现代光纤通信系统-第二章2

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光纤通信技术-第二章-光纤光缆技术-作业习题(2)

1.光纤是如何分类的？各分为那些类别？2.相对折射指数差的表示式是什么？什么是弱导条件？。

3.什么是光纤的径向归一化相位常数U、光纤的径向归一化衰减常数W和光纤的归一化频率V？4.渐变型光纤的本地数值孔径的定义为什么？5.当光纤中出现什么时，即认为导波截止。

6.单模光纤是如何定义的？在标量近似解中，阶跃单模光纤只传输什么模？7.光纤的传输特性有哪几种？8.什么是导行波，什么是辐射波？9.什么是全反射，全发射的条件是什么?10.什么是弱导光纤，为什么标量近似解只适用于弱导光纤？11.为什么说采用渐变型光纤可以减小光纤的色散？12.什么是自聚焦现象？13.说明造成光纤损耗的原因。

14.单模光纤和多模光纤有何区别？各有何用途？15.根据ITU-T建议，单模光纤分为那几类？G.655光纤有何特点？16.什么是光纤的数值孔径NA？有何物理意义？17.光纤的波动方程是什么?18.光纤的电磁场表达式是什么？19.光纤的特征方程是什么？有何物理意义？20.什么是光纤的截止波长？21.光纤传输特性通常有几种？分别是什么？22.什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。

23.为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素？24.什么是G.652和G.655光纤，它们的特点分别是什么？。

25.通常光缆结构由那些组成？26.光缆型号是如何标识的？如GYGZL03-12T50/125代表什么意思？27.光纤通信中常用的波长是什么？28.阶跃型光纤的导光原理是什么？29.什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？色散带来的危害是什么？30.解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散。

31.什么是色散位移单模光纤。

32.什么是非零色散光纤。

33.什么是色散平坦光纤。

34.什么是色散补偿光纤。

35.均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.5,n2=1.45 试计算：光纤芯与包层的相对折射率差。

光纤的数值孔径。

现代通信技术2(光纤通信)

普及智能化
光纤通信将推动智能化技术的普及，改变人们的生活方式。
电信网络
光纤通信是构建现代电信网络的基础，G时代
随着5G通信技术的推广，光纤通信将扮演更重要的角色。
智能城市
光纤通信将支持智能城市的发展，提供更高效的信息交互和管理。
人工智能
光纤通信的高速和低延迟特性将促进人工智能的大规模应用。
光纤通信的挑战
1 基础设施建设
2 光纤损耗
3 光纤安全
铺设光纤需要巨大的基础设施投资和技术支持。
长距离传输和连接器等问题可能导致光信号的衰减和损失。
光纤通信的安全性需要加强，防止黑客和信息窃取。
总结和展望
光纤通信的重要性
光纤通信对于现代社会的发展和进步具有重要意义。
持续创新
我们期待在光纤通信领域的持续创新和进一步突破。
光纤通信的优点
1 高速传输
2 大容量
3 低损耗
光纤通信的传输速度远超传统通信方式，可满足大数据需求。
光纤可以同时传输多路信号，提供更大的信息传输容量。
光信号在光纤中的传输损耗非常小，保持信号的稳定性和质量。
光纤通信的应用
宽带通信
光纤通信广泛用于提供高速宽带互联网接入服务。
医疗应用
光纤通信在医学影像、手术器械等方面起到至关重要的作用。
光纤通信以其独特的优势逐渐成为现代通信技术中的主要选择。
光纤通信的原理
光纤的结构
光纤由纤维芯和包围纤维芯的折射率较低的包层组成。
全内反射
光信号通过光纤传输时，由于包层的折射率较低，会发生全内反射，从而保持信号的传输。
调制与解调
通过调制光的强度或频率来表示数字信号，接收端将光信号转换成电信号。

现代通信系统电子教案

现代通信系统-电子教案第一章：现代通信系统概述1.1 通信系统的定义与发展历程1.2 现代通信系统的分类与特点1.3 通信系统的性能指标1.4 通信系统的基本组成与工作原理第二章：信号传输技术2.1 信号传输的基本方式2.2 信道编码与解码技术2.3 信号调制与解调技术2.4 信号滤波与抗干扰技术第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的概述3.2 数字基带传输技术3.3 数字调制与解调技术3.4 数字通信系统的性能评估第四章：无线通信技术4.1 无线通信系统的概述4.2 无线传输技术4.3 无线信道编码与解码技术4.4 无线通信系统的应用与展望第五章：现代通信技术的新发展5.1 光纤通信技术5.2 卫星通信技术5.3 移动通信技术5.4 互联网通信技术5.5 未来通信技术的发展趋势第六章：光纤通信技术6.1 光纤通信的基本原理6.2 光纤的类型与特性6.3 光纤通信系统的组成与工作模式6.4 光纤通信的关键技术第七章：卫星通信技术7.1 卫星通信的原理与系统组成7.2 卫星通信的分类与特点7.3 卫星通信的关键技术7.4 卫星通信的应用领域第八章：移动通信技术8.1 移动通信系统的基本原理8.2 移动通信的关键技术8.3 不同类型的移动通信系统8.4 5G与未来移动通信技术的发展第九章：互联网通信技术9.1 互联网通信的概述9.2 数据通信协议与网络结构9.3 互联网通信的关键技术9.4 网络安全与隐私保护第十章：现代通信技术的未来发展趋势10.1 集成光电子技术10.2 量子通信技术10.3 生物信号通信技术10.4 空间通信技术10.5 通信技术的智能化与自适应化重点解析本文主要介绍了现代通信系统的基本概念、信号传输技术、数字通信系统、无线通信技术、光纤通信技术、卫星通信技术、移动通信技术、互联网通信技术以及现代通信技术的未来发展趋势。

重点内容包括：1. 通信系统的定义、发展历程、分类与特点、性能指标以及基本组成与工作原理。

光纤通信复习（各章复习要点）

光纤通信复习（各章复习要点）光纤通信复习（各章复习要点）第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的⾊散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归⼀化频率，模的数量第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线，测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分3、光电检测器的两种类型4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM2、SDH系统3、再⽣段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理其他1、光孤⼦2、中英⽂全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第⼀章习题⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上（B）⽽是能量集中在芯⼦之中传输。

A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。

A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、⽬前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。

A、1050B、1550C、2050D、25504、普通⽯英光纤在波长（A）nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消，使⼆者总的⾊散为零。

A、1310B、2310C、3310D、43105、⾮零⾊散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。

光纤通信系统的设计与实现

光纤通信系统的设计与实现第一章介绍随着科技的不断进步，网络技术也在不断地发展壮大。

而在这个网络技术的背后，一个名为光纤通信系统的技术已然成为了网络通信系统中的重要部分。

光纤通信系统的出现不仅可以大大提高网络速度，同时也可以增加网络传输的稳定性和安全性。

本文将会详细介绍光纤通信系统的设计与实现过程。

第二章光纤通信系统的概述光纤通信是通过光纤将信号传输到目的地，利用光的无线电波特性传递信号的一种通信方式。

其基本原理是通过将数字信号或模拟信号转化成光信号，利用光信号在所传输的光纤中进行传输，通过接收端将光信号重新转化为数字信号或模拟信号。

光纤通信技术具有以下优点：1. 带宽大，信息传输速度快。

2. 信号传输距离远，可达数十到数百公里，而且不会线路接口等原因导致信号失真。

3. 具有一定的安全性。

4. 可以适用于各种环境要求，包括高温、高湿、高压等。

5. 具有较高的可靠性，信号的传输不易受到自然干扰的影响。

6. 光纤通信技术的使用成本较低。

第三章光纤通信系统的设计光纤通信系统的设计包括以下几个方面：1. 光纤通信系统的结构设计光纤通信系统主要包括传输系统、传输媒介、光源、检测器和处理单元等构成。

2. 光纤通信系统的光源设计光纤通信系统中光源的设计是至关重要的，其作用是将电信号转化为光信号并进行传输。

常用的光源有半导体激光器、LED发光二极管等。

3. 光纤通信系统的光纤设计光纤通信系统中光纤的设计也是至关重要的，光纤的设计不仅需考虑光的传输特性，还需考虑光纤的损耗、带宽等因素。

常用的光纤有单模光纤和多模光纤。

4. 光纤通信系统的检测器设计光纤通信系统中检测器的设计主要是将光信号转化为电信号，以便于进行数字或模拟信号的处理和传输。

常用的光检测器有PIN光检测器和光电二极管。

第四章光纤通信系统的实现光纤通信系统的实现主要包含以下步骤：1. 光信号的发射和接收：通过光源将电信号转化为光信号，通过光纤传输到接收端后，再通过检测器将光信号转化为电信号。

光纤通信课后习题解答-第2章习题参考答案

第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。

纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。

2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G .651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。

（2）阶跃型光纤的折射率分布 () 21⎩⎨⎧≥<=ar n ar n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n cm α 3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA 是如何定义的？两者有何区别？它是用来衡量光纤什么的物理量？答：阶跃型光纤的数值孔径 2sin 10∆==n NA φ渐变型光纤的数值孔径 ()() 20-0s i n220∆===n n n NA c φ两者区别：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。

数值孔径是衡量光纤的集光能力，即凡是入射到圆锥角φ0以内的所有光线都可以满足全反射条件，在芯包界面上发生全反射，从而将光线束缚在纤芯中沿轴向传播。

4．简述光纤的导光原理。

答：光纤之所以能够导光就是利用纤芯折射率略高于包层折射率的特点，使落于数值孔径角)内的光线都能收集在光纤中，并在芯包边界以内形成全反射，从而将光线限制在光纤中传播。

现代光纤通信系统2PPT课件

➢ 在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。 ➢ 单模光纤是只能传输一种模式的光纤，单模光纤只能传输基模(最低阶模)，不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。
单模光纤结构（step-index fiber）
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
光纤结构示意图
纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。纤芯和包层的相对折射率差Δ=（n1-n2） /n1的典型值，一般单模光纤为0.3%～0.6%，多模光纤为 1%～2%。Δ越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。
2.1.2
1. 按光纤截面上折射率分布分类
演讲人：XXXXXX 时间：XX年XX月XX日
The foundation of success lies in good habits
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为突变型光纤(Step-Index Fiber，SIF)和渐变型光纤(Graded-Index Fiber，GIF)。
2.
按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤 ( Multi-Mode Fiber，MMF) 和单模光纤 ( Single Mode Fiber，SMF)。
第2章光纤和光缆
2.1 光纤结构和类型 2.2 光纤传输原理 2.3 光纤传输特性 2.4 光缆

光纤通信原理-(全套)教程文件

图1.2 反射波导和透镜波导
1966年，英籍华人高锟(K.C.Kao，当时工作于英国标准电信研究所)博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题，发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因是其中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质，其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀，他还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小。
根据光纤的传导模数量，光纤通信系统可以分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。
根据系统的工作波长，光纤通信系统可分为短波长光纤通信系统、长波长光纤通信系统和超长波长光纤通信系统。
第二章光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒介，有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然后用射线光学理论和波动光学理论重点分析光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简要介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型号。
系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器，这些将在后续章节中详细介绍。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成，对于直接强度调制解调器可以省略。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统，其载波—光波具有很高的频率(约1014Hz)，因此光纤具有很大的通信容量。
2. 损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区的损耗可低到0.18dB/km，比已知的其他通信线路的损耗都低得多，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其它介质构成的系统长得多。

光纤通信系统

第一章概论光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载体的通信系统，主要由光发电机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。

光线通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。

不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机的带有信息的电信号，都可以调制转换为光信号。

光载波经过光纤线路传输到接收端。

再由光接收机把光信号转换为电信号。

光纤的主要作用：利用光的全反射原理传递光学信号，其优点是信号损耗小，抗干扰能力强。

与电缆或微波等电通信方式相比，光通信优点：（1）通信容量大（2）中继距离长（3）保密性能好（4）适应能力强（5）体积小、重量轻，便于施工维护（6）原材料资源丰富，节约有色金属和能源，潜在价格低廉。

光纤通信中常用的三个低功耗窗口的中心波长为：0.85微米 1.31微米 1.55微米其中后两个的应用更为广泛。

基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通信系统，有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之间。

光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。

光发射机的功能是把输入的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。

光发射机由光源、驱动器和调制器组成。

其中，光源是光发射机的核心。

光发射机的性能基本上取决于光源的特性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。

光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。

光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。

光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。

实际工程中使用的是容纳多根光纤的光缆。

光接收机的功能是把从光纤线路输出、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。

光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心，对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。

光纤通信概论第二章2

线性与非线性
满足f(ax+by)=af(x)+bf(y)称为线性系统：是各分量互不相干的独立贡献一分耕耘，一分收获！否则称为非线性系统！非线性是相互作用，而正是这种相互作用，使得整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不同于"线性叠加"的增益或亏损。在光学中，线性与非线性分别表示非功率依赖和功率依赖。如果一个光纤系统的参数依赖于光强，就称为非线性的
材料色散与波导色散
色散(ps/nm.km)
20
材料色散 G652光纤色散零色散点
单模光纤的色散 D=DM+DW
G653光纤色散 0 波导色散 12701310 1550 在光纤通信波长范围内，波导色散系数为负，在一定的波长范围内，材料色散和波导色散符号相反材料色散一般大于波导色散，但在零色散波长附近二者大小可以相比拟，普通单模光纤在1.31μm处这两个值基本相互抵消
模式色散
High-order Mode (Longer path) Axial Mode (shortest path) core
模式色散：
cladding
Low-order Mode (shorter path)
以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时间却不同，出现了时间上的分散，导致脉冲严重展宽
2
FWMratio

PFWM P

P
f 2 A eff
D
色散的分类
模式色散：不同模式不同传输速度，多模光纤特有色度色散(Chromatic Dispersion)：通常简称的色散概念！材料色散：不同波长（频率）信号的折射率不同，传输速度不同波导色散：光纤的波导结构(不同区域折射率不同) 引起的色散效应偏振模色散：不同偏振态不同传输速度

《光纤通信》第二章讲课提纲

《光纤通信》第二章光纤光缆讲课提纲浙江传媒学院陈柏年一、光纤（Fibel ）：圆柱形介质光波导，作用是引导光能沿着轴线平行方向传输。

1、导光波（guided wave ）：光纤中携带信息、由纤芯和包层的界面引导前进的光波。

2、光纤的传导模：在光纤中既满足全反射条件又满足相位一致条件的光线束。

3、光纤的三层结构：（1）纤芯（core ），（2）包层（coating ），（3）涂覆层（jacket ）：包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。

纤芯折射率为n 1，包层折射率为n 2，纤芯包层相对折射率差121n n n -D =4、光纤的分类：有多种分类的方法。

（1）按照光纤截面折射率分布：SIF （小容量、短距离，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传输），GIF （中等容量、中等距离，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传输）、双包层光纤（色散平坦光纤DFF 、色散移位光纤DSF ）、三角芯光纤（非零色散长距离光纤）；（2）按照光纤中传输模式数量：MMF ，SMF （光线以直线形状沿纤芯轴线方向传输）；（3）按照按光纤的工作波长：短波长（850 nm ）光纤，长波长（1310 nm 、1550 nm ）光纤；（4）按套塑（二次涂覆层）：松套光纤，紧套光纤。

二、光的两种传输理论（一）光的射线传输理论1、几何光学方法：基于射线方程，依据光线的斯奈耳反射定律和折射定律，研究光线的运动轨迹。

2、光纤的几何导光原理：光纤是利用光的全反射特性导光；3、突变型折射率多模光纤主要参数：（1）光线轨迹: 限制在子午平面内传播的锯齿形折线。

光纤端面投影线是过园心交于纤壁的直线。

（2）光纤的临界角θc ：只有在半锥角为θ≤θc 的圆锥内的光束才能在光纤中传播。

（3）数值孔径NA ：入射媒质折射率与最大入射角（临界角）的正弦值之积。

与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。

它表示光纤接收和传输光的能力， NA 通常为0.18～0.23。

光纤通信系统中的信号调制技术

光纤通信系统中的信号调制技术第一章光纤通信系统概述光纤通信系统是一种高速、大容量、低损耗的通信传输方式，已被广泛应用于现代通信网络中。

光纤通信系统的核心技术之一就是信号调制技术，通过将信号转换为光信号，再通过光纤传输，实现远距离的高速数据传输和通信。

第二章信号调制技术的分类在光纤通信系统中，信号调制技术可以分为两大类：直接调制和间接调制。

直接调制是指将电信号直接转换为光信号，而间接调制则是通过在电信号上叠加调制信号，在接收端解调还原为原始信号。

第三章直接调制技术直接调制技术在光纤通信系统中被广泛应用。

其中，振荡器技术是最主要的一种直接调制技术。

通过使用振荡器驱动半导体激光器，产生高频光信号，并将其与电信号直接叠加，实现信号的传输。

此外，还有脉冲调制、频率调制等直接调制技术，它们的原理和应用也有相应的特点。

第四章间接调制技术间接调制技术相对于直接调制技术更为复杂，但在一些特定的应用场景中，更加灵活和高效。

其中，消频调制技术是一种常见的间接调制技术，它能够将基带信号转换为带通频率信号，再通过光纤传输。

此外，还有相位调制、振幅调制等间接调制技术，它们都有自己的特点和应用领域。

第五章信号调制技术的应用信号调制技术在光纤通信系统中有着广泛的应用。

在长距离光纤通信系统中，直接调制技术通常用于高速数据传输；而在短距离的光纤通信系统中，间接调制技术更加常见。

此外，在光纤传感等领域，信号调制技术也有着重要的应用。

第六章信号调制技术的发展趋势随着通信技术的不断进步和发展，信号调制技术也在不断演化和改进。

目前，越来越多的研究者关注于提高信号调制技术的传输速率、抗噪声性能和兼容性，以满足日益增长的通信需求。

结语光纤通信系统中的信号调制技术是实现高速、大容量、低损耗通信传输的重要一环。

通过本文对信号调制技术的分类、原理和应用进行了系统介绍，可以更好地理解光纤通信系统中信号调制技术的作用和意义。

相信随着科学技术的不断发展，信号调制技术将在光纤通信系统中发挥更加重要的作用，并引领通信行业的未来发展。

2-光纤结构、导波原理及制造

15:22
20
光纤：结构、导波原理和制造
(b)标量解的特征方程
特征方程由边界条件给出 r=a时 Ey与 E y 在边界上连续，由E(r,, z)可得
r
AJ m (U ) CK m (W ) AUJ m '(U ) CWK m '(W ) 其中，U ua,W wa.
由贝塞尔函数的递推公式
其中u k n a, w k n a
2 2 0 1 2 2 2 2 0 2
15:22
30
光纤：结构、导波原理和制造
传播常数β的本征方程为:
J u K w J u n2 K w m 2 1 1 m m m 2 m 2 2 2 uJ m u wK m w uJ m u n1 wK m w k0 n1 u w
第二章光纤：结构、导波原理及制造
光纤：结构、导波原理和制造
主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 光纤模式和结构圆波导的模式理论单模光纤梯度折射率光纤光纤材料光纤制造光缆光缆铺设方法
《现代光纤通信技术》
2
光纤：结构、导波原理和制造
2.1 光纤模式和结构
E ＝CK m r e
Ⅱ y
jm
e－j t－ z 来自2 2 2 式中w2＝ 2－k2 ＝ 2－k0 n2
采用同样的方法可以求得磁场的解为：
纤芯
包层
H ＝BJ m ur e
Ⅰ y Ⅱ y
jm
e
－j t－ z
H ＝DK m wr e
jm

梁瑞生《现代光纤通信技术及应用》课后习题及参考答案

第1章概述1－1、什么是光纤通信？参考答案：光纤通信(Fiber-optic communication)是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，其先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。

光经过调变后便能携带资讯。

光纤通信利用了全反射原理，即当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。

1－2、光纤通信技术有哪些特点？参考答案：(1)无串音干扰，保密性好。

(2)频带极宽，通信容量大。

(3)抗电磁干扰能力强。

(4)损耗低，中继距离长。

(5)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。

除以上特点之外，还有光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长等特点。

1－3、光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。

参考答案：光纤通信系统最基本由光发送机、光接收机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。

其中光发送机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，光纤线路负责传输信号，而光接收机负责接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。

(1)光发送机：由光源、驱动器和调制器组成，实现电/光转换的光端机。

其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

(2)光接收机：由光检测器和光放大器组成，实现光/电转换的光端机。

其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。

(3)光纤线路：其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。

(4)中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。

它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

(5)无源器件：包括光纤连接器、耦合器等，完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。

第二章光纤传输理论及特性

*在数据链路、用户接入网中普遍应用
2.1.2 光纤的分类
3．单模光纤的型号
ITU-T建议规范了G.652、G.653、G.654和G.655单模光纤（1）G.652光纤
G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的波长）在1 310nm附近的光纤，具有如下特点：
➢ 1310nm色散（1~3ps.nm-1.km-1),衰减0.34dB/km; ➢ 1550nm色散（17ps.nm-1.km-1),衰减0.20dB/km; ➢ 成本低，大多数已安装的光纤均为G.652，低损耗 ; ➢ 大有效面积，有利于克服非线性效应; ➢ 色散斜率大，大色散系数，色散受限距离短; ➢ 可用G.652+DCF方案升级扩容，但成本高;
光纤通信光纤通信76264264光纤中的非线性效应光纤中的非线性效应受激散射非线性折射弹性散射非弹性散射参量过程自相位调制spm和色散配合产生光孤子交叉相位调制xpm高速光开关四波混频fwm参量放大器三次谐波拉曼散射光纤放大布里渊散射光纤传感光纤通信光纤通信77264264光纤中的非线性效应光纤中的非线性效应2srs受激拉曼散射当一定强度的光入射到光纤中时会引起光纤材料的分子振动进而调制光强产生间隔恰好为分子振动频率的边带
带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。
如图2-27、2-28所示。
图2-27 中心束管式带状光缆
图2-28 层绞式带状光缆
2.1.3 光缆的结构
（5）单芯结构光缆单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图2-29所示。这种结构的光缆主要用于局内（或站内）或用来制作仪表测试软线和特殊通信场所用特种光缆以及制作单芯软光缆的光纤。
图2-29 单芯软光缆
2.5.1 射线方程

光纤通信第二章习题

2. (2) 从损耗角度来看:由多模突变型光纤、多模渐变型光纤到单模光纤损耗依次减小,从而无中继距离依次增大.
3.
从色散角度看:由多模突变型光纤、渐变型光纤
到单模光纤,色散依次减小,从而带宽依次增大,传输容
量依次增大.
而通信的主要目的就是最大限度的实现远的传输距离和大的传输容完善损耗由于光不能全部进行全反射而造成的光功率损失.
附加损耗由于光纤弯折、接续而引起的光功率的损失.
光纤损耗的危害:限制通信系统的无中继通信距离附加题 1 已知单模光纤的材料色散系数为-2ps/km.nm，
光源谱线宽度为△λ=10nm，若光纤长度为 20KM，问此光纤的脉冲展宽和带宽各是多少？
6. 光纤色散产生的原因及其危害是什么?
答:光纤色散是指由于各种不同频率的光在光纤中传输的速度不同,从而使得各个频率的光在到达终点时产生了一个时间上的延迟,造成输出波形失真的一种现象.
光纤色散一般包括模式色散,材料色散和波导色散. 模式色散是指在光纤中由于个频率光的轴向速度不同而引起的色散. 材料色散是指由于构成光纤的材料的折射率随传输光波的频率变化而导致不同频率光信号的速度不同,从而引起的色散.
波导色散是由于光纤的几何结构所引起的色散. 色散的危害:色散会引起接收端接收到的信号波形失
真.对于模拟信号,色散会限制系统带宽.对于数字信号,色散会引起脉冲展宽.
7. 光纤损耗产生的原因及其危害是什么?
答:损耗是指由各种原因引起的光功率的损失. 吸收损耗:是指由于组成光纤的材料及其中的杂质对光的吸收,使一部分光能转变为散失是热能,从而造成光功率的损失. 散射损耗:是指由远小于波长的不均匀性(如折射率的不均匀,掺杂离子浓度的不均匀等)引起的光的散射造成的光.

光纤通信(朱宗玖)第二章

2. 按光纤截面上折射率分布分类
按照折射率分布来分，一般可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤两种。其折射率分析图如图2.2所示。
图2.2 阶跃型和渐变型光纤折射率分布图
(1) 阶跃型光纤如果纤芯折射率(指数)沿半径方向保持一定，包层折射率沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤，称为阶跃型光纤，又可称为均匀光纤。这种光纤一般纤芯直径为 50—80μm，特点是信号畸变大。它的结构如图2.2(a)所示。
V 2πa

n n
2 1
2 2
(2-24)
对于光纤传输模式，有两种情况非常重要，一种是模式截止，另一种是模式远离截止。
(1) 模式截止当(wr/a)→∞, Kv(wr/a)→exp(-wr/a)，要求在包层电磁场为零即exp(-wr/a)→0，必要条件是 w>0 。若 w<0 ，电磁场将在包层振荡，传输模式将转换为辐射模式，使能量从包层辐射出去。w=0(β=n2k)介于传输模式和辐射模式的临界状态，这个状态称为模式截止。
根据式
NA n0 sin 0 sin 0
sin 0 n n
2 1 2 2
可知，
对于弱导光纤，有n1≈n2，此时：
(n1 n2 ) / n1
sin 1 n1 2
式中Δ为相对折射率指数差。
光纤的数值孔径 NA 仅决定于光纤的折
射率n1和n2，与光纤的直径无关。
电磁场强度的切向分量在纤芯包层交界面连续，在r=a处应该有 Ez1=Ez2 Hz1=Hz2 (2-20) Ef1=Ef2 Hf1=Hf2 由Ef和Hf的边界条件导出β满足的特征方程为
2 (u ) J v (u ) Kv KV n12 J V n 1 1 1 2 1 1 [ ][ 2 ] v ( 2 2 )( 2 2 2 ) uJ v (u ) wK (W ) n2 uJ v ( w) wk v ( w) u w n2 u w