光纤通信习题解答

《光纤通信习题解答》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章1.光通信的优缺点各是什么？答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密；寿命长。缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经受长时间的检验。2.光通信系统由哪几部分组成，各部分功能是什么？答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路。各部分的功能参见1.3节。3.假设数字通信系统能够在载波频率1%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的音频信道？答：5GHz×1％/64k＝781路（3×108/1.55×10-6）×1％/64k＝

2、3×107路4.SDH体制有什么优点？答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理，因此更加适合高速光纤线路传输。5.简述未来光网络的发展趋势及关键技术。答：未来光网络的发展趋势为全光网，关键技术为多波长传输和波长交换技术。6.简述WDM的概念。答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路

3、系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。8.WDM光传送网络（OTN）的优点是什么？答：（1）可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，适应未来高速宽带通信网的要求。（2）OXC和OADM对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种电通信格式的、透明的光传送平台。（3）以波长路由为基础，可实现

4、网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高度灵活性和生存性的光传送网。第二章1.光波从空气中以角度θ1=330投射到平板玻璃表面上，这里的θ1是入射光线与玻璃表面之间的夹角，根据投射到玻璃表面的角度，光束部分被反射，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900，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又为多少？解：入射光束与玻璃表面的法线角度（即入射角）θ=90-33=57度。则反射角θr=θ，折射角θ2=180-90-57=33度，假设空气的折射率为n1=1，由折射定理n1sinθ=n2sinθ2得到玻璃的折射率为n2=n1sinθ/sinθ2=1.54全反射发生

5、在从玻璃射向空气的时候，此时θc=sin-1(n1/n2)=40.49度。2.计算n1=1.48及n2=1.46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n=1.00，则允许的最大入射角θmax为多少？解：NA==0.2425最大入射角θmax=arcsin（）=14.03度3.弱导波阶跃光纤纤芯和包层折射率指数分别为n1=1.5，n2=1.45，试计算：（1）纤芯和包层的相对折射指数差Δ。（2）光纤的数值孔径NA。解：（1）=0.0328（2）NA==0.38414.已知阶跃光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射指数差Δ=0.01，纤芯半径a=25μm，若λ0=1μm，计

6、算光纤的归一化频率V及其中传播的模数量M。解：=2×25μm/1μm×（2×1.52×0.01）0.5=33.3216模数量=5555.一根数值孔径为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。试问：（a）其纤芯直径为多少？（a）在1310nm波长上可以支持多少个模式？（b）在1550nm波长上可以支持多少个模式？解：（a），而从而得到纤芯半径：a=V/（）=30.25μm，则直径为60.5μm（b），与波长的平方成反比因此在1310nm上的模式数为M=（850/1310）2×1000=421（c）在1550nm上的模式数为M=（850/1550）2

7、×1000=3002.纤芯折射指数为n1=1.5，长度未知的弱导波光纤传输脉冲重复频率f0=8MHz的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度L。解：脉冲周期T=1/f0=1.25×10-4s。路径最短的光通过光纤的时间为=T/2＝0.625×10-4s从而解得：L=12.5km3.阶跃型光纤，若n1=1.5，λ0=1.31μm，（1）Δ=0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a应取多大？（2）若取芯径a=5μm，保证单模传