光纤通信第二章习题
光纤通信技术与设备习题
第一章概述一：单项选择题1.光纤通信指的是：A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的：A 近红外区B 可见光区C 远红外区D 近紫外区3 目前光纤通信所用光波的波长范围是：A 0.4～2.0B 0.4～1.8C 0.4～1.5D 0.8～1.84 目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：A 0.85、1.20、1.80；B 0.80、1.51、1.80；C 0.85、1.31、1.55；D 0.80、1.20、1.70。
5 下面说法正确的是：A 光纤的传输频带极宽，通信容量很大；B 光纤的尺寸很小，所以通信容量不大；C 为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸；D 由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离短。
二、简述题1、什么是光纤通信？2、光纤的主要作用是什么？3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？4、光纤通信所用光波的波长范围是多少？5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少？第二章光纤与光缆工程一、单项选择题1.下面说法正确的是：A 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。
2下面说法正确的是：A 单模光纤只能传输模式；B 单模光纤只能传输一路信号；C 单模光纤只能传输一种模式；D 单模光纤只能传输模式。
3下面哪一种光纤是色散位移单模光纤？A 光纤；B 光纤；C 光纤；D 光纤。
4.下面说法正确的是：A 光纤的损耗决定光纤通信系统的通信容量；B 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输距离；C 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输速率；D 光纤的损耗决定光纤通信系统的传输模式。
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。
《光纤通信》试题册.
目录第二章选择题练习 (2)第三章填空题练习 (9)第四章判断题练习 (13)第五章名词解释练习 (14)一．名词解释常规练习 (14)二、新增题型：写出以下名词的全称，并写出其意思。
(14)第六章画图题 (15)一．常规题练习 (15)二、新增题型练习:据图回答问题 (15)第七章简答题练习 (18)第八章综合、计算、分析题练习 (19)第九章证明题练习 (23)第十章期末试题示范 (24)答案详解 (30)第二章选择题练习1。
目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是A.0。
85 μm, 1.27 μm，1。
31 μmB.0。
85 μm, 1。
27 μm，1。
55 μm C。
0。
85 μm，1。
31 μm, 1。
55 μm D。
1。
05 μm, 1。
31 μm, 1.27 μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为A。
V＞0 B.V＞Vc C。
V＞2。
40483 D。
V＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数A。
W＝0 B。
β＝0 C.V＝0 D。
U＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是A。
零场区光生载流子的扩散时间B.有场区光生载流子的漂移时间C.RC时间常数D.器件内部发生受激辐射的时间5．通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是A．光纤色散B．噪声C．光纤衰减D．光缆线路长度6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是A. 相位调制—相干检测B。
直接调制—相干检测C。
频率调制—直接检测D。
直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是A。
1550 nm B.1310 nm C。
980 nm D。
850 nm8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是A. 响应度B. 灵敏度C. 消光比D。
增益9．下列属于有源光器件的是A.光定向耦合器B.半导体激光器C。
光纤连接器 D. 光隔离器10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是A。
光纤通信课后答案
全书习题参考答案第1章概述1.1 填空题（1）光导纤维（2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC)（3）0.85µm 1.31µm 1.55µm 近红外（4）光发送机 光接收机 光纤链路（5）光纤 C=BW×log2(1+SNR) 信道带宽（6）大 大（7）带宽利用系数（8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。
1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输距离长（3）抗电磁干扰能力强，无串音（4）抗腐蚀、耐酸碱（5）重量轻，安全，易敷设（6）保密性强(7) 原料资源丰富1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。
光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。
其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。
光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。
其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。
光纤光缆用于传输光波信息。
中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。
光缆线路盒：将光缆连接起来。
光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。
光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。
1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。
1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85µm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31µm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。
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 ()() 20-0sin 220∆===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。
光纤通信简明教程部分参考答案
光纤通信简明教程部分参考答案第一章习题1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。
1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个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。
1-3 通信系统的容量用BL 积表示，B 和L 分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B 为比特率，L 为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
(1) 通信容量大(2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。
略第二章习题2-1 一个频率为Hz 的光14106?源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子? 解：191434141052.210610626.610106,10?===?==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播（1）对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。
（2）对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。
解：由 12sin n n c =? 得 121sin n n c -=? （1）?==-57.8048.146.1sin 1c ? （2）?==-94.73495.1402.1sin 1c ?2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。
光纤通信课后第2章习题答案
第2章 复习思考题参考答案2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理答：现以渐变多模光纤为例，说明多模光纤传光的原理。
我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成，如图2.1.2（a ）所示，而且 >>>c b a n n n 。
使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ，然后到达光纤轴线上的O'点。
而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab)，因此不能发生全反射，而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。
如果n b 适当且小于n a ，光线2就可以到达b 和c 界面的B'点，它正好在A 点的上方（OO'线的中点）。
假如选择n c 适当且比n b 小，使光线2在B '发生全反射，即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。
于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ，就可以确保光线1和2通过O'。
那么，它们是否同时到达O'呢？由于n a >n b ，所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快，尽管它传输得路经比较长，也能够赶上光线1，所以几乎同时到达O'点。
这种渐变多模光纤的传光原理，相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜，把光线局限在波导中传输，如图2.1.1（b ）所示。
图2.1.2 渐变（GI ）多模光纤减小模间色散的原理2-2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型答：作为信息传输波导，实用光纤有两种基本类型，即多模光纤和单模光纤。
当光纤的芯径很小时，光纤只允许与光纤轴线一致的光线通过，即只允许通过一个基模。
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。
《光纤通信》课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃表面上，这里的1θ是入射光与玻璃表面之间的夹角。
根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃表面之间的夹角1θ=33°，则入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin67/sin33y i y n θθ==（自己用matlab 算出来）其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=（自己用matlab 算出来） 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，则允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ=允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算（1）纤芯和包层的相对折射率∆；（2）光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA =4．已知阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射（指数）差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，若01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率002233.3V a n ππλλ==⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
光纤通信第二章练习题幻灯片PPT
7、目前光通信光源：（LD ）、（LED ）。
8、半导体激光器的P-I特性是指它的 （ 输出功率P （ 注入电流I ）的变化关系。
）随
9、有源区是实现（ 粒子数反转分布 ）、（光增益 ）的区域。
10、光波导的实现两种技术是（ 增益导引 ）和 折射率导引
（
）。
光栅周期
11、ＤＦＢ激光器的发射波长主要由（ 空间 ）决定。
入射功率太强的时，光电流和光功率将不成正比，从而产生
非线性失真。（ √ ）
四、简答
1、什么是粒子束反转分布？
2、构成激光器必须具备哪些功能部件？
3、有哪些方法实现光学谐振腔？与之对应的激光器类 型是什么？
4、激光器激射的条件是什么？
5、在光纤通信中，对光源的调制可以分为哪两类？
6、半导体激光器的纵模随注入电流怎么变化？
1 2、激光器的横模决定了输出光束的（ ）分布。双斜率法
13反、向由延P-长I关法系法测量二激阶光求器导的法阈值电流有三种做法（
）、
（
）和（
）。 加大
14、激光器阈值电流随温度的升高而（
）。（选“加大”还
是“减小”）。
Hale Waihona Puke 15、边模抑制比最（高SS光R谱）峰是值指发射光谱中次，高在光规谱定峰的值输出功率和规
6、下面的四个选项中哪一个不属于光发送机的功能（ C）。 A、电端机输出的电信号转换为光信号； B、用耦合技术注入光纤线路； C、从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据 D、用电信号对光源进行调制。
7、在外来光子的激发下，高能级E2上的电子跃迁到低能级E1， 并发射出一个与外来光子完全相同的光子的过程称为（ C）。
7、半导体激光器的峰值波长随温度怎么变化？
光纤通信原理参考答案
光纤通信原理参考答案光纤通信原理参考答案第⼀章习题1-1 什么是光纤通信?光纤通信是利⽤光导纤维传输光波信号的通信⽅式。
1-2 光纤通信⼯作在什么区，其波长和频率是什么?⽬前使⽤的通信光纤⼤多数采⽤基础材料为SiO2的光纤。
它是⼯作在近红外区，波长为0.8～1.8µm，对应的频率为167～375THz。
1-3 BL积中B和L分别是什么含义?系统的通信容量⽤BL积表⽰，其含义是⽐特率—距离积表⽰，B为⽐特率，L为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到⼈们的极⼤重视，是因为和其他通信⼿段相⽐，具有⽆以伦⽐的优越性。
主要有：(1) 通信容量⼤(2) 中继距离远(3) 抗电磁⼲扰能⼒强，⽆串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有⾊⾦属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因⽽经济效益⾮常显著。
1-5 试画出光纤通信系统组成的⽅框图。
⼀个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。
1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。
略第⼆章习题2-1 有⼀频率为Hz 13103?的脉冲强激光束，它携带总能量W=100J ，持续时间是τ=10ns(1ns=10-9s)。
此激光束的圆形截⾯半径为r=1cm 。
求：(1) 激光波长； (2) 平均能流密度； (3) 平均能量密度； (4) 辐射强度；（1）m c513810103103-=??==νλ（2）213229/1018.3)10(1010100ms J S W S ?==?=--πτ（3）s m J c S w 25813/1006.11031018.3?=??== （4）213/1018.3ms J S I ?==2-2 以单⾊光照射到相距为0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m 。
（1）从第⼀级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm ，求单⾊光的波长；（2）若⼊射光的波长为6×10-7m ，求相邻两明纹间的距离。
光纤通信习题课
3.光与物质相互作用存在三种不同的基本过程， 即光子的 自发辐射 、 受激吸收
和 受激辐射 。 4.温度升高，LED光源线宽 变宽 ，峰值波长
向 长波长 方向移动。
二、判断题
1.在可见光或近红外辐射情况下，在室温状 态下，受激发射居支配地位，因此热光源 不能发出相干光。（ × ）
A 色散导致啁啾 B 啁啾导致色散
C 脉冲展宽促进了啁啾 D 啁啾促进了脉冲展宽
四、简答题 影响光纤系统信号传输特性的主要因素是什么？
损耗；色散；非线性； 光源的脉宽与谱宽； 信号本身的速率与带宽
五、计算题 1.计算n1=1.48及n2=1.46的阶跃折射率分布光纤
的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率为 n=1.00，则允许的最大入射角θ max为多少？
解：V 2 0 an 1 2 n 2 2 21 11 0 .52 5 1 .42 5 3.4 4
V2 M
3.442
59.618592
22
由于591＜591.68＜592，所以，光纤中可以 传输的导模数量为591。
9.阶跃折射率光纤的相对折射率差 0.005，其
（1）LP01LP02LP11LP12模的截止波长各为多 少？
（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其 中传输的模式数量M各为多少？
解：（1）
V=2pa l
n1 2-n2 2=2lpan1
2D
2pa l = V n1 2D
• LP01模： V = 0无截止波长； • LP02模：V３ 3.832,lc 8.69截止波长为8.69 μm • LP11模：V３ 2.405,lc 13.86截止波长为13.86 μm • LP12模：V３ 5.520,lc 6.033截止波长为6.033 μm （2）
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。
《光纤通信基础》习题及答案
一、相应的名词解释：
1.1、光子学——研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体, 也是能量载体 详细解释：光子学（PHOTONICS）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用
的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分子、原子、电子 以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在应用方面，它的研究内容主 要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律等。 1.2、光纤通信——以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。 1.3、光纤通信系统——是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。 2.1、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。（只能传输 一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模)，它不存在模间时延差， 因此它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。单模光纤的带宽一 般都在几十 GHz·km 以上。）（单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在 4μm～10 μm 范围内。） 2.2、多模光纤——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。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多 个分离的传导模。）（多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为 50μm 左右。） 2.3、色散——由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分，在传输 过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。 2.4、模式色散——用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不 同所造成的时延差。 2.5、光纤——光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。 2.6、阶跃型光纤——阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射 率 n1 和包层的折射率 n2 是均匀常数。 2.7、渐变型光纤——渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到 纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。 3.1、受激辐射发光现象——处于粒子数反转分布状态的大多数电子，在受到外来入射光子 激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光子，不仅波长相同而且相位、 方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的出射光，起到了光放大作用。 3.2、有源光器件 - --光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。 3.3、光源 -- -光源的作用是将信号电流变换为光信号功率， 即实现电-光的转换， 以便在光纤中传输。 目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器 LD、半导体发光二极管 LED、半导 体分布反馈激光器 DFB 等。
光通信原理第二章课后题答案 (2)
lev=1.602*10−19 J
代入数据得：Eg (eV)=1.459 eV
当 λ = 1.3μm时 Eg (eV)=0.954 eV 当 λ = 1.55μm时 Eg (eV)=0.800eV 2.光源有哪些主要类型？试简述他们的主要特性。 光源主要分为两大类：激光器（LD）和发光二极管（LED） 。 ①激光器的发光功率大，与光纤的耦合效率高，单色性好，光源谱 宽窄，主要用在长距离、大容量的传输系统中。 ②发光二极管发光功率小， 与光纤的耦合效率较低， 光源谱宽较宽， 主要用在短距离、小容量的传输系统中。 3.半导体激光器特性： （1）P-I 特性：当激光器诸如电流增加时，受激发射量增加，一旦超 过 P-N 结中光的吸收损耗， 激光器就开始震荡， 于是光输出功率急 剧增大。 （2）微分量子效率ηd 激光器输出光子数的增量与注入电子数的增
2 1
式中，P（0）是零频率时 LED 的发射功率；P（ω）是频率为ω时 LED 的发射功率；τ是有源区载流子的寿命时间，一般为10−8 比 LD 大一个数量级。
量之比，定义为微分量子效率： ηd =
ΔP/hf ΔI/e
=
ΔP 0 ΔI
e hf
（3 光谱线型宽度是衡量器件发光单色性的一个物理量。激光器发射 光谱的宽度取决于激发的纵模数目，对于存在的若干纵横的光谱 特性可画出包络线，其谱线宽度定义为输出光功率峰值下降 3dB
是的半功率点对应的宽度。 对于高速率系统采用的单纵模激光器， 则以光功率峰值下降 20dB 时的功率点对应的宽度评定。 （4）温度特性；半导体激光器的阈值电流随温度增加而加大，尤其 是工作于 2 长波段的 InGaAsP 激光器，阈值电流对温度更敏感。 7.发光二极管特性 （1）光输出特性 也即 P-I 特性当注入电流较小时发光二极管的输 出功率曲线基本是线性的当电流过大时，由于 P-N 结发热而出现 饱和状态。 （2）光谱特性：发光二极管的发射光谱比半导体激光器宽很多。发 光二极管对光纤传输带宽的影响比半导体激光器大。 （3）温度特性：温度对发光二极管的光功率影响比半导体激光器要 小。 （4）发光管的频率调制特性:LED 的调制特性可表示为 P= P（0） {1 + （ωτ） }2
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》习题解答(陈柏年)
《光纤通信》习题解答浙江传媒学院陈柏年第一章概述1、1.1什么是光纤通信？简述光纤通信的发展历程？•解：光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。
光纤通信是以光波作为传输信息的载波、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
也就是说，光纤通信是将待传送的语音、图像和数据等信号调制在光载波上，然后通过光纤进行传输的一种通信方式。
•光纤通信的发展粗略分为如下几个阶段：（1）第一阶段（1966-1976年），从基础研究到商业应用的开发时期。
在这个时期，实现了短波长（0.85μm）低速率（45-140Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
（2）第二阶段（1976-1986年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。
在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31μm和1.55μm），实现了工作波长为1.31μm、传输速率为140-565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为10-50km。
（3）第三阶段（1986-1996年），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。
在这个时期，实现了1.55μm色散移位单模光纤通信系统。
采用外调制技术，传输速率可达 2.5-10Gb/s，无中继传输距离可达100-150km。
（4）第四阶段（1996年-至今），开展研究光纤通信新技术。
采用光放大器增加中继距离和采用波分复用增加传输容量。
现在10Gb/s、40Gb/s的系统也已商用化。
1.2 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？•解：光纤通信能够成为现代的主要通信方式，是归因于光纤通信具有以下突出的优点：①通信速率高（单波长速率已达10Gb/s以上），传输容量大（光波具有很高的频率，约1014Hz，一根光纤可同时传输几十个波长) ；②损耗低（单模已低达0.2dB/km)、传输距离远（中继距离可达50-100Km）；③抗干扰能力强（抗强电、雷电和核辐射干扰），保密性好（光纤由石英玻璃制成，由于是绝缘材料，不受电磁场干扰；在光纤中传输的光泄漏非常微弱）；④质量轻（是传输相同信息量电缆重量的1/10-1/30），体积小（是相同容量电缆外径的1/3-1/4），敷设方便；⑤耐腐蚀，耐高温（石英玻璃熔点在2000 °C以上），可在恶劣环境中工作，寿命长；⑥节约金属材料，有利于资源合理使用（制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等金属材料，在地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英（SiO2)在地球上基本上是取之不尽的材料）1.3 光纤通信系统的组成主要包括哪些部分？试画出简图予以说明。
光纤通信原理课后答案
光纤通信原理课后答案【篇一：光纤通信原理参考答案】>第一章习题1-1 什么是光纤通信?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
1-2 光纤通信工作在什么区，其波长和频率是什么?1-3 bl积中b和l分别是什么含义?系统的通信容量用bl积表示，其含义是比特率—距离积表示，b为比特率，l为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
主要有：(1) 通信容量大(2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
1-5 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个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。
1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。
略1第二章习题求：(1) 激光波长；(2) 平均能流密度；(3) 平均能量密度；(4) 辐射强度；1）??c3?108（??3?1013?10?5m（2）?ws?10010?10?9(10?2)2?3.18?1013j/ms2（3）?c?3.18?10133?108?1.06?105j/m2s（4）i??3.18?1013j/ms22-2 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。
（1）从第一级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm，求单色光的波长；（1）??axd??k?x?d?d?1a x4?4axd?4?x1?3aa(x4?x1)3d?5?10?7m（2）?x?d?a?3?10?3m22-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。
油的折射率为1.3，玻璃的折射率为1.5 ，若单色光的波长可由光源连续调节，并观察到500nm与700nm这两个波长的单色光在反射中消失，求油膜的厚度。
解：由于空气的折射率小于油的折射率，油的折射率小于玻璃的折射率，薄油膜的上、下两表面反射而形成相干光，由于两束光的路程不同而引起的光程差为2 n2e；由于薄油膜的上、下两表面反射光都发生位相突变而不引起额外的光程差。
光纤通信简明教程部分参考答案
第一章习题1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少? 光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。
1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个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。
1-3 通信系统的容量用BL 积表示，B 和L 分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B 为比特率，L 为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
(1) 通信容量大 (2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话 (4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。
略第二章习题2-1 一个频率为Hz 的光14106⨯源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子? 解：191434141052.210610626.610106,10⨯=⨯⨯⨯==⨯==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播? （1） 对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。
（2） 对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。
解：由 12sin n n c =ϑ 得 121sin n n c -=ϑ （1）︒==-57.8048.146.1sin1c ϑ （2）︒==-94.73495.1402.1sin 1c ϑ2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。
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波导色散是由于光纤的几何结构所引起的色散 波导色散是由于光纤的几何结构所引起的色散. 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 色散的危害 色散会引起接收端接收到的信号波形失 对于模拟信号,色散会限制系统带宽 真.对于模拟信号 色散会限制系统带宽 对于数字 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 色散会引起脉冲展宽. 信号 色散会引起脉冲展宽
第二章习题
4、目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长： 、目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长： 0.85µm、1.31µm 、1.55 µm？ 、 ？
光纤通信使用0.85µm工作波长的光纤主要是受到 答:(1)光纤通信使用 光纤通信使用 工作波长的光纤主要是受到 早期光源发光波长的限制,早期发明的光源都是短波长 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 光源 由于光纤损耗随波长的增加而减小,因而选择了相 由于光纤5µm作为光纤的工作波 对来说波长较长损耗较小的 作为光纤的工作波 长. (2)由于石英光纤在 由于石英光纤在1.31µm处可以达到零色散并且损耗 由于石英光纤在 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 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. 作波长的光纤
(3) 由于使用了新技术后 石英光纤的零色散窗口可以移到 由于使用了新技术后,石英光纤的零色散窗口可以移到 更长的1.55µm处,并且此时的损耗要比使用 并且此时的损耗要比使用1.31µm波 更长的 处 并且此时的损耗要比使用 波 长传输更小,于是又开始使用工作波长为 于是又开始使用工作波长为1.55µm的光 长传输更小 于是又开始使用工作波长为 的光 纤.
波导不完善损耗由于光不能全部进行全反射而造 波导不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. 成的光功率损失 附加损耗由于光纤弯折、 附加损耗由于光纤弯折、接续而引起的光功率的 由于光纤弯折 损失. 损失 光纤损耗的危害:限制通信系统的无中继通信距离 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 已知单模光纤的材料色散系数为-2ps/km.nm， ， 光源谱线宽度为△ 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？ ，问此光纤的脉冲展宽和带宽各是多少？
2设PIN光电二极管的量子效率为 设 光电二极管的量子效率为80%，计 光电二极管的量子效率为 ， 算在1.3 µm和1.55 µm波长时的响应度。 算在 波长时的响应度。 3如果激光器在 如果激光器在0.5 µm上工作，输出 的连续 上工作， 如果激光器在 上工作 输出1W的连续
功率， 功率，计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低 能级的粒子数。 能级的粒子数。
光纤损耗产生的原因及其危害是什么? 7. 光纤损耗产生的原因及其危害是什么?
损耗是指由各种原因引起的光功率的损失. 答:损耗是指由各种原因引起的光功率的损失 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 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 使一部分光能转变为散失是热能,从 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. 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 散射损耗 是指由远小于波长的不均匀性(如折射率 是指由远小于波长的不均匀性 的不均匀,掺杂离子浓度的不均匀等 掺杂离子浓度的不均匀等)引起的光的 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. 散射造成的光
而通信的主要目的就是最大限度的实现远的传输距离和 大的传输容量,因此光纤通信的发展方向是由多模光纤到 大的传输容量 因此光纤通信的发展方向是由多模光纤到 单模光纤. 单模光纤
光纤色散产生的原因及其危害是什么? 6. 光纤色散产生的原因及其危害是什么?
光纤色散是指由于各种不同频率的光在光纤中传输的 答:光纤色散是指由于各种不同频率的光在光纤中传输的 光纤色散 速度不同,从而使得各个频率的光在到达终点时产生了一 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 造成输出波形失真的一种现象. 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 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 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 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. 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 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 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. 起的色散
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光纤通信为什么向长波长,单模光纤方向发展 光纤通信为什么向长波长 单模光纤方向发展? 单模光纤方向发展
答:(1)在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输 从而使 在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输,从而使 在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输 系统带宽达到最大.同时光纤的损耗也随着波长的增加 系统带宽达到最大 同时光纤的损耗也随着波长的增加 而减小,即系统的无中继通信距离随着波长的增加而增 而减小 即系统的无中继通信距离随着波长的增加而增 因此光纤通信系统要向长波长方向发展. 长,因此光纤通信系统要向长波长方向发展 因此光纤通信系统要向长波长方向发展 (2) 从损耗角度来看 由多模突变型光纤、多模渐变型光 从损耗角度来看:由多模突变型光纤 由多模突变型光纤、 纤到单模光纤损耗依次减小,从而无中继距离依次增大 从而无中继距离依次增大. 纤到单模光纤损耗依次减小 从而无中继距离依次增大 从色散角度看:由多模突变型光纤、渐变型光纤到单 从色散角度看 由多模突变型光纤、 由多模突变型光纤 模光纤,色散依次减小 从而带宽依次增大,传输容量依 色散依次减小,从而带宽依次增大 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. 次增大