光纤通信课后习题解答 第3章习题参考答案

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1、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？光纤损耗吸收损耗本征吸收杂质吸收原子缺陷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P1，输出端的光功率为P2。

2、则P1＝2P2　　光纤的损耗系数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

3、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。5．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）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

4、午光线的最大时延差。解：（1）（2）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则n2=1.06．一制造长度为2km的阶跃型多模光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1=1.47，n2=1.45，使用工作波长为1.31μm，光源的谱线宽度Δλ＝3nm，材料色散系数Dm＝6ps/nm·km，波导色散τw＝0，光纤的带宽距离指数γ＝0.8。试求：（1）光纤的总色散；（2）总带宽和单位公里带宽。解：（1）（2）　　7．一制造长度为2km的抛物线型渐变多模光纤，纤芯轴线处的折射率n(0)＝1.5，包层的折射率nC=1.48，

5、使用工作波长为0.85μm，光源的谱线宽度Δλ＝6nm，材料色散系数Dm＝15ps/nm·km，波导色散τw＝10ps，光纤的带宽距离指数γ＝0.9。试求：（1）光纤的总色散；（2）总带宽和单位公里带宽。解：（1）　　　　（2）8．某系统使用工作波长λ0＝1.31μm，谱线宽度Δλ＝5nm的光源和长度为3km的阶跃型光纤，其纤芯的折射率n1=1.458，相对折射率差Δ＝0.8%，纤芯半径a＝8μm，光纤的材料色散系数Dm＝8ps/nm·km，波导色散τw＝0，其带宽速率比为0.8。试求光纤的模式

6、畸变带宽和波长色散带宽。解：