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm和 A nm。

A. 1550B. 1480C. 980D. 15102. 光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、___C_______μm。

A. 1560B. 1550C. 1.55D. 1.513. 渐变型光纤是指_____B______是渐变的。

A. 纤芯和包层的折射率B. 纤芯的折射率C. 包层的折射率D. 模式数量4. 当光纤纤芯的折射率与包层的折射率 C 时,称为弱导波光纤。

A. 差2倍B. 相差很大C. 差别极小D. 相等5.在阶跃型光纤中,导波的特性参数有 D 。

A.B.C.D.6.阶跃型光纤中的主模是 B ,其截止时归一化频率为。

A.B.C.D.7. 在子午面上的光射线在一个周期内和该平面中心轴交叉两次,这种射线被称为 B 。

A. 反射线B. 子午线C. 斜射线D. 折射线8. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为____C________________。

A.B.C.D.9. 渐变型光纤子午线的轨迹方程受纤芯的折射率分布、___A________和___________因素的影响。

A. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的轴向角B. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的半径C. 光线入射点处的轴向角、光线入射点处的N0D. 光线入射点处的轴向角、纤芯和包层发生全反射的入射角10. 渐变指数 A 的折射指数分布光纤为多模渐变型光纤的最佳折射指数分布形式。

A. 2B. ∞C. 1D. 311. 渐变型光纤的最佳折射指数分布是指___D_______型折射指数分布。

A. 立方B. 线C. 常数D. 平方12. 利用一段____D_______光纤可以消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。

A. 色散位移单模光纤B. 非零色散光纤C. 色散平台光纤D. 色散补偿光纤13. 色散位移单模光纤是将零色散点从______B_____移到___________处的光纤。

光纤通信大作业

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光纤通信⼤作业DWDM技术的现状与发展摘要;随着公⽤通信⽹及国际互联⽹的飞速发展,⼈们对宽带通信提出了前所未有的要求,⼀些原有的通信技术,如时分复⽤(TDM)和波分复⽤(WDM)等已不能满⾜宽带通信的要求。

在这种情况下,密集波分复⽤(DWDM)作为⼀种新兴的通信技术即应运⽽⽣。

本⽂介绍了DWDM 技术出现的历史背景,分析了DWDM的基本原理,然后对DWDM的技术特点进⾏阐述,再介绍了DWDM的关键技术,研究DWDM在未来的发展趋势。

密集型光波复⽤(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)是能组合⼀组光波长⽤⼀根光纤进⾏传送。

这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。

更确切地说,该技术是在⼀根指定的光纤中,多路复⽤单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利⽤可以达到的传输性能。

这样,在给定的信息传输容量下,就可以减少所需要的光纤的总数量。

⼀、应⽤背景传统的光纤通信技术⽤⼀根光纤只传播⼀种波长的光信号,这⽆疑是对光纤容量的⼀种浪费。

⽽ DWDM 系统是在现有的光纤⾻⼲⽹上通过提⾼带宽,利⽤光纤丰富的带宽来进⾏不同波长光的传输,⼤⼤提⾼了光纤的负载能⼒。

作为⼀种区别于传统光纤的激光技术,它通过利⽤单个光纤载波的紧密光谱间距,以达到在⼀根指定光纤中多路复⽤的⽬的,这样就可以更好的控制信号在传播过程中的⾊散和信号衰减,实现在⼀定数量光纤下传递信息容量最⼤化。

这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。

这项技术的产⽣是对原先光钎数据传输技术的缺点的改进。

原先光钎数据传输技术主要有两种:空分复⽤(SDM)和时分复⽤(TDM)。

空分复⽤(SDM)是靠增加光纤数量的⽅式线性增加传输的容量,传输设备也线性增加。

如果没有⾜够的光纤数量,通过重新敷设光缆来扩容,⼯程费⽤将会成倍增长。

⽽且,这种⽅式并没有充分利⽤光纤的传输带宽,造成光纤带宽资源的浪费。

作为通信⽹络的建设,不可能总是采⽤敷设新光纤的⽅式来扩容,事实上,在⼯程之初也很难预测⽇益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。

光纤通信作业

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第一章1. 光纤通信有哪些优点 容许频带很宽,传输容量很大; 损耗很小,中继距离很长且误码率很小; 重量轻,体积小; 抗电磁干扰性能好; 泄露小,保密性能好;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部分组成?简述各部分作用。

信息源:把用户信息转换为原始电信号,这种信号称为基带信号。

电发射机:把基带信号转换为适合信道传输的信号,这个转换如果需要调制,则其输出信号称为已调信号。

光发射机:把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。

光纤线路: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。

光接收机:把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。

电接收机:功能和电发射机的功能相反,它把接收的电信号转换为基带信号。

信息宿:恢复用户信息。

第二章1均匀光纤芯与包层的折射率分别为:45.1,50.121==n n 试计算: (1)光纤芯与包层的相对折射率差△=? (2)光纤的数值孔径NA=?(3)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?max =∆τ解:()121n n n -=∆NA=∆≈-212221n n n()∆≈==∆cL n NA c n Lc n L c 12121max22θτ 2.目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长?55.1,31.1,85.0321m m m μλμλμλ===损耗:在1.31,1.55存在低损耗窗口 色散:随波长增加,色散减小,带宽增加 所以采用1.31,1.55,0.853.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展? 长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。

(1)单模光纤没有模式色散,不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度.( 2 )由光纤损耗和波长的关系曲线知,随着波长的增大,损耗呈下降趋势,且在1.31µm 和1 . 55µm 处的色散很小,故目前长距离光纤通信一般都工作在1 . 55µm.4.光纤色散产生的原因及其危害是什么? 答 光纤色散是由光纤中传输的光信号。

西北工业大学_光纤通信作业答案

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—375THz5、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611、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。

《光纤通信》第3章作业答案

《光纤通信》第3章作业答案

第3章习题及答案一. 填空1.对于二能级原子系统,要实现光信号的放大,原子的能级分布必须满足髙能级粒子数大于低能级粒子数,即粒子数反转分布条件。

2.一个电路振荡器,必须包括放大部分、振荡回路和反馈系统。

而激光振荡器也必须具备完成以上功能的部件,故它也包括三个部分:能够产生激光的_工作物质 ______________ ,能够使工作物质处于粒子数反转分布的______________ ,能够完成频率选择及反馈作用的______________ 。

答案:工作物质,泵浦源,光学谐振腔3.半导体光放大器的粒子数反转可通过对PN肖加____________ 偏压来实现。

PN结加上这种偏压后,空间电荷区变窄,于是N区的电子向P区扩散,P区的空穴向N区扩散,使得P区和N区的少数载流子增加。

当偏压足够大时,增加的少数载流子会引起粒子数反转。

答案:正向。

4.对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,表明振荡产生了激光,把这个电流值叫__________ ,用人表示。

当I < /,…时,激光器发岀的是 ____________,因此光谱很宽,宽度常达到几百埃;当I > 4时,激光器发岀的是 __________ ,光谱突然变得很窄,谱线中心强度急剧增加,表面发出的是激光。

答案:阈值电流,荧光,激光。

5.影响耦合效率的主要因素是光源的发散角和光纤的数值孔径。

发散角越大,耦合效率越__________ :数值孔径越大,耦合效率越______ 。

答案:低,高。

6.激光和光纤的耦合方式有直接耦合和透镜耦合。

当发光面积大于纤芯截而枳时,用 _______________ :当发光面积小于纤芯截面积时,用_____________ 。

答案:透镜耦合,直接耦合。

(课本上有误)7.半导体激光器其光学谐振腔的谐振条件或驻波条件是 ______________ 。

答案:人旦(或)oq q8.判断单模激光器的一个重要参数是_____________ ,即最髙光谱峰值强度与次髙光谱峰值强度之比。

光纤通信作业

光纤通信作业

数字光纤通信系统一般由光发射机、光中继器、光纤和光接收机组成。

一、光纤和光缆光纤是光导纤维的简称,由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。

光缆是一根或多根光纤或光纤束制成的符合光学、机械和环境特性的结构体。

二、通信用光器件(有源光器件和无源光器件)1、光源光源的作用是将电信号转换成光信号并送入光纤线路中进行传输。

有半导体激光器(LD,有阈值器件)和半导体发光二极管(LED,无阈值器件)。

激光器的工作原理所谓激光器就是激光自己振荡器。

构成一个激光振荡器必须具备的部件有:必须有产生激光的工作物质(激活物质);必须有能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源(泵浦源);必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。

2、光电检测器光电检测器是光接收端机的第一个部件,主要完成光信号到电信号的转换功能。

3、无源光器件无源光器件是指未发生光电能量转换的器件,它是构成光纤通信系统的基本而且必不可少的器件。

Ⅰ、光纤连接器(对应于电路中的电接插件)光纤连接器,又称光纤活动连接器,俗称活接头。

光纤连接器一般采用某种机械和光学结构,使两根光纤的纤芯对准并接触良好,保证90%以上的光能够通过。

Ⅱ、光衰减器(对应于电路中的电阻)光衰减器是用来对输入的光信号功率进行一定程度的衰减,以满足各种需要。

Ⅲ、光耦合器(对应于三通或多通)光耦合器是分路或合路光信号的器件。

它的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出(分路),或把多个输入的光信号组合成一个输出(耦合)。

Ⅳ、光隔离器和光环形器(对应于电路中的普通二极管)光隔离器是保证光波只能正向传输的器件。

光环形器与光隔离器的工作原理基本相同,只是光隔离器一般为两端口器件,而光环行器则为多端口器件。

Ⅴ、光开关(对应于电路中的电开关)光开关是指能够控制传输通路中光信号通或断或进行光路切换作用的器件。

Ⅵ、光波长转换器光波长转换器是指能够将光信号从一个波长转换到另一个波长的器件。

Ⅶ、光波分复用器(对应于电路中的混频器)在一根光纤中能同时传输多个波长光信号的技术,称为光波分复用技术,波分复用系统的核心部件是波分复用器件,即光复用器和光解复用器(有时也称合波器和分波器),原理上讲,合波器与分波器是相同的。

《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)

《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)

《光纤通信原理》习题及参考答案第1讲光纤通信概述1-1光纤通信是为传输媒质。

以为载波的通信方式。

光纤的工作波长为、和。

1-2光纤通信有哪些优点?第2讲光纤光缆的结构和分类2-1 光纤的主要材料是,结构从内到外依次是、、和。

其中是光纤导光部分。

2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率,单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。

2-3 单模光纤纤芯直径一般为,多模光纤纤芯直径为,光纤包层直径一般为。

2-4光缆结构包括、和。

常用光缆有、、、等结构。

第3讲光纤的导光原理2-5光纤的数值孔径NA=sin i n 它的含义是什么?2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ=0.01,试求:1)光纤的包层折射率n2=?2)该光纤数值孔径NA=?2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ=0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时,要实现单模传输,纤芯半径a应小于多少?2-8 在渐变多模光纤中,n1=1.50,Δ=0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N=?第4讲光纤的损耗特性2-9 光纤主要的传输特性是和。

2-10 什么叫光纤损耗?造成光纤损耗的原因是什么?2-11 当工作波长λ=1.31μm,某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW,试问经过4km以后,以dB为单位的功率电平是多少?2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口?第5讲光纤的色散特性2-13 什么叫光纤色散?试分析造成光脉冲展宽的原因?2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展?2-15 某激光二极管(LD)的谱线宽度Δλ1=1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2=40nm,某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。

光纤通信原理(大作业)

光纤通信原理(大作业)

2014-2015学年第二学期期末《光纤通信原理》大作业
一.简答题(每题5分,共25分)
1.光纤通信与电通信方式的差异有哪些?
2.简述模分配噪声的概念。

3.简述光隔离器的作用。

4.简述监控信号的传输方式。

5.构成激光器必须具备什么条件?
二.论述题(每题10分,共20分)
1. 请列出数字光纤通信系统中监测和控制的功能。

2.半导体材料的光电效应?
三.画图题(15分)
请画出数字光纤通信系统中直接调制光发射机基本组成方框图。

四.计算题(每题20分,共40分)
1.某光纤通信系统光发送端机输出光功率为0.5mw,接收端机灵敏度为0.2μw,若用dBm表示,应各为多少?
2.在阶跃型光纤中纤芯折射率n1=1.48,包层折射率n2=1.46,纤芯直径为20um,问当
工作波长为1um时,此光纤中可传输的模数量是多少?。

数字光纤通信系统作业及答案

数字光纤通信系统作业及答案

数字光纤通信系统作业及答案数字光纤通信系统作业及答案1、光接口的S点、R点是指:(仅靠发送机输出端的活动连接器之后输入参考点,紧靠接收机之前的活动连接器之前的输入参考点)。

2、G.652表示:(d)。

A.SDH接口;B.光波长;C.信号速率;D.光纤类型3、光接口L-1.1表示:(c)。

A.局内通信i;B.短距离局间通信u;C.长短距离局间通信l;D.超长短距离局间通信v4、1550波长的光传输与1310波长的光传输相比,衰减于色散指标表现为:aA.衰减小,色散大;B.衰减大,色散小;C.衰减小,色散小;D.衰减大,色散大。

5、决定了SDH具有强大的网络运行、管理和维护能力。

是因为SDH具有:(b)A.统一光接口;B.丰富的开销比特;C.净负荷透明6、在SDH帧结构中,真正用于电信业务的比特称为__b_区域。

A.段开销;B.净负荷;C.管理单元指针7、在SDH帧结构中__c_的作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置,以便接收时能正确分离净负荷。

A.段开销;B.净负荷;C.管理单元指针8、通道开销位于SDH帧结构的_b__区域。

A.段开销B.净负荷C.管理单元指针9、在STM-1模块中,用于段开销传输的信息速率为__c_。

A.155.520Mbit/s;B. 2.048Mbit/s;C. 4.608Mbit/s10、在SDH段开销中,_a__不经过扰码,全透明传送A.帧定位字节A1、A2;B.再生段踪迹字节J0;C.比特间插奇偶校验8位码字节B111、SDH解决同步数字复用频率和相位偏移的方法是_c__A.码速调整法;B.固定位置映射法;C.指针调整12、SDH采用_a__方式实现多路信号的同步复用。

A.字节交错间插;B.指针调节;C.正码速调整13、接入端口的最高速率为140Mbit/s或155Mbit/s,而交叉连接的最低速率为一次群信号的数字交叉连接设备可以表示为_b__。

光纤通信技术作业

光纤通信技术作业

光纤通信技术系别:光电信息系专业:光电信息工程班级:B090105学号:11姓名:刘世军2012年05月30日光纤通信技术(光端机,光纤调制器)①光纤通信技术一.光纤通信技术的形成(一)早期的光通信光无处不在,这句话毫不夸张。

在人类发展的早期,人类已经开始使用光传递信息了,这样的例子有很多。

打手势是一种目视形式的光通信,在黑暗中不能进行。

白天太阳充当这个传输系统的光源,太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者,手的动作调制光波,人的眼睛充当检测器。

另外,3000多年前就有的烽火台,直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。

望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。

这类光通信方式有一个显著的缺点,就是它们能够传输的容量极其有限。

(二)现代光纤通信技术的形成着社会的发展,信息传输与交换量与日俱增,传统的通信方式已不能满足人们的需要。

为了扩大通信容量,通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波,这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。

要发展光通信,最重要的问题就是要寻找适用于光通信的光源和传输介质。

1、光源1960年,美国的梅曼(T.H.Maiman)发明了红宝石激光器,它可以产生单色相干光,使高速信息的光调制成为可能。

和普通光相比,激光具有波谱宽度窄,方向性极好,亮度极高,以及频率和相位较一致的良好特性。

激光是一种高度相干光,它的特性和无线电波相似,是一种理想的光载波。

但是,红宝石激光器发出的光束不容易耦合进光纤中传输,其耦合效率是极低的,因此需要研制小型化的激光光源。

1970年,美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后突破了半导体激光器在低温(-200 C︒)或脉冲激励条件下工作的限制,研制成功室温下连续工作的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。

虽然寿命只有几个小时,但其意义是重大的,它为半导体激光器的发展奠定了基础。

1973年,半导体激光器寿命达到10万小时(约11.4年),外推寿命达到100万小时,完全满足实用化的要求。

《光纤通信》课后作业.docx

《光纤通信》课后作业.docx

1- 3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1.55 um 的光载波上能传输多少路64 kb / s 的话路?解在5GHz微波载波上能传输的64kb/s的话路数K=(5*10A9*l%)/(64*10A3)=781 (路)在1. 55um的光载波上能传输的64kb/s的话路数K= ((3*10^8) /(1.55*10=6)) /(64*10=3) =3. 0242* 10"7 (路)1-4 简述未来光网络的发展趁势及关键技术。

答未來光网络发展趁于猖能化、全光化。

其关健技术包括:长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放人器、WDM复用技术和全光网络技术。

2-1均匀光纤芯与包层的折射率分别为nl=1.5O , n2=1.45 ,试计算:(1) 光纤芯与包层的相对折射率差△为多少?( 2 ) 光纤的数值孑L 径NA 为多少?(3 )在1米长的光纤上,由子午线的光程差所引起的最大吋延差△unax为多少?解(1)又纤芯利包层的相对折射率差△二(nl-n2) /nl得到A= (nl-n2) /nl= (1.50-1.45) /1.50=0.0 33(2) NA=sqrt (nl A2-n2A2) =sqrt(1.5A2-l .45A2)^0.384(3) Aimax^nl *L/c*A=1.5*l /(3*10A8)*0.384ns2- 3均匀光纤,若n1=1. 50 , X=1.30nm,试计算:(1)若△=(). 25,为了保证单模传输,其芯半径应取多大?(2) 若取a = 5 pm,为保证单模传输・,△应取多大?解(1)由单模传输条件V=2 n a /X*sqrt (nl A2 -n2A2) W2.405推导出aW2.405入/ (2 n *sqrt (nl A2-n2A2))其中,21.3pm, n2=n 1-A*nl=1.125 ,则a^2.405*1.3*10A-6/(2 n *sqrt(1.5A2-l .125A2))=0.5 01pm(2)当a=5|irn 时,sqrt (nl A2 -n2A2) W2.405 *入/ (2 n a)解得ZkW (nl-n2) /nl=0 .00162-4目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长:X 1=0 .85pm, X 2=1.31nm,入3=55屮n ?答入l=0.8 5m,X2=1.31nm, X3=1.55pm附近是光纤传输损耗较少或最小的波长“窗口”,相应的损耗分别为2~3dB/km、0.5dB/km、0.2dB/km,而在这些波段目前有成熟的光器件(光源、光检测器等)。

光纤通信(题和答案)

光纤通信(题和答案)

一、填空1. 光纤是由中心的 纤芯 和外围的 包层 同轴组成的圆柱形细丝;为实现光能量在光纤中的传输,要求中心的 的折射率 稍高于 外围的 包层 的折射率。

2. 渐变型光纤的 自聚焦效应 说明不同入射角的光线,虽然经历的路程不同,但最终都会聚在 一点上。

3. 单模光纤传输的条件为 v=(2πa/λ)405.22122<=-n n 。

4. 由于 色散 的存在,使得在光纤中传输的光纤信号,无论是模拟信号还是数字信号的幅度都要减小;光纤的 损耗 决定了系统的 传输距离 。

(色散限制了带宽)5. 通信网由 SDH 传送网 、 WDM 光网络 、光接入网 组成。

6. PON 即 无源光网络 多址(TDMA) 波分多址(WDMA) (AON 有源光网络)7. 接入网由 业务节点接口(SNI ) 和 用户网络接口(UNI ) 之间的一系列传送实体组成,为供给电信业务而提供所需的传送承载能力,可经由网络管理接口 3Q 配置和管理。

8. 在SDH 中,将低速的支路信号复接为高速信号,需经过 传输媒质层网络 、通道层网络 、 电路层网络 。

9.DWDM系统可分为双纤单向传输 WDM系统和单纤双向传输 WDM系统。

光与物质互相作用时有三种基本过程:受激吸收/自发辐射/受激辐射二、选择题1.1970年,光纤研制取得了重大突破,美国康宁公司成功研制了损耗为( A )的石英光纤,从而展现了光纤通信美好的前景。

A)20 dB/km B)1000 dB/km C) 2.5 dB/km D) 4 dB/km2.光纤中传送的电磁场模式为 DA)TM波 B)EM波 C) TEM波 D) TM、EM及其混合波3.影响多模光纤中的色散主要是 C>A>BA)材料色散 B)波导色散 C) 模式色散 D)色度色散4.下列哪项不属于光无源器件 :DA)连接器 B)光耦合器 C)光隔离器 D)光检测器5.下列不属于数字光发射机调制特性的是 DA)电光延迟 B)弛张振荡 C)自脉动现象 D)暗电流噪声6.平均故障间隔时间常用下列哪项表示 BA)MTTR B)MTBF C)MFRB D)MRTT7.EDFA工作的窗口是 BA)1310 nm B)1550nm C)980nm D)1480nm8.下列哪项不属于我国在传输参考模型中提出的参考数字DA)420 km B)5000km C)280km D)6400km (美国)9.二纤单向复用段倒换环利用下列甚磨协议实现倒换环功能(A)A)APS B)AIS C)AC D)SOA10.STM-1是SDH的同步传输模块,传输速率是AA)155.520 Mb/s B)2.048 Mb/s C)1.544 Mb/sD)622.080 Mb/s三、判断正确与错误1.1960年,美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器(T )2.NA越大,则光纤中的信息传输量越大。

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DWDM技术的现状与发展摘要;随着公用通信网及国际互联网的飞速发展,人们对宽带通信提出了前所未有的要求,一些原有的通信技术,如时分复用(TDM)和波分复用(WDM)等已不能满足宽带通信的要求。

在这种情况下,密集波分复用(DWDM)作为一种新兴的通信技术即应运而生。

本文介绍了DWDM 技术出现的历史背景,分析了DWDM的基本原理,然后对DWDM的技术特点进行阐述,再介绍了DWDM的关键技术,研究DWDM在未来的发展趋势。

密集型光波复用(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。

这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

更确切地说,该技术是在一根指定的光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利用可以达到的传输性能。

这样,在给定的信息传输容量下,就可以减少所需要的光纤的总数量。

一、应用背景传统的光纤通信技术用一根光纤只传播一种波长的光信号,这无疑是对光纤容量的一种浪费。

而 DWDM 系统是在现有的光纤骨干网上通过提高带宽,利用光纤丰富的带宽来进行不同波长光的传输,大大提高了光纤的负载能力。

作为一种区别于传统光纤的激光技术,它通过利用单个光纤载波的紧密光谱间距,以达到在一根指定光纤中多路复用的目的,这样就可以更好的控制信号在传播过程中的色散和信号衰减,实现在一定数量光纤下传递信息容量最大化。

这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

这项技术的产生是对原先光钎数据传输技术的缺点的改进。

原先光钎数据传输技术主要有两种:空分复用(SDM)和时分复用(TDM)。

空分复用(SDM)是靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量,传输设备也线性增加。

如果没有足够的光纤数量,通过重新敷设光缆来扩容,工程费用将会成倍增长。

而且,这种方式并没有充分利用光纤的传输带宽,造成光纤带宽资源的浪费。

作为通信网络的建设,不可能总是采用敷设新光纤的方式来扩容,事实上,在工程之初也很难预测日益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。

因此,空分复用的扩容方式十分受限;时分复用(TDM)可以成倍地提高光传输信息的容量,极大地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本,并且采用这种复用方式可以很容易地在数据流中插入和抽取某些特定的字节,尤其适合在需要采取自愈环保护策略的网络中使用。

但时分复用的扩容方式有两个缺陷:第一是影响业务,即在全盘升级至更高的速率等级时,网络接口及其设备需要完全更换,所以在升级的过程中,不得不中断正在运行的设备;第二是速率的升级缺乏灵活性,以SDH 设备为例,当一个线路速率为155Mbit/s 的系统被要求提供两个155Mbit/s 的通道时,就只有将系统升级到622Mbit/s,即使有两个155Mbit/s 将被闲置。

不管是采用空分复用还是时分复用的扩容方式,基本的传输网络均采用传统的PDH 或SDH 技术,即采用单一波长的光信号传输,这种传输方式是对光纤容量的一种极大浪费,因为光纤的带宽相对于目前我们利用的单波长通道来讲几乎是无限的。

我们一方面在为网络的拥挤不堪而忧心忡忡,另一方面却让大量的网络资源白白浪费。

DWDM 技术就是在这样的背景下应运而生的,它不仅大幅度地增加了网络的容量,而且还充分利用了光纤的带宽资源,减少了网络资源的浪费。

二、基本原理及系统结构DWDM 技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性,采用多个波长作为载波,允许各载波信道在光纤内同时传输。

与通用的单信道系统相比,密集 WDM ( DWDM )不仅极大地提高了网络系统的通信容量,充分利用了光纤的带宽,而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点,特别是它可以直接接入多种业务更使得它的应用前景十分光明。

在模拟载波通信系统中,为了充分利用电缆的带宽资源,提高系统的传输容量,通常利用频分复用的方法。

即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号,接收端根据各载波频率的不同利用带通滤波器滤出每一个信道的信号。

同样,在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。

事实上,这样的复用方法在光纤通信系统中是非常有效的。

与模拟的载波通信系统中的频分复用不同的是,在光纤通信系统中是用光波作为信号的载波,根据每一个信道光波的频率(或波长)不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,从而在一根光纤中实现多路光信号的复用传输。

由于目前一些光器件(如带宽很窄的滤光器、相干光源等)还不很成熟,因此,要实现光信道非常密集的光频分复用(相干光通信技术)是很困难的,但基于目前的器件水平,已可以实现相隔光信道的频分复用。

人们通常把光信道间隔较大(甚至在光纤不同窗口上)的复用称为光波分复用( WDM ),再把在同一窗口中信道间隔较小的 DWDM 称为密集波分复用( DWDM )。

随着科技的进步,现代的技术已经能够实现波长间隔为纳米级的复用,甚至可以实现波长间隔为零点几个纳米级的复用,只是在器件的技术要求上更加严格而已,因此把1270nm至1610nm波长间隔20nm的波段称为粗波分复用(CWDM )。

DWDM 系统的构成及光谱示意图如图所示。

发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号,经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器(掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率),再将放大后的多路光信号送入光纤传输,中间可以根据情况决定有或没有光线路放大器,到达接收端经光前置放大器(主要用于提高接收灵敏度,以便延长传输距离)放大以后,送入光波长分波器分解出原来的各路光信号。

三、技术特点DWDM能够在同一根光纤中,把不同的波长同时进行组合和传输。

为了保证有效,一根光纤转换为多个虚拟光纤。

随着厂商在每根光纤中加入更多信道,每秒兆兆位的传输速度指日可待。

DWDM技术主要有以下几个特点:1.超大容量目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的,但其利用率还很低。

使用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍,因此也节省了光纤资源。

2.数据透明传输由于DWDM 系统按不同的光波长进行复用和解复用,而与信号的速率和电调制方式无关,即对数据是“透明”的。

因此可以传输特性完全不同的信号,完成各种电信号的综合和分离,包括数字信号和模拟信号的综合和分离。

3.系统升级时能最大限度地保护已有投资在网络扩充和发展中,无需对光缆线路进行改造,只需升级光发射机和光接收机即可实现,是理想的扩容手段,也是引入宽带业务的方便手段。

4.高度的组网经济性和可靠性利用DWDM技术构成的新型通信网络比用传统的电时分复用技术组成的网络要大大简化,而且网络层次分明,各种业务的调度只需调整相应光信号的波长即可实现。

由于网络结构简化、层次分明以及业务调度方便,由此而带来网络的经济性和可靠性是显而易见的。

5.可构成全光网络可以预见,在未来可望实现的全光网络中,各种电信业务的上下、交叉连接等都是在光层上通过对光信号波长的改变和调整来实现的。

因此,DWDM 技术将是实现全光网的关键技术之一,而且DWDM系统能与未来的全光网兼容,将来可能会在已经建成的DWDM 网络的基础上实现透明的、具有高度生存性的全光网络。

四、关键技术1.光源技术光源技术是实现DWDM系统的关键要素之一。

应用在DWDM系统上的光源有两个突出特点:比较大的色散容纳值和标准而稳定的波长。

2.光合波与光分波技术光合波/分波器是DWDM技术中的关键部件,将不同光源的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为光合波器。

反之,经同一传输光纤送来的多波长信号分解为单波长信号分别输出的器件称为光分波器。

光合波/分波器在超高速、大容量波分复用系统中起着关键作用,其性能指标主要有插入损耗和串扰,这些指标的优劣对系统的传输质量有决定性影响。

DWDM系统中使用的波分复用器件的性能应满足下列要求:合波器能将多个输入端口输入的不同波长的光波由一个输出端口输出,主要参数有插入损耗、光反射系数、工作波长范围、极化相关损耗和各通路插损的最大差异。

分波器将多个不同波长信号分离开来送入多个输出端口,主要参数有插入损耗、光反射系数、通路间隔、相邻通路隔离度、非相邻通路隔离度、极化相关损耗、温度系数、0.5dB 和 20dB带宽。

3.光放大技术在光纤通信中,由于光纤传输损耗等各种因素影响,使得光信号的幅度在传输过程中会变得越来越小,从而限制了光纤通信系统的传送距离。

光纤放大器的出现,使光信号的中继放大问题得到有效解决。

可以说,光纤放大器的出现预示着光纤通信将进入一个新纪元,促使了DWDM光纤通信系统的迅速成熟和发展。

光放大器的特点有:利用光纤放大器可以大大提高发射端入纤光功率,实现光/光中继放大,可以提高接收端的接收灵敏度;工作于光纤工作带宽,同时放大多个信道。

光放大器的主要技术参数有工作波长范围、输入功率范围、输出功率范围、饱和输出功率、噪声系数、偏振相关增益、增益平坦度、增益变化、光回损等。

五、发展趋势DWDM 关键技术都已成熟,Gb/s 级系统得到广泛应用, Tb/s 级系统的商用也正在计划中。

DWDM系统有其独特的优越性,会继续得到专家学者的不断研究和探索,会有越来越先进的技术和元器件出现,使 DWDM系统性能不断的完善和发展。

1.更高的通道速率。

最先实用的 DWDM 系统多基于 2.5Gb/s 的通道速率,现在基于 10Gb/s 的多波长系统正在实用,基于 40Gb/s 速率的系统已进入实验阶段,技术日渐成熟。

此外应用 OTDM 技术可将单通道速率提高至 ETDM 方式无法达到的高度,目前的实验系统已经使通道速率达到了160Gb/s。

2.增加复用波长数量8、16、32 个波长的 DWDM 系统已经大范围使用,100 个波长的系统也走向商用。

而实验室里的成绩尤为突出,已完成了 1022 个波长的复用试验。

应用波长范围受限时,要增加复用波长数量,必须缩窄通道间隔。

目前的 DWDM 实验中,通道间隔已达到 25GHz。

3. 扩宽应用波长范围除了充分利用目前使用的 C 波段的传输能力外,DWDM 系统应用的波长范围正在向 L 波段发展,甚至有人将 L 波段的长波长 1 侧延伸到 1700nm。

此外,对 S 波段的应用也在计划之中。

当 1385nm 波长的 OH-吸收峰被削减之后,S 波段与 1310nm 窗口便连接起来。

对于比较短距离的传输,应用波长范围将扩宽至 1100nm~1700nm。

六、总结当前,社会在飞速发展,对现代通信技术提出了更高的要求,而目前要想跟上时代发展的节奏,推动整个互联网产业的发展,就必须要重视DWDM 技术在通信系统中的运用。

DWDM 技术的发展及应用是未来通信网络的一大趋势,作为实现全光网通信的关键环节,它的应用和实践对于全光网的发展具有至关重要的作用。

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