2022年2022年《光纤通信》课后习题答案

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1光纤通信的优缺点各为什么？习题一精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：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；适应才能强；体积小.重量轻.便于施工保护；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,需要特地的工具.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？各部分的功能为什么？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

2、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为实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用；光源为led或 ld,这两种二极管的光功率与驱动电流成正比；电压电流驱动电路为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为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

3、或数字电接口对输出电路其阻抗匹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,假如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；3假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作,

4、试问在 5ghz的微波载波和1.55 m的光载波上能传输多少路64kb/s 的音频信道？解：依据题意,求得在 5ghz的微波载波下,数字通信系统的比特率为 50mb/s,就能传输 781 路 64kb/s 的音频信道；依据题意,求得在 1.55 m的光载波下,数字通信系统的比特率为 1.935gb/s ,就能传输 30241935 路 64kb/s 的音频信道；4 sdh体制有什么优点？答：（ 1） sdh传输系统在国际上有统一的帧结构,数字传输标准速率和标准的光路接口,使网管系统互通,因此有很好的横向兼容性,它能与现有的准同步数字体制（pdh）完全兼容,并容纳各种新的业务信号,形 成了全球统

5、一的数字传输体制标准,提高了网络的牢靠性；（ 2）sdh接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列特别有规律,而净负荷与网络为同步的,它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号,实现了一次复用的特性,克服了 pdh准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程,由于大大简化了数字交叉连接（ dxc）,削减了背靠背的接口复用设备,改善了网络的业务传送透亮性；（ 3）由于采纳了较先进的分插复用器（ adm）.数字交叉连接（ dxc）.网络的自愈功能和重组功能就显得特别强大,具有较强的生存率；因 sdh帧结构中支配了信号的 5开销比特,它的网管功能显得特殊强大,并能统一形成网

6、络治理系统,为网络的自动化.智能化.信道的利用率以及降低网络的维管费和生存才能起到了积极作用；（ 4）由于 sdh有多种网络拓扑结构,它所组成的网络特别敏捷,它能增强网监,运行治理和自动配置功能,优化了网络性能,同时也使网络运行敏捷.安全.牢靠,使网络的功能特别齐全和多样化；（ 5）sdh有传输和交换的性能,它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合,实现了不同层次和各种拓扑结构的网络,特别敏捷；（ 6）sdh并不专属于某种传输介质,它可用于双绞线.同轴电缆,但sdh用于传输高数据率就需用光纤；这精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载一特点说明,sdh既适合用作干线通

7、道,也可作支线通道；例如,我国的国家与省级有线电视干线网就为采纳 sdh,而且它也便于与光纤电缆混合网hfc相兼容；（ 7）从 osi 模型的观点来看,sdh属于其最底层的物理层,并未对其高层有严格的限制,便于在sdh上采纳 各种网络技术,支持atm或 ip 传输；（ 8） sdh为严格同步的,从而保证了整个网络稳固牢靠,误码少,且便于复用和调整；（ 9）标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容,降低了联网成本；5简述将来光网络的进展趋势及关键技术；答：全光网络将成为继纯电缆网络.光电耦合网络后的第三代网络；全光网络为指信号只为在进出网络时才进行电 / 光和光 / 电的变换,而在网络中

8、传输和交换的过程中始终以光的形式存在,因此在整个传输过程中没有电的处理；全光网络的关键技术主要有光放大中继技术.光复用技术.光交换技术.光分插复用技术等；6简述 wdm的概念；答：波分复用的基本思想为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；7说明光纤通信为何越来越多地采纳wdm+edf方a式；答：采纳wdm技术的缘由为和它的优点分不开的,它有如下优点：（ 1）充分利用了光纤的庞大带宽资源；（ 2）同时传输多种不同类型的信号；（ 3）实现单根光纤双向传输；（ 4）多种应用形式；（ 5）节省线路投资；（ 6）降低器件的超高速要求；采纳 edfa

9、技术的缘由为和它的优点分不开的,它有如下优点：（ 1）中继器的价格下降了；（ 2）对传送的数据速率和调制格式透亮,这样系统只需转变链路的终端设备就很简洁升级到高的速率；（ 3）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；（ 4）供应了系统扩容的新途径,无需增加光纤和工作的速率,只需通过增加波长就可提高系统的容量；（ 5）最关键的为系统的成本下降了；8全光网络的优点为什么？答：能充分利用光纤的带宽资源,故容量大,传输质量好,开放性,易于实现网络的动态结构,可扩展性,结构简洁,透亮性,牢靠性高,可保护性好；习题二1光波从空气中以角度133 °投射到平板玻璃表面上,这里的

10、1 为入射光与玻璃表面之间的夹角；依据投射到玻璃表面的角度,光束一部分被反射,另一部分发生折射,假如折射光束和反射光束之间的夹角正好为 90°,请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又为多少？精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：入射光与玻璃表面之间的夹角133°,就入射角i57 °,反射角r57°；由于折射光束和反精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载射光束之间的夹角正好为90°,所以折射角y33 °；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载由折射定律ni sinin y siny ,得到 nysini

11、 / sinysin 67 / sin 33（自己用matlab 算出来）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载其中利用了空气折射率ni1 ；这种玻璃的临界角为1carcsinny（自己用 matlab 算出来）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2运算n11.48 及n21.46 的阶跃折射率光纤的数值孔径；假如光纤端面外介质折射率n1.00 ,就答应的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载最大入射角max 为多少？精品学习资料精选学习资料 - - - 欢

12、迎下载解：阶跃光纤的数值孔径为nasinn2n20.24精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载max12答应的最大入射角maxarcsin 0.24 自己用 matlab 算出来精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为n11.5 , n21.45 ,试运算精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 1）纤芯和包层的相对折射率；（ 2）光纤的数值孔径na ；22精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为n1n20.03精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载12n2精品学习资料精选学习资料 -

13、 - - 欢迎下载光纤的数值孔径为nan2n20.38精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载12精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4已知阶跃光纤纤芯的折射率为n11.5,相对折射（指数）差0.01,纤芯半径a25m ,如01 m ,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载运算光纤的归一化频率v 及其中传播的模数量m ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载22解：光纤的归一化频率v2ann2a n233.3精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载光纤中传播的模数量121002vm554精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载25一根数值孔径为0.2

14、0 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？1v112m 10.852na2na20.20（ 3）在 1550nm波长上可以支持多少个模.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：（1）由 v2ann2ana ,得到纤芯直径为a200030.27精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2211211精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（2）当21.31 m ,有2120.852m 12na222 m 2na精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载得到模

15、的个数为m 22 m 12121.311000421220.85精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（3）当21.55m ,得到模的个数为m 32 m 12121.551000354精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载6用纤芯折射率为n11.5 ,长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率f08mhz 的光脉冲,经过该光纤后,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载信号推迟半个脉冲周期,试估算光纤的长度l ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：信号的周期为t1/f0精品学习资料精选学习资料 - -

16、 - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载信号在纤芯中传输的速度为vc / n1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1310112.5m86由于信号推迟半个脉冲周期,就光纤的长度l 为 lvtc2n12 f01.52810精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载7有阶跃型光纤,如n11.5 ,01.31m ,那么（ 1）如0.25,为保证单模传输,光纤纤芯半径a 应取精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载多大？（ 2）如取芯径a5m ,保证单模传输时,应怎么挑选？精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：（ 1）由归一化频率v2ann2a n2

17、得到 a0v精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载22121002n12精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载为了保证光纤中只能存在一个模式,就要求v2.405,就要求光纤纤芯半径精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载a02.4051.312.4050.47m2n1221.520.2522精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（2）如取芯径a5m ,保证单模传输时,就1 0v2 2n1 a10 2.4050.00222n1a精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载8渐变光纤的折射指数分布为n rn012r2a1

18、/2求光纤的本地数值孔径；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：渐变光纤纤芯中某一点的数值孔径为2na rn2rna2n01r a精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载9某光纤在1300nm处的损耗为0.6db / km ,在 1550nm 波特长的损耗为0.3db / km；假设下面两种光信号同 时进入光纤：1300nm 波长的 150w 的光信号和1550nm 波长的 100 w 的光信号；试问这两种光信号在8km 和 20km处的功率各为多少？以w 为单位；解：对于1300nm 波长的光信号,在8km 和 20km 处的功

19、率各为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载popi 10l /10150100.48w , 150101.2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载w对于 1550nm 波长的光信号,在8km 和 20km 处的功率各为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载popi 10l /10100100.24w , 100100.6w精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载10一段 12km 长的光纤线路,其损耗为1.5db / km ；试回答：（ 1）假如在接收端保持0.3 w 的接收光功率,就发送端的功率至少为多少？（ 2）假如光纤的损耗变为2.5db / km ,就所

20、需的输入光功率为多少？解：（ 1）依据损耗系数定义10 lg pi精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载得到发送端的功率至少为lpo精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载popi 10l /100.3101.8w精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（2）假如光纤的损耗变为2.5db / km ,就所需的输入光功率为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载popi 10l /100.310 3w精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载11有一段由阶

21、跃折射率光纤构成的5km 长的光纤链路,纤芯折射率n11.49 ,相对折射率差0.01；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 1）求接收端最快和最慢的模式之间的时延差；（ 2）求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；（ 3）假设最大比特率就等于带宽,就此光纤的带宽距离积为多少？解：（ 1）纤芯和包层的相对折射率差为22精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载n1n20.01精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载12n 2就得到n21.475接收端最快和最慢的模式之间的时延差23精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ln15100.010.113s精品学习资料精选学习

22、资料 - - - 欢迎下载cn231081.475精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（2）模式色散导致的均方根脉冲展宽实际上就等于最快和最慢的模式之间的时延差ln 2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载t1cn20.1134cs43108精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（3）光纤的带宽距离积bl22n11.490.018.05km gb / s精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载12有 10km长 na0.30 的多模阶跃折射光纤,假如其纤芯折射率为1.45 ,运算光纤带宽；解：纤芯和包层的相对折射率为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载

23、由阶跃光纤的比特距离积1 na2 n1blc2n12210.300.02121.45,得到光纤带宽精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bc2n1l49mb / s精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载习题三1运算一个波长为1 m 的光子能量,分别对1mhz和 100mhz的无线电做同样的运算；解：波长为1 m 的光子能量为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载34ehfhc /6.6310js86310m / sj201.9910精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载c对 1mhz 和 100mhz 的无线电的光子能量分别为10m精品学习资料精选学习资料 -

24、- - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载346j26ehf c6.631034 js1106 hz6.631028 j精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ehf c6.6310js10010 hz6.6310精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2太阳向地球辐射光波,设其平均波长0.7m ,射到地球外面大气层的光强大约为i0.14w2/ cm；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载假如恰好在大气层外放一个太阳能电池,试运算每秒钟到达太阳

25、能电池上每平方米板上的光子数；解：光子数为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ni104ihc hfc1040.146.6310 3460.71031081043.9810 16精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3假如激光器在0.5m 上工作,输出1w 的连续功率,试运算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数；解：粒子数为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载niihc34816.63103103.9810216精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载hfc0.5104光与物质间的相互作用过程有哪些？ 答：受激吸取,受激辐射和自发辐射；5什么为粒子数反转

26、？什么情形下能实现光放大？答：粒子数反转分布为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；6什么为激光器的阈值条件？ 答：阈值增益为thg1 ln12 lr1r2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载其中为介质的损耗系数,r1、 r2 分别为谐振腔反射镜的反射系数；当激光器的增益ggth 时,才能有激光精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载放出；（具体推导请看补充题1.2）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载7由表达式ehc /说明为什么led的 fwhm功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？精品学习资料精选学习资料 -

27、- - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载证明：由ehc /得到hce2,于为得到2e ,可见当e 肯定时,与2 成正hc精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载比；8试画出 apd雪崩二极管结构示意图,并指出高场区及耗尽层的范畴；解：先把一种高阻的p 型材料作为外延层,沉积在p+材料上（ p+ 为 p 型重掺杂） ,然后在高阻区进行p型扩散或电离掺杂（叫层）,最终一层为一个n+（ n +为 n 型重掺杂）层；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载高场区为 p 区,耗尽区为p 区；9一个 gaaspin 光电二极管平均每三个入射光子产生一个

28、电子空穴对；假设所以的电子都被收集,那么（ 1）运算该器件的量子效率；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 2）在 0.8m 波段接收功率为710w ,运算平均为输出光电流；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 3）运算波长, 当这个光电二极管超过此波长时将停止工作,即长波长截止点c ；解：（ 1）量子效率为1/ 30.33精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 2）由量子效率i ppin/ ei phv得到/ hvpine精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ii p / ee p2.210 8 a22n

29、a精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载pin精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载pin/ hvhc精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 3） gaaspin 的禁带宽度为eg1.424ev ,就截止波长为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载m1.241.240.87m精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载eg1.42410什么为雪崩增益效应？答：一次光生载流子穿过一个具有特别高的电场高场区；在这个高场区,光生电子空穴可以获得很高的能量；他们高速碰撞在价带

30、上的电子,使之电离,从而激发出新的电子空穴对；新产生的的载流子同样由电场加速,并获得足够的能量,从而导致更多的碰撞电离产生,这种现象叫雪崩效应；11设 pin 光电二极管的量子效率为80%,运算在 1.3m 和 1.55m 波长时的响应度, 说明为什么在1.55m精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载处光电二极管比较灵敏；解： 1.3m 时的响应度为rm0.81.30.84a / w ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1.241.24精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1.55m 时的响应度为rm0.81.551a / w ；精品学习资料精选学习资料 - - -

31、 欢迎下载1.241.24由于响应度正比于波长,故在1.55m 处光电二极管比1.3m 处灵敏；12光检测过程中都有哪些噪声？答：量子噪声,暗电流噪声,漏电流噪声和热噪声；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载补充题1一束光在介质中传播时,其光强i 随传播距离z 的变化通常表示为ii 0ez,其中i 0 为初始精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载g光强, g 为光强增益系数,为光强损耗系数；试推到这个式子,并说明此式成立条件；gz解：设光束通过厚度为dz 的一层介质时, 其光强由i 变为 idi ,在光放大时di0 ,可写成 digidz ,精品学习资料精选学习资料 - -

32、- 欢迎下载即 di/ igdz ,如 g 为常数,就积分得到ii 0 e；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载在衰减时,di0 ,可写成 diidz ,即 di/ idz ,如为常数,就积分得到ii 0e；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载zg z精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载所以,当光放大和光衰减同时存在时,便有ii 0e；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载明显,此式成立的条件为：g、都与i 、 z 无关；精品学习资料精选学习资料

33、 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载补充题2设 ld 的光学谐振腔长为l ,谐振腔前.后镜片的光强反射系数分别为r1 、 r2 ,谐振腔介质的光强精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载损耗系数为,谐振腔的光强增益系数为g ,试证明：激光所要求的谐振条件（阈值增益条件）为g1 ln12 lr1r2解：在谐振腔内任取一点z ,此点光强i z ,该光强向右传播到前镜片,经反射后向左传播到后镜片,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载再经过反射向右传播回到z 点,就光强变为i z2 li zr r e g2 l精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下

34、载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1 2明显,产生激光的条件为返回z 点的光强要大于z 点发出的光强i z2 l i z精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1 2即 i zr r eg1 22 li z ,得到 r r e g2 l1 ,因而 g1 ln1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载记 gth1ln1,为谐振腔的总损耗,只有增益2lr1r2ggth 时,才能产生激光,故把gth 叫激光器的阈值精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2 lr1r2条件；习题四1光纤的连接损耗有哪些？如何降低连接损耗？答

35、：光纤连接器引入的损耗有插入损耗（insertion loss ）和回波损耗（return loss）；插入损耗为由光纤端接缺陷造成的光信号缺失,插入损耗越小越好；回波损耗为由于光波在光纤端接的界面处产生菲涅耳反射,反射波对光源造成干扰,故回波损耗越大越好；itu 建议回波损耗值不小于38db ；由径向偏移产生的损耗比纵向偏移大得多,因而第一要保证光纤轴心对准.靠紧；2试用 2× 2 耦合器构成一个8× 8 空分开关阵列,画出连接图和输入.输出端口信号间的流向,运算所需要开关数；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载精品学习资料精选学习资料 -

36、- - 欢迎下载解：由 mn logn ,得到 m8 log812精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载22223争论图 4.19 所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法；答：集成阵列波导光栅由输入输出波导.星型波导和阵列波导三部分组成；输入.星型波导与阵列波导组成一个相位掌握器,使得到达衍射光栅的光波相位与光的输入端口和光波长有关；与阵列波导输出端面相连的星型波导的输入端面充当衍射光栅的作用；每个阵列中的波导正对中心的输入输出波导,端面绽开以减小耦合损耗, 阵列波导数要保证全部衍射光能被收集；这样从输入波导进来的光就能被无畸变或畸变小 传输到输出波导；波导阵列中相邻波导间的长度差为常数

37、,对入射光的相位周期性地调制；4简述光耦合器和wdm分波器有什么不同？答：光纤耦合器为实现光信号分路/ 合路的功能器件,一般用于把一个输入光信号安排给多个输出,或把多个输入光信号组合成一个输入；耦合器大多与波长无关,与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器；5光滤波器有哪些种类？滤波器应用在什么场合？答：光滤波器种类有：1.f-p 腔型光滤波器：光纤型f-p 腔滤波器,铁电液晶光滤波器,微机械f-p 滤波器； 2.马赫 -曾德干涉型光滤波器：3.基于光栅的滤波器：声光可调滤波器,电光可调滤波器,光栅滤波器,光纤布拉格光栅滤波器；4.介质膜滤波器；5.有源滤波器；6.原子共振滤波器；光滤波器

38、主要应用于dwdm系统中；6光开关有哪些性能参数？在光纤通信中有什么作用？答：光开关的性能参数有：开关速度,通断消光比,插入损耗,串扰,偏振依靠损耗；光开关为空分光交换（ sdos）的核心器件,它通过机械.电或光的作用进行掌握,能使输入端任一信道依据要求与输出端任一信道相连,完成信道在空间位置上的交换；7简述 f-p 腔可调谐滤波器的工作原理；答： f-p 腔可调谐滤波器的种类：光纤型f p 腔滤波器.铁电液晶光滤波器以及mems 滤波器；这里就以光纤型fp 腔ffp 滤波器为例说说它的工作原理；光纤型f p 腔ffp滤波器如下列图；图中两根光纤相对的端面镀膜以增强反射率,形成 fp 光学谐振

39、腔； 在光纤型f p 腔滤波器中利用了压电陶瓷的压电 效应,通过转变外加电压的大小转变压电陶瓷的长度,从而转变了由光纤构成的f p 谐振腔的腔长,造成谐振波长转变,实现了用电信号来选通光波长；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载8争论光纤光栅在光通信中的应用？答：光纤激光器.wdm 合波 /分波器.超高速系统的色散补偿器.edfa 增益均衡器等；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载9假如滤波器的中心波长为1300nm、n0.07,依据式（ 4.15 ）,就光栅周期为多少？精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载解：由公式n 得到/n1300 / 0

40、.0718571nm ；10 nlom为否可作光开关？答：可以；当传输光纤有行进的光波时,在耦合器中耦合进光纤环,并绕环行进一周后又返回耦合器,绕环后的光波与来自传输光纤的光波之间将产生相移,相移的大小由环的长度和光波的波长打算；因此,这两个光波之间将产生相长或相消干涉,利用这个原理,可以用非线性光纤环镜来挑选所需的信号：对于不需要的波长信号,让其相移为 180°；对于需要的波长信号,让其相移为 360°；习题五1光放大器包括哪些种类？简述它们的原理和特点；edfa有哪些优点？答：光放大器包括半导体光放大器.光纤放大器（由可分为非线性光纤放大器和掺杂光纤放大器）；1）半导体

41、光放大器它为依据半导体激光器的工作原理制成的光放大器；将半导体激光器两端的反射腔去除,就成为没有反馈的半导体行波放大器；它能适合不同波长的光放大,缺点为耦合损耗大,增益受偏振影响大,噪声及串扰大；2）光纤放大器（1）非线性光纤放大器强光信号在光纤中传输,会与光纤介质作用产生非线性效应,非线性光纤放大器就为利用这些非线性效应制作而成；包括受激拉曼放大器（sra ）和受激布里渊放大器（sba ）两种；（2）掺杂光纤放大器（常见的有掺铒和掺镨光纤放大器）在泵浦光作用下,掺杂光纤中显现粒子数反转分布,产生受激辐射,从而使光信号得到放大；edfa 优点：高增益.宽带宽.低噪声及放大波长正好为在光纤的最低

42、损耗窗口等；2 edfa的泵浦方式有哪些？各有什么优缺点？答： edfa 的三种泵浦形式：同向泵浦.反向泵浦和双向泵浦；同向泵浦：信号光和泵浦光经wdm 复用器合在一起同向输入到掺铒光纤中,在掺铒光纤中同向传输；反向泵浦：信号光和泵浦在掺铒光纤中反向传输；双向泵浦：在掺铒光纤的两端各有泵浦光相向输入到掺铒光纤中；同向泵浦增益最低,而反向泵浦比同向泵浦可以提高增益 3db5db ；这为由于在输出端的泵浦光比较强可以更多地转化为信号光；而双向泵浦又比反向泵浦输出信号提高约 3db,这为由于双向泵浦的泵功率也提高了 3db ；其次,从噪声特性来看,由于输出功率加大将导致粒子反转数的下降,因此在未饱和

43、区,同向泵浦式 edfa 的噪声系数最小,但在饱和区,情形将发生变化；不管掺铒光纤的长度如何,同向泵浦的噪声系数均较小；最终,考虑三种泵浦方式的饱和输出特性；同向edfa的饱和输出最小；双向泵浦edfa的输出功率最大,并且放大器性能与输出信号方向无关,但耦合损耗较大,并增加了一个泵浦,使成本上升；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3一个 edfa功率放大器,波长为1542nm 的输入信号功率为2dbm,得到的输出功率为 器的增益；解： g= 10log 10（pout/p in） = 10log 10pout -10log 10pin=27-2=25dbpout27dbm ,求放大

44、精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀学习资料欢迎下载4简述 fba与 fra间的区分；为什么在fba 中信号与泵浦光必需反向传输？答： fba 与 fra 间的区分：1.fra 为同向泵浦, fba 为反向泵浦；2.fra 产生的为光学声子,fbr 产生的为声学声子,3.fra 比 fba 的阈值功率大；4.fra 比 fba 的增益带宽大；在 sba 中,泵浦光在光纤的布里渊散射下,产生低频的斯托克斯光,方向与泵浦光传播方向相反；假如这个斯托克斯光与信号光同频.同相,那么信号光得到加强；故要使信号光得到放大,信号光应与泵浦光方向相反；5一个长 250 m的半导体激光器用做f-p

45、 放大器,有源区折射率为4,就放大器通带带宽为多少？此题可能有误,半导体光放大器的通带带宽目前仍没找到公式运算；6 edfa在光纤通信系统中的应用形式有哪些？答：（ 1）作为光中继器,用edfa 可代替半导体光放大器,对线路中的光信号直接进行放大,使得全光通信技术得以实现； （ 2）作为前置放大器,由于edfa 具有低噪声特点,因而如将它置于光接收机的前面,放大特别柔弱的光信号,就可以大大提高接收机警敏度；（ 3）作为后置放大器,将edfa 置于光发射机的输出端,就可用来提高发射光功率,增加入纤功率,延长传输距离；7 edfa的主要性能指标有哪些？说明其含义？答：（ 1）增益, 为指输出功率与

46、输入功率之比g=pout/pin ,假如用分贝作单位定义为g=10log 10（ pout/pin ）；（ 2）噪声系数,为指输入信号的信噪比与输出信号的信噪比fn（ snr）in /（ snr） out；8分别表达光放大器在四种应用场合时各自的要求为什么？答：（ 1）在线放大器：当光纤色散和放大器自发辐射噪声的累积,尚未使系统性能恶化到不能工作时,用在线放大器代替光电光混合中继器为完全可以的；特殊为对多信道光波系统,节省大量设备投资；（ 2）后置放大器：将光放大器接在光发送机后,以提高光发送机的发送功率,增加通信距离；（3）前置放大器：将 光放大器接在光接收机前,以提高接收机功率和信噪比,增

47、加通信距离；（ 4）功率补偿放大器：功率补偿放 大器的运用场合：a. 用于补偿局域网中的安排损耗,以增大网络节点数；b.将光放大器用于光子交换系统等 多种场合；9表达 soa-xgm波长变换的原理；答：探测波s 和泵浦波p 经耦合注入到soa 中, soa 对入射光功率存在增益饱和特性：当入射光强增 加时,增益变小；当入射光强减小时,增益变大；因此,当受过调制的泵浦波注入soa时,泵浦波将调制soa 的增益,这个增益又影响探测波的强度变化,使得探测波的强度按泵浦波的强度变化,用带通滤波器取出变换后的s 信号,即可实现从p 到s 的全光波长变换；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载优秀

48、学习资料欢迎下载习题六1光接收机中有哪些噪声？答：热噪声.散粒噪声和自发辐射噪声；2 rz码和 nrz码有什么特点？答： nrz （非归零码） ：编码1 对应有光脉冲,且连续时间为整个比特周期,0 对应无光脉冲；rz （归零码）：编码1 对应有光脉冲,且连续时间为整个比特周期的一半,0 对应无光脉冲；nrz 码的优点为占据频宽窄,只为rz 码的一半；缺点为当显现长连“1”或“0”时,光脉冲没有交替变换,接收时对比特时钟的提取为不利的；rz 码解决了长连 “1的”问题,但长连“0”的问题没解决；3通信中常用的线路码型有哪些？答：扰码. mbnb 码.插入码和多电平码；4光源的外调制都有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？答：光源的外调制类型有：电折射调制.电吸取mqw 调制. m-z 型调制；内调制器简洁且廉价,这种调制会引起