光纤通信(第三版)教学教材

光纤通信(第三版)

第一章

1用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出？

用光导纤维进行通信最早在1966年由英籍华人高锟提出

2光纤通信有哪些优点？

光纤通信的优点是：

频带宽、传输容量大；

损耗小、中继距离长；

重量轻、体积小；

抗电磁干扰性能好；

泄漏小、保密性好；

节约金属材料，有利于资源合理使用。

3简述通信网络的份层结构.

4比较光在空气和光纤中传输的速度，哪个传输得快？

光在光纤中传输的速度比在空气中传输得慢，慢n 倍，n 是光纤纤芯折射率。 5简述抗反射膜的工作原理

/复接层 层) /网络层 OADM: OXC ：º 光分插复用 光交叉连接

当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来，除增加耦合损耗外，还会对系统

产生不利的影响，为此需要在器件表面镀一层电介质材料，以便减少反射 6简述电介质镜的工作原理

电介质镜由数层折射率交替变化的电介质材料组成，从界面上反射的光相长干涉，使反射光增强，如果层数足够多，波长为 的反射系数接近1

7简述分光镜的工作原理

两个三角棱镜A 和C 被一层低折射率薄膜B 分开，此时A 中的一些光线穿过薄膜B 进入C ，然后从立方棱镜出去。由于A 镜斜面阻止全反射的作用，导致产生透射光束，因此入射光束被分成两束。两种光束能量分配的比例取决于薄膜层厚度和它的折射率。

8说明为什么布拉格衍射的条件是sin d m θλ=?

假定入射光束是平行波，因此裂缝变成相干光源。并假定每个裂缝的宽度a 比把裂缝分开的距离d 更小，从两个相邻裂缝以角度θ 发射的光波间的路经差是d sin θ

9说明半波片相位延迟的工作原理

假如 L 是晶体片的厚度，寻常光（o ）和非寻常光（e ）通过晶体经历的相位变化不同。于是出射光束和分量通过相位延迟片产生的相位差是 φ = π是半波长延迟

10说明平面介质波导传输单模光线的条件

波导中有一个允许在其中传输的最大模数。最大模数m 必须满足等式A:()φ-≤V m 2 等式B ：()2122212n n a

V -=λπV 数也叫V 参数，或归一化频率，在平面波导中也叫归一化厚

度。对于给定的自由空间波长λ，V 数取决于波导几何尺寸(2a )和特性(1n 和2n )。当0=m ，2πθ→m 时，知道πφ→，从式A 得到2/)(φπ+=m V 或2/π。当2π

有一种模式传输，这就是最低阶模式0=m ，称这种基模为单模。当2/π=V 时，由式B 求出的波长称为波导的截止波长，大于该波长的波导只能传输一个基模。

第二章

1. 用光线光学方法简述多模光纤导光原理。

当入射角i θ超过临界角c θ（c i θθ>）时，没有透射光，只有反射光，这就是多模光纤波导传输光的原理。

2. 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型？

实用光纤有多模光纤和单模光纤。

3. 什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？

如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。相反，支持多个传导模式的光纤称为多模光纤

4. 光纤传输电磁波的条件有哪2个？

光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。

5. 造成光纤传输损耗的主要因素有哪些？哪些是可以改善的？最小损耗在什么

波长范围内？

引起光纤衰减的原因是光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损耗是可以改善的。最小损耗在1.55μm 波段内。

6. 什么是光纤的色散？对通信有何影响？多模光纤的色散由什么色散决定？单

模光纤色散又有什么色散决定？

色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的时间延迟引起的一种物理效应。光信号分量包括发送信号调制和光源谱宽中的频率分量，以及光纤中的不同模式分量。

多模光纤的色散由模式色散决定，单模光纤色散由色度色散决定。

7. 光纤数值孔径的定义是什么？其物理意义是什么？

用数值孔径NA 表示光线的最大入射角max α

0max NA sin n =α NA sin max =α（10=n 时）

NA 表示光纤接收和传输光的能力。NA(或max α)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但NA 越大，经光纤传输后产生的输出信号展宽越大，因而限制了信息传输容量。

8. 单模光纤的传输特性用哪几个参数表示？

单模光纤的传输特性用衰减、色散和带宽表示。

9.多模光纤有哪两种？单模光纤又有哪几种？

多模光纤有阶跃多模光纤和渐变多模光纤。单模光纤有G.652光纤、G.653光纤、

G.654光纤、G.655光纤、全波光纤和色散补偿光纤。

10.简述G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤和全波光纤的特

征

G.652光纤是普通单模光纤，G.653光纤是色散移位光纤，G.654光纤是损耗

最小光纤，G.655光纤是非零色散移位光纤，全波光纤是无水峰光纤，色散补偿光纤是具有负的大色散光纤。

11.用后向散射法测量光纤损耗的依据是什么？

瑞利散射光功率与传输光功率成正比。后向散射法就是利用与传输光方向相反的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的。

12.从物理概念来看，色散、脉冲展宽和光纤带宽三者之间的关系是什么？

由于光纤色散，光脉冲经光纤传输后使输出脉冲展宽，从而影响到光纤的带宽

13.简述光时域反射计的用途

光时域反射计（OTDR）不仅可以测量光纤损耗系数和光纤长度，而且还可以测量连接器和熔接头的损耗，观测光纤沿线的均匀性和确定光纤故障点的位置，在工程上获得了广泛地使用。

13.G.652光纤在1.3 um的损耗是多少？0.3-0.4 db/km

第三章

1.连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么？

连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件。“跳线”用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。

接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接。

2.耦合器的作用是什么？它有哪几种？