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《光纤通信》 习题集 电子与信息工程学院 二〇一二年 第1章概论 一、填空 1、光纤通信的通信窗口波长范围为。0.7~1.7μm 2、光纤通信是以为载频,以为传输介质的通信方式。光波 光纤 3、光纤通信的最低损耗波长是,零色散波长是。1.55μm 1.31μm 二、选择题(有一个或者多个答案 1、目前光纤通信常用的窗口有(。ACD A、 0.85 μm B、 2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm 2、目前纤光通信常用的光源有(。AB A、 LED B、 LD C、PCM D、PDH 3、光纤通信是以光波为载波,以(为传播介质的通信方式。C A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线 三、简答题 1.什么叫光纤通信? 答:光纤通信是以光波作为传输信息的载波、以光纤作为传输介质的一种通信方式。 2.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。 3.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。光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号,以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。光接收机的功能是把光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。 4.为什么说光纤通信比电缆通信的容量大? 答:光纤通信的载波是光波,电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波,但频率差别很大。光纤通信用的近红外光(波长约1μm的频率(约300THz比电波(波长为0.1m~1mm的频率(3~300GHz高三个数量级以上。载波频率越高,频带宽度越宽,因此信息传输容量越大。 第2章光纤和光缆 一、填空 1、单模光纤中不存在色散,仅存在色散,具体来讲,可分为 和。模间模内材料色散波导色散 2、光缆大体上都是由、和三部分组成的。缆芯加强元件护层 3、散射损耗与及有关。光纤材料光纤中的结构缺陷 4、允许单模传输的最小波长称为。截止波长 5、数值孔径(NA越大,光纤接收光线的能力就越,光纤与光源之间的耦合效率就越。强高 二、选择(一个或多个答案 1、从横截面上看,光纤基本上由三部分组成:(、(、(。ABD A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层 E、外面的包层 2、单模光纤只能传输一个模式,即(,称为光纤的基模。B A、HE00模 B、HE11模 C、HE10模 D、HE01模 3、限制光纤传输容量(BL积的两个基本因素是(和(。AD A、光纤色散 B、光纤折射 C、光纤衰减 D、光纤损耗 三、简答与计算题 1、光纤的基本结构是怎样的? 答:光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。 2、光纤按照制作材料、折射率分布形式和光波模式的不同来划分,可分为哪些类型? 答:按照光纤材料的不同,分为石英光纤和塑料光纤;按照光纤折射率分布形式的不同,分为阶跃光纤和渐变光纤;按照纤芯内光波模式的不同,分为多模光纤和单模光纤。 3、何谓数值孔径?其物理意义是什么? 答:数值孔径(NA是光纤端面临界入射角的正弦值。NA表示光纤接收和传输光的能力,NA越大,光纤接收光的能力越强,纤芯对光能量的束缚越强。但NA越大,经光纤传输后产生的信号畸变越大,因而限制了信息传输容量。 4、单模光纤中出现双折射现象的原因是什么? 答:正交偏振的简并特性,只对具有均匀直径的理想圆柱形纤芯的光纤才能保持。实际光纤的纤芯形状沿光纤长度难免出现变化,光纤也可能受非均匀应力而使圆柱对称性受到破坏。这些因素使光纤正交偏振的简并特性遭到破坏,使光纤呈现双折射现象。 5、什么是光纤的色散?分析多模光纤和单模光纤的色散机理。 答:色散是在光纤中传输的光信号,由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。它包括:模式色散、材料色散和波导色散。多模光纤的色散是模式色散、材料色散和波导色散的总和,在多模光纤中,光以不同模式传播,高阶的模式传输较长的距离也就比低级的模式较晚到达接收器端,也就是说不同的模式有不同的群速度,从而导致脉冲的展宽。而单模光纤的色散只有材料色散和波导色散,材料色散和波导色散总称为色度色散,它是时间延迟随波长变化的结果。 6、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θm