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函授题目

1.目前光纤通信所使用的光波的波长范围是(0.8~1.8μm ),对应的频率范围是(167THz ~375THz )。其中三个低损耗工作波长是:短波长为(0.85μm ),长波长为(1.31μm )和(1.55μm ),对应的损耗值约为(2dB/km ),(0.5dB/km )和(0.2dB/km )。

2.光纤通信是以(光波)作为载波,以(光纤)为传输介质的一种通信方式。 6.按照光纤折射率分布的不同,光纤可以分为(阶跃型光纤)和(渐变型光纤);按照光纤中传输模式的多少,光纤可以分为(多模光纤)和(单模光纤)。

7.在阶跃型(弱导波)光纤中,导波的主模为(01LP ),第一高次模为(11LP ),其单模传输条件是(40483.20<

9.所谓光纤的最佳折射指数分布是指(可以使光纤中产生自聚焦现象)的折射指数分布。 简答题

1.何为TEM 波,TE 波和TM 波?

答:通常,根据传播方向上有无电场分量或磁场分量,可将光(电磁波)的传播形态分成如下三类:

TEM 波:在传播方向上没有电场和磁场分量,称为横电磁波。 TE 波:在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。 TM 波:在传播方向上有电场分量而无磁场分量,称为横磁波。 任何光都可以用这三种波的合成形式表示出来。

1.在数字光接收机电路中,为什么要采用均衡器?

答:在数字光纤通信系统中,送到发送光端机进行调制的数字信号是一系列矩形脉冲,具有无穷的带宽。这种脉冲从发送光端机输出后要经过光纤、光电检测器,放大器等部件,这些部件的带宽却是有限的,这样,矩形脉冲频谱中只有有限的频率分量可以通过,从接收机主放大器输出的脉冲形状不再会是矩形的了,将可能出现很长的拖尾,从而使前后码元的波形重叠产生码间干扰,严重时,造成判决电路误判,产生误码。因此,在数字光接收机电路中要采用均衡器。

6.导波的基模

在光纤所有导模中,归一化截止频率最小的模式称为导波的基模,亦称主模。 9.本地数值孔径

在渐变型光纤中,把射入纤芯某点r 处的光线的数值孔径称为本地数值孔径。

2.何谓渐变型光纤的最佳折射指数分布?最佳折射指数分布形式又是什么? 答:可以使光纤中产生自聚焦时的折射率分布称为最佳折射指数分布。折射指数按双曲正割型分布是最佳折射指数分布形式。严格来讲,只有折射指数按双曲正割型分布时的光纤,才可使光纤中子午线产生自聚焦,而由于平方律型折射指数分布光纤的折射率分布,接近于双曲正割型光纤的折射率分布,因此可以认为平方律型折射指数分布光纤,具有较小的模式色散的特点。它的折射率分布形式,接近于最佳折射指数分布。其表示式为:

2

/12

21)0()(??

?

?

??????? ???-=a r n r n

式中

)

0(2)

()0(2

2

2

n a n n -=

?

1.已知阶跃型光纤的51.11=n ,49.12=n ,工作波长31.1=λμm ,纤芯半径a=25μm 。 求:(1)相对折射率差。 (2)数值孔径。

(3)光纤中传输的导模数是多少?

(4)若要实现单模传输。则纤芯半径a 应如何选择? (5)10公里光纤的模式色散值。 解:(1)01.0)

51.1(2)

49.1()51.1(22

2

22

12

22

1=-=

-=

?n

n n

式中,△称为相对折射指数差,其定义见P .29。当1n 与2n 差别极小时,这种光纤称为弱导波光纤,此时

1

2

1n n n -≈

?

(2)21.001.0251.121=?=?=n NA

式中,NA 称为数值孔径,其定义见P .30。数值孔径大表示捕捉射线的能力强。可以想见弱导波光纤的△很小,所以NA 也不太大。 (3)2

2

V

M =

而52.2501.022551.131

.12221=???=

?=

πλ

π

a n V

所以3262

)

52.25(2

2

2

==

=

V

M (个)

式中,M 称为光纤中传输的导模数,其定义见P .41。而V 称为光纤的归一化频率,其定义见P .35~P .39。在光纤中,当不能满足单模传输条件(0

(4)阶跃型光纤的单模传输条件为 0

而40483.2221

π

从上式解出a 为 )(36.201

.0251.1231.140483.22240483.201

m n a μππλ=???=

?

<

<

(5))(10

03.510

301

.051.110107

8

3

1max s c

Ln -?=????=

?=

式中,max τ?称为最大时延差,即模式色散值。其定义见P .66。弱波导光纤由于△很小,所

以max τ?也较小。即可以减小模式色散。

7.阶跃型光纤中,已知纤芯和包层折射指数分别为51.11=n ,49.12=n ,纤芯半径m a μ4=,工作波长m μλ31.1=。

求:(1)光纤中传输的模式数量; (2)每公里长度光纤的模式色散。 解:(1)1

2

1n n n -=

?0132.051

.149

.151.1=-=

2

2

V

M =

而?=

221

n a

V λ

π

∴2

1)22(

21?=n a

M λ

π??=

2

12

2

24n a

λ

π

110132.051.131

.14

42

2

2

2

=???=

π

(2)?=?c

Ln 1max τ

?=?c

n L

1max

τkm s /10

6.610

30132

.051.18

5

-?=??=

18.光和物质相互作用时存在的三种基本跃迁过程是(自发辐射)、(受激辐射)和(受激吸收)。 6.粒子数反转分布

物质中处于高能级的粒子数N 2大于处于低能级的粒子数N 1的分布状态称为粒子数反转分布。 4.画出强度调制直接检波光纤数字通信系统中光发射机的发送盘的原理方框图。

发送盘

函授题目

光纤

10.在光接收机中,与光电检测器紧相连的放大器称为(前置放大器)。 4.光接收灵敏度

在满足给定的误码率指标的条件下,光接收机的最低接收平均光功率。 5.光接收机的动态范围

是指在保证系统的误码率指标要求下,接收机的最低输入光功率(用dBm 来描述)和最大允许输入光功率(用dBm 来描述)之差(dB )。 3.画出强度调制直接检波光纤数字通信系统中光接收机的基本组成方框图。

光纤

函授题目

7.mBnB 码

mBnB 码又称分组码,它是把输入信码流中每m 比特分为一组,然后在相同时隙内变换为n 比特,并且n>m 。

2.已知一光纤通信系统发射机的平均发送光功率为0.5mW ,接收机灵敏度为-38dBm ,光纤损耗为0.34dB /km ,全程光纤平均接头损耗为0.05dB /km ,设计要求系统富裕度为6dB 。试核算该系统的无中继传输距离是否满足100km 的要求。

解:根据题意可得mW p T 5.0=,dBm P 38min -=,

km dB /34.0=α,km dB i /05.0=α,dB M 6=。

由3

10

lg

10-=T T p P

dBm P T 310

105.0lg

103

3

-=?=--

由i

T M

P P L αα+--=

min

km 4.7405

.034.06

)38(3=+----=

∴ 该系统的无中继传输距离不能满足100km 的要求。