(完整版)[光纤通信]西电第二版课后习题答案.doc

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1、1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。模拟或数字电接的作用是实现口

2、阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。光检测器将光信号转化为电流信号。常用的器件有PIN和APD。然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹

3、配和信号电平匹配作用。光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。6．简述WDM的概念。答：波分复用的

4、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，一起注入到同一根光纤中进行传输。3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为n11.5，n21.45，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22n1n222n10.03光纤的数值孔径为NA2n12n20.385．一根数值孔径为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：（1）其纤芯直径为多少？（2）在1310nm波长上可以支持多少个模？（3）在1550nm波长上可以

5、支持多少个模?解：（1）由V122an12n22aNA，得到纤芯直径为11a21V1NA212MNA10.85200020.2030.27110lg（2）当21.31m，有12M122M22NA2NA得到模的个数为M22122M10.851.31221000421（3）当21.55m，得到模的个数为M32122M10.851.552210003547．有阶跃型光纤，若n11.5，01.31m，那么（1）若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a5m，保证单

6、模传输时，应怎么选择？解：（1）由归一化频率V22an12n22an12得到00a20n1V2为了保证光纤中只能存在一个模式，则要求V2.405，则要求光纤纤芯半径a202.405n121.3121.52.40520.250.47m（2）若取芯径a5m，保证单模传输时，则221022Vn1a12202.405n1a0.00210．一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km。试回答：（1）如果在接收端保持0.3W的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？（2）如果光纤的损耗变为2.5dB

7、/km，则所需的输入光功率为多少？解：（1）根据损耗系数定义LPiPo得到发送端的功率至少为PoPi10L/100.3101.8W（2）如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为PoPi10L/100.3103W4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。6．什么是激光器的阈值条件？2答：阈值增益为Gth12Lln1rr12其中是介质

8、的损耗系数，r1,r2分别是谐振腔反射镜的反射系数。当激光器的增益GGth时，才能有激光放出。（详细推导请看补充题1、2）9．一个GaAsPIN光电二极管平均每三个入射光子产生一