光纤系统作业参考答案教学内容
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。
光纤系统作业参考答案
光纤系统作业参考答案第⼀章作业1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作⽤的部件是什么？光纤通信，就是⽤光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的⼀种通信⽅式。
起主导作⽤的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗⼝是在哪个波段？其损耗值各为多少？850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点？（1）频带宽，通信容量⼤（2）损耗低，中继距离长（3）抗电磁⼲扰（4）⽆窜⾳⼲扰，保密性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，⽤光纤可节约⾦属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗⼩4、PDH和SDH各表⽰什么？其速率等级标准是什么？PDH表⽰准同步数字序列，即在低端基群采⽤同步，⾼次群复⽤采⽤异步，SDH表⽰同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s5、图⽰光纤通信系统，解释系统基本结构。
输⼊输出光发送机通信信道光接收机光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含⼀些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪⼏部分构成？各起什么作⽤？SiO2；芯区、包层、图层；芯区：提⾼折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提⾼机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径⼀般分别为多少？纤芯折射率较⾼，包层折射率较⼩单模光纤纤芯直径：2a=8µm～12µm，包层直径：2b=125µm；多模光纤纤芯直径：2a=50µm，包层直径：2b=125µm。
光纤(带答案)
第一章：光纤通讯1、什么是光纤通讯光纤通讯及系统的构成光纤通讯使用光导纤维作为传输光波信号的通讯方式。
光纤通讯系统往常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等构成。
2、什么事光通讯光通讯就是以光波为载波的通讯。
3、光纤通讯的长处①传输频带宽，通讯容量大。
② 传输衰减小，传输距离长。
③ 抗电磁扰乱，传输质量好。
④ 体积小、重量轻、便于施工。
⑤ 原资料丰富，节俭有色金属，有益于环保4、光纤通讯的工作波长光源：近红外区波长：—μm频次：167—375THz5 、 WDM是指什么DWDM指什么WDM：波分复用DWDM：密集波分复用6、光纤从资料上能够分为哪几种从资料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连结器从连结方式来看分为哪几种常有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、按缆芯构造分，光缆分为哪几种层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光芒的制造分哪几个步骤I资料准备与提纯II制棒III拉丝、涂覆IV塑套此中制棒分为：（ 1） MCVD改良的化学气相积淀法（2）PCVD等离子化学气相积淀法10 、按资料光纤分几种同611、无源器件的种类连结器、分路器与耦合器、衰减器、隔绝器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章：光纤通讯的物理学基础1、经过哪些现象能够证明光拥有颠簸性光的颠簸性能够从光的干涉、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拥有哪些试验规律因为光的照耀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立的截止频次γ0，当入射光的频次低于γ 0时，无论入射光多强，照耀时间多长，都不可以从金属中开释出电子。
⑵关于频次高于γ 0的入射光，从金属中开释出的电子的最大动能与入射光的强度没关，只与光的频次相关。
频次越高开释出的电子的动能就越大。
⑶关于频次高于γ 0的入射光，即便入射光特别轻微，照耀后也能立刻开释出电子。
光纤答案_精品文档
第一章1. 光纤通信技术有哪些突出优点？答：优点是：（1）宽带，大容量；（2）低损耗，中继距离长；（3）体积小，重量轻；（4）抗干扰，保密性好；（5）光纤资源广博，节约有色金属。
2. 光纤通信系统有哪三部分组成？各部分的主要作用是什么？答：光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机组成。
各部分作用是：1) 光纤将光信号从光发射机无失真地传送到光接收机。
2) 光发射机把电信号转换为光信号，并把光信号最大限度耦合入光纤线路。
3) 光接收机在光纤末端把接收到的光信号恢复成原来的电信号。
3. 光纤通信有哪几个通信窗口？答：有850nm 、1310nm 和1550nm 三个窗口。
4. 对光波进行调制有哪三种方案？并说明它们对应的解调方案。
答：有对幅度、频率和相位进行调制三种方案。
对光波幅度调制时，解调采用光强度直接检测。
对光波的频率和相位调制，采用相干检测技术。
第二章1. 定性描述渐变型多模光纤带宽远远优于阶跃型多模光纤的原因。
答：阶跃型多模光纤以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的路径，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。
而渐变型多模光纤中虽然沿光纤轴线传输路径最短，但轴线上折射率最大，光传播最慢。
与轴线夹角大得光线路径较长，但大部分路径在低折射率的介质中，传播速度较快。
只要选择合适的折射率分布，可使不同入射角度入射的光线以相同的轴向速度在光纤中传输，从而使所有光线同时到达输出端，减小了延时，增加了传输带宽。
2. 已知多模阶跃型光纤，纤芯折射率为n 1=1.5，光纤芯经2a=50μm ，相对折射率差Δ=0.01，求：（1）光纤数值孔径NA.和收光角；（2）归一化频率V 和导模总数N ？（λ=1.3μm ）；（3）当Δ=0.001 时，光纤芯经2a 为多大时光纤可单模工作？解：3. 已知阶跃型光纤的纤芯折射率n 1=1.5，相对折射率差Δ=0.001，芯半径a=5μm ，试求LP 02、LP 11 和LP 12模的截止波长各为多少？解：mV LP mV LP mV LP V an n n V a c C c C c C c c c μλμλμλππλ38.0,52.5:88.0,405.2:55.0,832.3:22212110212221======∆=-= 1. 什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。
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。
光纤通信课后习题解答第3章习题参考答案
第三章 光纤的传输特性1．简述石英系光纤损耗产生的原因，光纤损耗的理论极限值是由什么决定的？答：（1）（2）光纤损耗的理论极限值是由紫外吸收损耗、红外吸收损耗和瑞利散射决定的。
2．当光在一段长为10km 光纤中传输时，输出端的光功率减小至输入端光功率的一半。
求：光纤的损耗系数α。
解：设输入端光功率为P 1，输出端的光功率为P 2。
则P 1＝2P 2光纤的损耗系数()km dB P P km P P L /3.02lg 1010lg 102221==＝α 3．光纤色散产生的原因有哪些？对数字光纤通信系统有何危害？答：（1）按照色散产生的原因，光纤的色散主要分为：模式（模间）色散、材料色散、波导色散和极化色散。
（2）在数字光纤通信系统中，色散会引起光脉冲展宽，严重时前后脉冲将相互重叠，形成码间干扰，增加误码率，影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。
4．为什么单模光纤的带宽比多模光纤的带宽大得多？答：光纤的带宽特性是在频域中的表现形式，而色散特性是在时域中的表现形式，即色散越大，带宽越窄。
由于光纤中存在着模式色散、材料色散、波导色散和极化色散四种，并且模式色散>>材料色散＞波导色散＞极化色散。
由于极化色散很小，一般忽略不计。
在多模光纤中，主要存在模式色散、材料色散和波导色散；单模光纤中不存在模式色散，而只存在材料色散和波导色散。
因此，多模光纤的色散比单模光纤的色散大得多，也就是单模光纤的带宽比多模光纤宽得多。
光纤损耗 吸收损耗 本征吸收 杂质吸收 紫外吸收 红外吸收 氢氧根（OH －）吸收 过渡金属离子吸收瑞利散射损耗 结构不完善引起的散射损耗 散射损耗 弯曲损耗 光纤弯曲损耗 光纤微弯损耗5．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n 1=1.50，n 2=1.45，光纤的长度L=10km 。
试求：（1）子午光线的最大时延差；（2）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求子午光线的最大时延差。
光纤通信系统(第2版)杨祥林 第一章答案(仅供参考)
《光纤通信系统》（第2版）杨祥林 主编第1章 导论 课后习题答案 维E 的常客 编（仅供参考，如有不足之处，请指正）1.1设光信号在损耗分别为0.2dB/km 、20dB/km 、2000dB/km 的3种光纤中传输，试求光功率衰减至1/10时的传播距离。
假定光功率按exp(−αL)减少，计算3种光纤的α(cm −1)值。
解：光的传输距离L =−10lg |p i p 0|/αdB ;0.2dB/km L =−10lg 1100.2=50km20dB/km L =−10lg 11020=0.5km2000dB/km L =−10lg 1102000=0.005km光功率p i =p 0exp(−αL)衰减系数α=ln (p 0p i )∗αdB 10lg (p 0p i )=αdB 10lge ≅αdB 4.343 则α(cm −1)=αdB10lge ×10−5cm −10.2dB/km α=4.61×10−7cm −1 20dB/km α=4.61×10−5cm −12000dB/km α=4.61×10−3cm −11.2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路64Kb/s 音频信道？ 解：根据题意得5GHz 的微波载波上，数字通信系统的比特率为5×109×1%=5×107b/s ，能传输的音频信道的路数为5×10764×103≅781路；1.55μm 的光载波上，数字通信系统的比特率为3×1081.55×10−6×1%≅1.935×1012b/s ， 能传输的音频信道的路数为1.935×101264×103≅30241935路。
1.3以ASCII 格式存在于计算机硬盘的1h 演讲稿，假定传送速率为200字/min ，平均每字5个字母，试估计总比特数。
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。
光纤通信第三版习题答案
光纤通信第三版习题答案光纤通信第三版习题答案光纤通信是一种高速传输信息的技术，它利用光信号在光纤中传输数据。
光纤通信的发展已经进入到第三版，为了帮助读者更好地理解和掌握相关知识，本文将提供一些光纤通信第三版习题的答案。
第一章：光纤通信基础知识1. 什么是光纤通信？光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的一种通信方式。
2. 光纤通信的优点有哪些？光纤通信具有大带宽、低损耗、抗干扰能力强等优点。
3. 光纤通信的基本组成部分有哪些？光纤通信的基本组成部分包括光源、调制器、光纤、解调器和接收器等。
4. 光纤通信的工作原理是什么？光纤通信的工作原理是利用光的全反射特性将光信号在光纤中传输，通过调制器和解调器的处理，将光信号转换为电信号进行传输和接收。
第二章：光纤通信系统设计1. 光纤通信系统的设计包括哪些方面？光纤通信系统的设计包括光源的选择、光纤的布线和连接、调制器和解调器的设计等方面。
2. 光纤通信系统中如何选择合适的光源？选择合适的光源需要考虑光源的功率、频率范围和调制方式等因素。
3. 光纤通信系统中如何设计光纤的布线和连接？光纤的布线和连接需要考虑光纤的长度、弯曲半径和连接方式等因素，以保证光信号的传输质量。
4. 光纤通信系统中如何设计调制器和解调器？调制器和解调器的设计需要考虑调制方式、解调方式和信号处理的算法等因素，以实现光信号的调制和解调。
第三章：光纤通信的性能评估1. 光纤通信系统的性能评估指标有哪些？光纤通信系统的性能评估指标包括传输速率、误码率、信噪比和带宽等。
2. 如何评估光纤通信系统的传输速率？光纤通信系统的传输速率可以通过测量单位时间内传输的比特数来评估。
3. 如何评估光纤通信系统的误码率？光纤通信系统的误码率可以通过发送和接收的比特数之间的差异来评估。
4. 如何评估光纤通信系统的信噪比？光纤通信系统的信噪比可以通过测量信号和噪声的功率之间的比值来评估。
第四章：光纤通信的应用1. 光纤通信在哪些领域得到了广泛应用？光纤通信在通信、互联网、电视传输和医疗等领域得到了广泛应用。
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。
光纤通信课后习题解答-第9章参考答案
光纤通信课后习题解答-第9章参考答案思考题参考答案1、SDH帧由哪⼏部分组成？SDH有哪些显著特点？答：SDH帧由净负荷，管理单元指针和段开销三部分组成。
SDH主要优点有：⾼度标准化的光接⼝规范、较好的兼容性、灵活的分插功能、强⼤的⽹络管理能⼒和强⼤的⾃愈功能。
其缺点有：频带利⽤率不如PDH⾼、设备复杂性增加、⽹管系统的安全性能要求⾼。
2、根据帧结构，计算STM-1、STM-4的标称速率。
解：STM-1的标称速率：⼀帧的⽐特数：9×270×8＝19440（⽐特），传送⼀帧所⽤时间为125µs，故标称速率为：19440/(125×10－6)＝155520（kb/s）。
STM-4的标称速率：STM-4帧为9⾏，270×4列，传送⼀帧所⽤时间为125µs。
可以看出STM-4的列数是STM－1的4倍，其余都⼀样，所以：STM －4的标称速率为：155520×4＝622080（kb/s）3、STM-N帧长、帧频、周期各为多少？帧中每个字节提供的通道速率是多少？答：STM-N帧长为9×270N×8⽐特，帧频8000帧/秒，周期为125µs。
帧中每个字节提供的通道速率为：8⽐特/帧×8000帧/秒＝64kb/s。
4、段开销分⼏部分？每部分在帧中的位置如何？作⽤是什么？答：段开销分为再⽣段开销和复⽤段开销两部分。
再⽣段开销位于STM-N帧中的1~3⾏的1~9×N列，⽤于帧定位，再⽣段的监控、维护和管理。
复⽤段开销分布在STM-N帧中的5~9⾏的1~9×N列，⽤于复⽤段的监控、维护和管理。
5、管理单元指针位于帧中什么位置？其作⽤是什么？答：管理单元指针存放在帧的第4⾏的1~9×N列，⽤来指⽰信息净负荷的第⼀个字节在STN-N帧内的准确位置，以便正确地分出所需的信息。
6、简述2.048Mbit/s信号到STM-1的映射复⽤过程。
《光纤通信技术》课后习题参考答案[35页]
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《光纤通信技术》课后习题参考答案习题1：一.选择题1.光纤导光原理要求纤芯区的折射率( A ) 包层的折射率。
A. 大于B. 小于C. 等于D.以上都正确2.单模光纤芯区直径比多模光纤芯区直径（ B ）。
A. 大B. 小C. 相等D. 以上都正确3.（ A ）又称非零色散光纤，主要用于高速TDM系统和WDM系统。
A. G.655B. G.652C. G.654D. G.6534.光纤的包层直径为（ C ）。
A. 150umB. 250umC. 125umD.100 um5.通过在纤芯中掺（A ）来提高折射率。
A.氧化锗B. 氧化硼C.氟D.饵6.通过在包层中掺（ B ）来降低折射率。
A. 氧化锗B. 氧化硼C.氧化磷D. 饵二.填空1.光纤的包层直径为125μm ,多模光纤的纤芯区比单模光纤的纤芯区大(大/小)。
2.光纤的传输特性主要是指色散、衰减。
3.光缆结构简单可分为缆芯、加强件、护层。
4.光纤成缆可以有多种结构，分为层绞式、束管式，骨架式和带状式。
5. G.652 是标准单模光纤, G..653 是色散位移光纤(G652/G653/G654/G655)。
6.色散和衰减是光纤的主要传输特性，描述光纤色散的参数是色散系数，其单位是ps／nm·km，描述光纤衰减的参数是损耗系数，其单位是dB/km 。
三. 综合1.光纤损耗的分类。
答：损耗吸收损耗散射损耗杂质离子的吸收本征吸收过渡族金属离子OH-离子紫外吸收红外吸收制作缺陷本征散射及其它瑞利散射布里渊散射拉曼散射折射率分布不均匀芯-涂层界面不理想气泡、条纹、结石2. 说明光纤色散的分类，指出多模光纤以那种色散。
光纤的几何特性包含哪几项？答：在光纤中一般把色散分成模间色散、色度色散、偏振模色散。
多模光纤主要以模间色散为主。
光学特性主要有：截止波长、模场直径3. 某光缆金属加强构件、松套层填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯套通用室外光缆，包含24根B1.1类单模光纤，请写出该光缆的型号。
光纤通信课后习题参考答案
光纤通信课后习题参考答案光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
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n?r????n1?n2r?a r?a?2??r???nm?1?2?????n?r????a???????nc渐变型光纤的折射率分布r?a r?a7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。
试求：（1）光纤的相对折射率差Δ；（2）数值孔径NA；（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。
光纤通信课后答案
第一章基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理就是什么？答:当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率,即0＜V＜2、40483时,此时管线中只有一种传输模式,即单模传输。
2、管线的损耗与色散对光纤通信系统有哪些影响？答:在光纤通信系统中,光纤损耗就是限制无中继通信距离的重要因素之一,在很大程度上决定着传输系统的中继距离;光纤的色散引起传输信号的畸变,使通信质量下降,从而限制了通信容量与通信距离。
3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。
答:(1)模式色散:在多模光纤中存在许多传输模式,不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同,到达接收端所用的时间不同,而产生了模式色散。
(2)材料色散:由于光纤材料的折射率就是波长的非线性函数,从而使光的传输速度随波长的变化而变化,由此引起的色散称为材料色散。
(3)波导色散:统一模式的相位常数随波长而变化,即群速度随波长而变化,由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答:光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用,一方面可引起传输信号的附加损耗,波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等,另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类？答:单模光纤分为四类:非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
12、光缆由哪几部分组成？答:加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点:巨大带宽(200THz)、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。
*、光纤损耗:光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素:本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散:由于光纤所传输的信号就是由不同频率成分与不同模式成分所携带的,不同频率成分与不同模式成分的传输速度不同,导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素:光信号不就是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类:模式色散(同波长不同模式)、材料色散(折射率)、波导色散(同模式,相位常数)。
光纤通信简明教程参考答案
光纤通信简明教程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SiO2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。
1-2 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14106⨯Hz 的光源，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）︒==-57.8048.146.1sin 1c 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。
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。
光纤系统作业参考答案
第一章作业1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作用的部件是什么？光纤通信，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
起主导作用的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗口是在哪个波段？其损耗值各为多少？850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点？（1）频带宽，通信容量大（2）损耗低，中继距离长（3）抗电磁干扰（4）无窜音干扰，保密性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，用光纤可节约金属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗小4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步，SDH表示同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
输入输出光发送机通信信道光接收机光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪几部分构成？各起什么作用？SiO2；芯区、包层、图层；芯区：提高折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提高机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径一般分别为多少？纤芯折射率较高，包层折射率较小单模光纤纤芯直径：2a=8μm ～12μm ，包层直径：2b=125μm ；多模光纤纤芯直径：2a=50μm ，包层直径：2b=125μm 。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤；根据模式传播情况不同分为多模光纤和单模光纤4、什么是全反射？它的条件是什么？指光从光密介质入射到光疏介质是，全部被反射会原介质的现象条件：光从光密介质入射至光疏介质；入射角大于或等于临界角（θ=arcsin （n 2/n 1））在光纤端面：要求入射角 θ < θo 全；在芯包界面：要求入射角 θ1 > θC 芯包界面全反射5、数值孔径NA 的物理意义？表达式是什么？反映光纤对光信号的集光能力，定义入射临界角θmax 的正弦为数值孔径N A ，N A 越大，对光信号的接受能力越强N A =sin θmax =√n 12−n 226、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？如果折射率分部合适，就用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播，同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L ，这种现象称为自聚焦。
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第一章作业1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作用的部件是什么？光纤通信，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
起主导作用的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗口是在哪个波段？其损耗值各为多少？850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点？（1）频带宽，通信容量大（2）损耗低，中继距离长（3）抗电磁干扰（4）无窜音干扰，保密性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，用光纤可节约金属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗小4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步，SDH表示同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
输入输出光发送机通信信道光接收机光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪几部分构成？各起什么作用？SiO2；芯区、包层、图层；芯区：提高折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提高机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径一般分别为多少？纤芯折射率较高，包层折射率较小单模光纤纤芯直径：2a=8μm ～12μm ，包层直径：2b=125μm ；多模光纤纤芯直径：2a=50μm ，包层直径：2b=125μm 。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤；根据模式传播情况不同分为多模光纤和单模光纤4、什么是全反射？它的条件是什么？指光从光密介质入射到光疏介质是，全部被反射会原介质的现象条件：光从光密介质入射至光疏介质；入射角大于或等于临界角（θ=arcsin （n 2/n 1））在光纤端面：要求入射角 θ < θo 全；在芯包界面：要求入射角 θ1 > θC 芯包界面全反射5、数值孔径NA 的物理意义？表达式是什么？反映光纤对光信号的集光能力，定义入射临界角θmax 的正弦为数值孔径N A ，N A 越大，对光信号的接受能力越强N A =sin θmax =√n 12−n 226、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？如果折射率分部合适，就用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播，同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L ，这种现象称为自聚焦。
出现在渐变光纤里。
当折射率分布按平方率分布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特性。
7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1＝1.46和n2＝1.45，试计算：(a)相对芯包折射率差△；(b)若该光纤的端面外为空气，计算允许的最大入射角θ0及数值孔径NA ；(c)若该光纤浸于水中，n0=1.33，计算θ0及NA 的大小。
解：（a ）∆=n 12−n 222n 12=6.8x10−3（b ）由n 0sinθ0=n 1sinθ1=√n 12−n 22得 θ0=9.8°N A =sin θ0=0.17（c ）同上8、有一SI 型多模光纤的芯径（纤芯直径）为50 μm ，芯包折射率分别为nl=1.465和n2=1.46。
计算与光纤轴线夹角最大的那条子午射线，在1m 的传输距离上共要反射多少次? 解：θ=arcsin n 2n 1⁄=85.3° 反射一次的轴向距离L=2*a/2*tan θ=2*50/2*tan85.3°=604μm 反射次数=（1*106）/604=1656第2章2节布置的作业1、导模的传播常数应满足什么条件？k 2<β<k 1 或k 0n 2≤β≤k 0n 12、归一化频率V 与什么参量有关？其值与导模数的关系？V=k 0a 12−n 22≈（2π/λ）a*n 1*√2∆归一化常量与波长、芯径、芯包折射率等有关多模阶跃光纤导模数M=V 2/2多模渐变光纤导模数M=V 2/43、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤阶跃光纤的归一化常量（频率）V<2.4054、 有一阶跃型单模光纤，其截止波长为1.4 μm ，芯包折射率分别为nl=1.465，n2=1.46，计算它的纤芯半径及在波长分别为0.85及1.3 μm 的模式数。
解：∆=n 12−n 222n 12=3.4x10−3由V=（2π/λ）an 1√2∆得 a=c2πn √2Δ=c 2.6n √2Δ=4.43μm当λ=0.85μm 时 V=（2π/λ）a*n 1*√2∆=3.96 m=V 2/2=8当λ=1.3mm 时 V=（2π/λ）a*n 1*√2∆=2.3 m=V 2/2=3 （四舍五入）5、有一阶跃光纤，N A =0.2，当λ=850 nm 时可支持1000个左右的模式，计算：(a)纤芯直径；(b)在λ=1310 nm 波长时的传输模式数；(c)在λ=1550 nm 波长时的传输模式数。
解：（a ）M=V 2/2 = V=（k 0a ）2（n 12−n 22）=2π2a 2λ2N A 2代入数据可得a=30.25μm ，则纤芯直径2a=60.5μm（b ）当λ=1310nm 时，M=2π2a 2λ2N A 2=421 （c ）当λ=1550nm 时，M=2π2a 2λ2N A 2=301第2章4节布置的作业1、什么是光纤色散？光纤色散包括哪些？这些色散分别由什么引起？零色散点所处的波长在哪儿，由哪些因素决定？光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。
材料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。
材料色散--- 这是由于光纤材料的折射率随光频率呈非线性变化引起的色散，而光源有一定谱宽，于是不同的波长引起不同的群速度。
波导色散--- 这是某个导模在不同波长(光源有一定的谱宽)下的群速度不同引起的色散，它与光纤结构的波导效应有关，因此又称结构色散。
模间色散--- 多模光纤中由于各个导模之间群速度不同造成模间色散。
在发送端多个导模同时激励时，各个导模具有不同的群速，到达接收端的时刻不同。
偏振模色散---普通单模光纤实际上传输两个相互正交的模式，若光纤中结构完全轴对称，则这两个正交偏振模有完全相同的群时延，不产生色散。
实际单模光纤存在少量的不对称性，造成两个偏振模的群时延不同，导致偏振模色散。
在1310nm处，决定因素是材料色散和波导色散。
全色散为两种色散的近似相加，即D＝Dmat + D W[ps/(nm.km)]全色散为零的波长约在1.31μm。
2、光纤有那些类型？G.652、G.653、G.654、G.655光纤各表示什么？G.652光纤（SSF）：常规单模光纤，色散在零的波长约在1310nm，1550nm具有更低的损耗；G.653光纤（DSF）：色散位移光纤，将零色散波长从1.3μm移到1.55mm，这种低损耗、低色散的光纤，有益于长距离大容量光纤通信；G.654光纤（CSF）：截止波长位移光纤，进一步降低1550nm处的衰弱，零色散波长仍为1310nm；G.655光纤（NZ-DSF）：非零色散位移光纤，将零色散波长移至1550nm附近，目的是应用DWDM，克服非线性产物四波分频（FWM）3、已知一弱导波阶跃型光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1＝1.5，n2＝1.45，纤芯半径a ＝4μm，λ＝1.31μm，L＝1km。
计算：（a）光纤的数值孔径；（b）光纤的归一化频率；（c）光纤中传输的模数量；（d）光纤的最大时延差。
解（a）N A=√n12−n22=0.384（b）V=（2π/λ）aN A=7.37（c）M=V2/2=27（d）∆=n12−n222n12=0.0328τmax=(n1×∆×L)C⁄=(1.5×0.0328×1km)3×105km/s⁄=16.4ns4、有一个波长为1310nm LED，其谱宽45 nm。
则光纤材料色散造成的单位长度脉冲展宽是多少?若是谱宽为2 nm的LD，则脉冲展宽又是多少?D M=1.22（1—λcλ）=1.22（1—1.2731.31）=3.4x10-2 ps/nm kmΔτLED=D*L*Δλ=|3.4|（ps/nm km）x1（km）x45（nm）=1.55psΔτLD=D*L*Δλ=|3.4|（ps/nm km）x1（km）x2（nm）=0.068ps第2章5节作业1、写出损耗的表达式。
光纤损耗有哪几种？造成光纤损耗的原因是什么？当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。
损耗一般用损耗系数α表示。
α（db/km）=—（10/L）lg（P out/P in）；吸收损耗、散射损耗、辐射损耗；光纤材料本身吸收、散射作用和光纤受外力而产生的曲率半径弯曲2、为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？因为从损耗和色散与波长的关系中反映出在长波长区损耗（瑞利散射的大小与光波长4次方成反比）和色散特性均比短波长区小，而单模光纤中没有模式色散，总色散小于多模光纤，且单模光纤在长波长区可以实现零色散，所以光纤通信向长波长、单模方向发展可以获得更大传输容量和传输距离。
3、有一个1300／1550 nm的WDM系统，在1300nm和1550 nm波长上的入纤信号光功率分别为150 μw和100 μw。
若这两个波长上的光纤损耗分别为O.5 dB／km和0.25dB／km，试计算当光纤长度为50 km时它们的输出光功率。
=—10dbm解：P（100μw）=10lg100μw1mw=—8.24dbmP（150μw）=10lg150μw1mw则在50km长光纤的出端功率为：P out（1300nm）=—8.24dbm—（0.5db/km）x50（km）=—33.24dbm=0.47μwP out（1550nm）=—10dbm—（0.25db/km）x50（km）=—22.5dbm=5.6μw4、设一长度L = 1km的光纤，其损耗常数α＝2.3×10—5／cm，光纤输入端的功率为l mw。