光纤通信第二版课后答案柳春锋

光纤通信第二版课后答案柳春锋

对于通信行业，相信大家都不陌生，光纤光缆的传输效果是非常的好的。它不仅能把电信号转换为光波，还可以传送信息给计算机等设备。那么，光纤光缆能够传输数据吗？答案是 C。

一、答案解析

光缆是用一种透明的、纤芯由玻璃或聚乙烯材料制成的一种复合式通信载体。光纤光缆传输数据时，是将电信号转换为光信息，在介质中形成连续波进行信息传输；而把光信息再转换为电信息则是光纤通信中的一个重要应用。通常情况下，数据和电之间是没有隔开的。因此，信息传送时是不需要电火花的，而需要将光信息转变为电信息来进行传送。如图3所示。

1、按功能分类

光缆按功能分为光纤通信光缆和光电转换光缆。光纤通信光缆可分为两大类：波分复用型(SFC)、非波分复用型(NRC)及多模光纤光缆。一种是在光纤中注入石英玻璃和金属离子的混合体中引入的光纤复合体，使之形成光纤通信光缆；另一种是将这种光纤用特殊的制作工艺制成后再加入玻璃或聚乙烯材料制成的复合式光纤或超高分子光纤；另一种是用无源的半导体材料制成的光纤或用玻璃作为绝缘体，其在光波段与带电粒子进行辐射而不能发出光，这种光纤又叫单芯光纤；还有的光纤通信缆芯由玻璃制成；最常见的是玻璃光纤通信光缆，如图4所示。(a)一种光纤，由于光纤的本质，光纤作为光纤通信系统（光纤通信）核心元件之一，同时又是一个复杂而庞大的系统；光纤和光缆组成！光纤光缆具有耐火性能好的特点，使用寿命长，可靠性好；又可以进行远距离传输；可根据实际情况，灵活应用光纤光缆，可根据不同的使用要求，使用不同材料，制造不同性能的光缆产品等因素来确定不同规模和规格的光纤光缆之间，又可以根据其功能来划分为光缆和无源光缆两大类。

2、按安装方式分类

按安装方式，可以分为直埋式和波分多址光缆。直埋式光缆是将光纤埋在地下，不用接地就能使用。一般采用普通硅胶光缆作为干线光缆及数据通信系统的网络传输干线光纤。光缆的特点是具有绝缘、强度高、重量轻（一般小于600 kg)及安装方便等优点；目前用于传输的光纤也大多采用此类结构和技术。预制棒是用直径为8~10μ m的圆棒制成一个光纤预制棒，长度通常为1~2 m,用直径小于0.5 mm的塑料制成，将预制棒插入光纤中，当传输到需要传输的目标时，塑料芯棒和玻璃芯棒就会相互缠绕；当两个纤芯在一起时又可彼此分离起来，形成一个独立的系统；还可通过两个分支之间相互交织排列，使其在电弧条件下连续传输数据；最后再通过光纤到达另一个节点上。这种方式可以使传输距离得到延长，提高了传输速率；也可以使数据传输量大大增加（减少）。

3、按制造工艺分类

按制造工艺可分为：预制式、固定式和分布式光缆。预制式光缆主要用于局域网中，如某通信网络、地市等；固定式光缆主要用于固定或半固定通信线路中，如在通信线路上铺设光缆时不需要人工调整光纤与光缆的距离；而小型光纤是用于城市宽带中传输语音或数据信息的通讯光缆。光纤由玻璃纤维制成（玻璃纤维）或聚乙烯(PE)的光纤光缆；不具有光纤与光传输特性的单模光纤和多模光纤；不具备光纤所具备特性的新型非定向光纤光缆。如光纤与光缆不同就其制造工艺来看：传统的预制式光缆是一种采用热塑性弹性体(TPU)树脂和聚酯复合而成的光缆；传统的光缆是将树脂直接挤出成型和热塑性处理等过程；其在制造过程中没有进行高温加热加工所以被称为是无菌操作过程；而热塑性弹性体(Polyverse Chronicles)是一种热塑性树脂和热成型塑料，它们主要由一组或多组分固性物质组成，在加热或冷却时变硬变形或熔融并凝固形成多孔结构而具有弹性及各种形状（包括不规则）变化过程，并最终形成光缆骨架的材料。如聚丙烯、聚氯乙烯复合材料或聚乙烯塑料预制缆其主要性能指标如下:1.产品密度：大于5 kg/m 1;2.电绝缘性：具有良好的电绝缘性和耐磨性；耐冲击；绝缘和耐油等性质；绝缘电阻大于等于1000兆

欧；绝缘介质不溶于水、烃、酮等有机溶剂；有一定腐蚀性；耐大气腐蚀性；耐候性好且无机械损伤性；有良好加工性能和可加工性：绝缘油树脂是一种常用材料，具有良好的耐热性能和机械强度强；在常温下易加工成型或经化学改性处理而成的高性能非金属材料和无定形绝缘光缆，如环氧树脂光缆和聚氯乙烯缆芯芯材料及光缆是由环氧树脂和聚氯乙烯材料经热塑性粘合剂固化后制成的塑料制品，也称粘合剂光缆、多模光缆等。

4、按光纤的使用材料分类

按光纤的使用材料，光纤可分为玻璃纤维、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)三种。它们都是一种较好的高分子材料。聚乙烯具有优异的机械强度和化学稳定性，并且不易降解。它是一种很好的绝缘体，具有优良的耐高温、耐酸、耐碱的性能，但由于聚乙烯的熔点较高，因此在工业上不适于作长距离的光纤使用。聚乙烯材料有许多品种，其中以 PVA聚乙烯的性能最好。由于它在常温下的电阻只有0.09Ω，所以用它来制作光缆时可以不用任何外力就可以把它拉伸或压缩在任意尺寸下。聚氯乙烯(PVC)又称聚氯乙烯，是一种高导热、耐腐蚀绝缘好、耐化学腐蚀和耐化学介质等优良的塑料，无毒、无味，并具有高度弹性；熔点860℃-1800℃；化学稳定性好；其熔点约1550℃；具有极高强度及热冲击强度；热膨胀系数小；弹性模量:5.7~6.2 GPa;耐油、耐水性好、耐酸碱性能好；抗冲击强度850 MPa,冲击韧性890 MPa,耐温600℃，常温下绝缘强度1050 mV;弹性模量0.22 GPa;熔点1060℃；室温下不软化；常温下无毒、无味；耐高温，耐酸碱等多种化学介质腐蚀性；电绝缘；使用温度为-40~+125℃并可长期保持不变；其机械强度和拉伸强度与玻璃纤维相当；热胀冷缩系数小，室温下不发生明显变化；能长期保持很低的电损耗和很低的损耗；热膨胀系数小，所以玻璃纤维的热膨胀系数非常小，所以不容易发生氧化和变质，能长期存放不变形；它的化学稳定性非常好，一般情况下都是在常温下可以长期运输与储存，而且耐腐蚀性也很好,,是一个理想的材料，特别是 PVA纤维是一种优良的耐热、耐化学腐蚀产品，如：石油和天然气中存在的氯气和一氧化碳都

5、按布放形式分类

光纤光缆按布放形式分为单纤单模光纤和多模光纤。光纤光缆分为纤芯由玻璃或聚乙烯材料制成的单模光纤；光缆按布放形式分为单模纤布放和多模光缆两种，光纤相互交错，用一个芯纤形成复层。一种为单模光纤，另一种为多模光纤。多模光缆可采用波长调制(RF)或 DFB方式，也可采用单模光纤来传输数字信号和控制信号，如图8所示。当信号出现时为单模光通信，当光通信出现问题时才采用光纤作为传输介质，从而可以减少光纤的数量并提高光缆的抗干扰能力和使用寿命。光纤在一般光导中被称为光纤，因为它是一种新型非金属材料，有良好得光学性能，能吸收紫外和可见光而且抗辐射能力很强，主要用于军用等特殊场合。

二、教材分析

光纤通信是信息通信技术的重要组成部分，也是信息通信的核心技术之一。教材中对光纤的原理、特性和应用做了详细阐述。通过教材内容，学生可以学习和掌握各类光纤的基本性能与应用。

1、光纤通信主要原理

光纤是一种有棱角的薄片状物质，能吸收来自光的热量，并把光能转换为电能的设备。它由若干小片光纤组成，每片光纤上有多根纤芯，其中一根光纤作为信息传输介质（光波导）与另一根光纤构成复用系统（光调制器),另一根光纤作为传输线，其中的一端为光收发设备与光纤通信终端，另一端为信号传输装置（光放大器）。光纤按不同工作方式可分为反射光纤和折射光纤两类。通过教材学习，学生可以了解不同类型光纤所具有的性能和作用。在教材中选择光纤通信时往往结合讲述光纤通信相关知识。教材中给出了两种常用的光纤：单模光纤和多模光纤以及各种种类光纤的基本原理和应用技术及其各自主要特点；其中介绍了光纤不同材料类型的基本性能和应用以及光纤与传输设备（光放大器）之间通过光信号形成耦合作用而产生的原理。

2、光纤的基本特性

光纤具有不同的物理性能。光纤具有不同的物理特性，根据其不同的特性又可以分为微晶光纤、氧化硅或玻璃光纤等种类。

3、光纤种类

光纤通信的重要组成部分，其基本原理是利用光纤的传输特性将光信号进行传送，故可以将光纤分为单模和双模光纤；单模光纤是在光纤的外径（外径）上各波长相差不大的两种光纤；其中两种光纤之间可以由光纤的直径差来定义；光纤的纤芯上不允许加载其它信号，这一特点决定了其在信息通信领域中的应用是十分广泛的；光纤中最常用的是单模光纤，也就是通常所说的白光光纤和多模光纤；在光纤中传输最远距离可以达到400 km以上.因此用多模光纤制作而成的光纤是一种具有较大光束通信量的光纤材料；在工业上被广泛用于传输电力、石油和天然气等勘探和开采中；光纤在通信中起着重要作用，是传输数据和导航数据、通信以及其他特殊功能。在光纤的种类中，最常见的是双模光纤和单模光纤；在波长上有多种衍射光纤和掺杂光纤两种品种。双模光纤是指光纤中掺有一种或多种不同物理特性和机械性能的材料；多模光纤是单模光纤加上外径以外径）表示；单模光纤是具有两个外径（内径）之间的光波通过外径（外径）而实现；单模光纤的中心波长较短，所以在光传输时一般不需要很大的有效带宽；同时因为纤的纤芯是弹性小，故允许在工作介质中有一定数量的电子通过，故可利用玻璃、铁芯和铝等材料制作成各种光纤。单模光纤主要用于光纤通信中作光通讯用，多模光纤用于数据通信与交换、光信号放大及光纤通信中的通信等多种应用系统。

4、光纤的传输特性

(1)衰减特性：光纤具有非常高的衰减系数，约为200 dB (A)。在同等工作波长下，衰减系数越大，波长越长；衰减越大，波长越短。这一特性是由光纤的波长特性决定的。(2)光传播速度：与光纤介质的光波传播速度有关，其最大速度约为光波在介质中传播速度的0.9倍，即光可以在光纤中传输60倍的距离。用光传播时的速度与波长有关，也与信号强弱有关；波长越短其衰减越大，波长越长其衰减也越大；在波长最长的光纤中一般是每平方光波所产生的损耗（约为0.012 dB)相当于它所传输的距离（约30 km);光波的形式传播。光可以进行各种形式的信息传输。(3)衰减特性：衰减系数和波长有关，衰减越大，衰减系数越小则越好；对光传播过程中受到损害和损耗相同的部分在一起所构成一个系统，即：光波以特定方式传播；能量大小是这一传播过程中所受外力程度及传播距离所决定为计算公式所计算出来的单位所用，称为功率密度或它的系数（或平方);这是光纤通信设备及系统中常用的物理量，也称为通称能量或者单位。按照信号传播规律可将波长分为近红外或可见光和红外线等光谱波段光辐射光谱光波可分为光在空间传播以及光电复合波两类光波在时间域的传播可称光传播；光纤由于其特殊设计和工艺使其具有优异的光纤特性与光信息传感传输设备和系统具有同等的性能，如光纤通信应用中光纤一般称为光纤；光波损耗主要与传输距离、波长与频率相关，也与其光通量有关:1.光功率：光波是电磁波传播所需时间与光波传播速度成正比等式下: A、光波损耗是它的基本性质：由光传播速度决定的；这一特性随着光波传播速度的增加、衰减越小。(2)

5、光纤光栅

光纤光栅是光纤的端部组件之一，也是光的载体。光纤光栅是用光纤制成的光栅，是由各种光纤和光的衍射光纤所组成的完整光栅。光纤光栅一般采用石英和碳纤材料制成，其中石英光纤的光学性能最好、价格最低、生产最方便；光纤光栅材料一般分为黄中掺杂的绿中透蓝绿中带黄的光纤；以及光纤中掺有单质纤与金属单模光纤的结构形式；光纤光栅可以分为两类：一类是光纤光栅（光纤）和光纤通信中使用的光纤光栅；另一类是用于直接生产光纤阵列(FSWDM)的光纤光栅。光纤光栅是指在光通信中使用的光纤通信器件在工作时必须有一定的辐射剂量大小，使之不影响通信情况，从而能提供光纤通道里被传输介质本身信息的一种结构。由于它可以采用光信号制作出各种形状和尺寸的光栅，因此它也被称为光纤光栅(single graphics boundary)。光纤光栅在生产过程中都要进行适当的加工，将光纤分段成单根光纤来满足信号强度和温度等要

求；光纤光栅在一段时间后需进行反复光度校正及表面光洁度处理来提高其质量；光纤光栅又可分为长光纤(NIR)和短光纤两大类.其中长光纤光栅又可分为带隙纤维光栅和纤芯镀膜光栅两种（如图1所示);一般上可以分为两种类型.一种是在原光纤光栅上加一层光纤增强剂，从而使整条光纤具有较好的拉伸性和弯曲能力，也称为弹性光栅，如图2所示：纤维光栅有四种基本形式：单端丝光栅、双端光栅、多模光纤光栅和单模无源光子栅。如图2所示.对光纤光栅结构和材料要熟悉了解其性能特点和结构特点就很难达到教学要求了。下面将其介绍给大家：普通光波长范围从400~1600 nm

三、典型例题、典型习题解析

例1.某光通信系统中，信号 A通过光纤线 B与目标设备连接。信号 A到达用户 A的接入终端，经过连接到接入网的光模块 C的作用后，由光模块 C将数据通过光纤传送给用户例2.某型光纤传输系统中，光模块 C可以作为信号传输设备。接收端可将数据发送给用户 C。例3.在进行光缆维护时，由于光缆经常会发生故障而不能正常运行，需要对其进行更换和维护。

1、检查光缆的外观是否完好，有无破损、脱皮、开裂等缺陷，发现缺陷应及时处理。

检查环境是否清洁，有无油污、杂物和积水等。检查绝缘电阻是否正常。检查光缆附件是否完好，有无破损、脱皮及开裂等缺陷。并将这些缺陷用绝缘胶布包好或采取保护措施进行处理，防止再次发生故障。处理时必须保证表面的清洁、无杂质及积水等。应根据不同类型的光缆进行分类归纳，建立光缆故障档案。其方法见图3·8、图7.将故障(C)记录于计算机中。

2、确认电缆芯与基础护套是否完好，防止电缆受到污染。

光纤线路 A中, C的光纤线 B ()与目标设备 C ()连接例4.某型光纤传输系统中，光通信系统中信号 A通过光纤线 B与目标设备连接，信号 A通过光模块 C与用户 A的接入终端 A中的接入终端连接 B ()连接. A向用户 B的接入终端发送数据 A,用户 A在接收端 A对接终端 A 中的接入终端 A与用户 A之间的接入信号由设备 A传送给 B通过光模块 C与用户 B接口 D提供业务功能例5.某型光纤传输系统以 C为光模块提供源，接收到 C的光信号后，将光纤线 A、B两条信号通过 I类 OTN转换为数字脉冲送入 D的滤波器中进行滤波处理，之后经光配端子与DUT之间的通信形成。D是指传输速率与时钟同步的通信方式。其采用了微分技术、高速集成技术、数字处理技术和信息网络技术。该技术要求能够提供先进可靠的数字信号处理功能。D是一种超低损耗电力传输技术。根据上述数据，下列关于 G型光纤传输系统 C中光模块 C通过数据传输距离最远的一种说法正确?,错误()本题属于()题型：光纤线路故障维护时，在检测发现光纤有断点或短路后导致通讯中断时，应用以下方法消除影响:(1)将光缆断开;(2)用热熔接器熔断或熔融;(3)用砂纸打磨光纤表面粗糙度检查处理；使用其他工具或者方法检查光纤线是否存在裂纹、折皱等损伤。A型为光缆故障; B型为电缆受损而引起信号中断; C中端不出现传输光信号所产生的信号通过 B时被中断；由于使用光纤发生局部过热作用而引起光纤损坏或使传输距离缩短；从而导致传输系统可靠性降低和传输链路不稳定，不能实现通信故障诊断与排除时该光缆已穿墙、穿管道后直接进入到设备

3、检查接头头是否完整无破损，接头部位接触是否良好；

如接头有明显的磨损或被严重污染，可用软布擦拭；用酒精擦拭光缆接头处，以消除痕迹；用干净的毛巾擦干接头部位。光缆连接部位的磨损主要表现在:1)接头的表面出现划痕、砂眼、破损或擦伤;2)光缆的两端护套破损;3)光缆的弯曲、拉伸、弯曲;4)光缆有较多的弯折，弯折处受力较大，有松动或折断现象;5)接头端部的铜外露;6、弯曲和开裂;7)氧化;8)光缆损坏；或接头松动；有接头外露；光缆弯曲或损坏;8)破损明显;9)表面有异物或光缆锈蚀等现象；敷设过程中损坏;10)光缆老化破损等情况均可能导致光缆与外部发生短路、放电等现象发生，从而导致光缆故障或损坏（更换或安装新光缆);检查时如能发现光缆破损或受到异物影响而断线者，应立即更换新光缆；或采取其他措施将光缆从破损处重新拉接或接好；或更换新光缆；或进行保护地连接；或进行光纤更换；或将损坏光纤修复后重新连接..否则，应将故障位置记录在案。例4.某

信息网络采用光纤通信服务覆盖区域时主要控制信息功能是: A.网络环境: B.应用类型：传输方式：光网络; C.用户端：可为无线通信用户接收；用户端可直接与接入终端设备进行通信；终端还可以为用户提供服务功能.信息、数据等其他服务功能；或将其应用到计算机网络中去等多种方式.信息终端设备应具有相应的接口和相应要求.终端设备具有相应的控制软件以及相应的通讯协议.在此之上可以设置相应的功能、结构和实现方式.并能够进行编程实现.信息获取和处理等功能.如通过连接或无线方式进行数据传输时必须具备用户端的信息输入.设备之间的数据传输需要在系统通信中得到充分保存和有效发挥.实现这些功能..因此要求计算机网络不应有与其他设备间直接通讯等。】典型例题.【解析】本题考查光纤通信工程基础知识

4、在光缆运行过程中，应及时测量光缆温度情况并记录；

定期测试光缆的温度，发现温度异常时应及时采取措施。【答案】 D.解析：“信号 A”和“C”由信号 A通过光纤线 B与目标设备连接，信号 A通过光模块 C与用户 A的接入终端 B的光模块 C的连接后经“C”传送给用户 B。B对数据有选择地接收; C对此数据进行判断、分析，得出“……”等符号后，接收端进行发送操作并接受数据; D将数据通过光纤发送给用户 B并保存等操作步骤和方法。

5、安装完毕后要对光缆的所有接口处进行检查、养护。

答：通过上述问题的学习，我们可以知道，光缆的保护是从光缆的每一个接口处开始进行的，而在实际的操作中，由于光缆的种类不同，有的接头较多（见表2),有的接头容易损坏；有的接头需要经常更换；有的接头很容易损坏，一旦损坏则无法修复，造成了系统的损坏；有的甚至还可能影响通信工程的正常运行例4.某光通信系统中，光模块 C在接收端与 A端的接口端口A接到了一对光模块 C的接口设备 B上，由于 C的接口位置靠近 C所以不能正常工作，由此引发事故的可能性比较大，必须要对该接口进行更换和维护，以保证通信的可靠性和稳定性；在光纤传输系统中，如果某一终端设备有问题时，如网络瘫痪等应急事件时，该终端设备就会被干扰导致光通信系统的通信不稳定，从而导致该通信网络不能正常地使用。根据上述分析可知，只有A才是正确的选项；因为 C线比较长，必须在光缆上做一个环状结构的保护措施，这样才能保证没有故障点的出现; C点也要用玻璃棒把 D点给盖住而避免光缆被破坏；然后再打开，因为所有这些接口处都被破坏了，不能正常使用了；然后在光缆上用油漆把 B上的保护膜给去掉等等这样才能够保证通信设备不受影响，所以根据上面所述内容可以得出答案为 D选项。典型习题解析：该问题中涉及到的问题是如何判断光缆不能正常工作的？首先我们要知道光缆为什么不能正常工作了？应该怎么做？下面是其正确答案：因为光缆就是从这里断掉的.所以这样的话就不会对通信系统产生影响，其运行的就是维护中所需要的费用了.但如果是遇到光缆断裂的情况则需要对该光缆进行更换或者维护.由于有新光缆会出现故障而导致该网络不能正常运行，所以会影响到通信速度.但是要保证光缆无故障就必须要对其进行维护、更换和修理.所以正确答案是 C。【解析】根据题意可知 D项错误()

四、拓展练习

光纤作为一种通信介质，可通过电信号或其它信息进行传输，因此在通信中应用非常广泛。光纤作为信息传输的载体，其传输距离通常在() m以内。根据不同类型光纤的性能，光纤可分为()芯光纤、长链路、短链路和光纤应用于各类工业产品中。

1、下列说法正确的是()

A.光纤的介质性能是指光纤的光吸收系数和光折射率。

B.用光纤传输的距离的大小与光纤内能含量有关，一般以米为单位，与直径有关；与光波长有关的线称为波长；与光纤的长度有关。

C.通信距离与光纤的损耗大小有关，一般损耗系数为0.7~0.7Ω. m;芯级光纤内的损耗随光纤直径增大；与介质有关；与结构有关；光纤一般可分为芯级和层级两类；光纤一般采用硬芯光纤，其强度较低；纤芯宽度大于300 nm;光纤直径大于100 nm时称毛细线缆；光纤的直径；用长度表示，直径 D,单位为米。

D.使用中对光纤中光波有衰减。故本题选正确。

2、下列关于光纤特性的表述中说法正确的是()

解析：光纤的特性主要包括光纤损耗，光纤温度影响因素，光纤制造工艺以及光纤质量，光纤波导特性，光纤对介质中离子的吸收性能，光纤的辐射特性等。解析：在光通信系统中，光纤是通信介质，其传输距离与光纤的长度、温度有关，光纤使用温度可直接影响光纤性能和使用寿命。因此选 B。解析：长链路光纤以其独特的性能满足各种传输距离要求，可以用于长距离通信。短链路光纤传输距离通常为1000 m左右，但对于长距离光纤来说，由于其损耗比较大，所以其使用寿命较短，因此往往不作为首选的光纤类型之初就是使用光纤做长链路，而短链路则更多被应用于工业产品中；光纤在高温下熔融还可形成熔接纤维及光纤连接体等。因此选项 DD错误。

3、根据制作工艺及其特征可将光纤分为芯线光纤、短纤线光纤和中纤线光纤。

解析：芯线光纤由三根直径为0.1~0.001 mm的单芯光缆（芯线）和芯双芯光纤（芯线）组成。短纤线光纤是以单芯为基础制作的单模光纤，其光纤的长度一般为() m–() m.由于其制作工艺的不同，光纤可以被分成芯线光纤、短纤线光纤和中纤线光纤，其中芯线光纤又分为()芯和长链路两种形式。"芯"指的是其中的一根芯细导线与另一根芯线在光纤前端分别相连，在中纤线光纤两端都装有光放大元件（如光纤放大器),并将光信号转换成电信号，因此叫做"光纤"。短纤线光纤和中纤线光纤的工作原理不同之处在于：短纤线光纤是由一定长度的单模光纤缠绕制成的光缆，在制作工艺上，芯线光纤具有更长长更适合于传输；而短纤线光纤又可以分为短纤线光纤、中纤线光纤等；中纤线光纤则可用于在各类工业产品中取代芯线光纤。【分析】答案：解析：中纤线光纤主要用于光纤入户等项目中，用于光纤内传输介质中衰减补偿和损耗控制是目前光纤质量提升比较有效的方法之一。目前中纤线光纤主要用于光纤光缆中，并广泛应用于各工业领域中；光缆是用于传输数字信号的一种特殊光学介质或直接用于光纤制作中的材料或结构称“光预制棒”“拉制”用的材料等主要包括芯线和中纤纱材料等主要是芯线光纤可分为光层、光纤和光棒及光纤光缆和光纤通信终端组成设备所组成的光缆等几种类型光信号载体是光缆。&.

4、为了更好地应用光纤通信技术，下列属于光纤的是()

解析：题干中描述的是光纤。光纤是一种天然的通信介质，在工业领域应用非常广泛。在电信传输领域也有广泛的应用。从光纤的定义来看，光纤可分为芯级光纤和长链路光纤，芯级光纤的主要类型，它是由光纤芯、光纤组件构成的。芯光纤的直径小于0.05μ m,为短距离光纤，它主要用于信号传输；长度为100 m~1000 m的光纤称为长链路，用于光缆传输；长达3000 km 左右的光纤称为短链路，光纤应用于各类工业产品中；由于光纤具有优良性能，所以有广泛应用于各种行业中；用于光纤制造行业，如工业制造的各个领域中；用于工业建筑的保护层使用中等许多都有光纤，而且其在通信中应用广泛；光纤是由两部分组成：长端管和光纤，长端管又分为非对称式两种类型，对称式光纤衍射原理制成，具有对称和非对称结构特点以方便制作和设计应用于产品当中；在工业领域应用广泛；我国根据光纤的用途将光纤分为芯光纤和长链路光纤，芯级光纤又分为短链路光纤等；光纤类型在光纤中使用最广泛的类别有无模光纤和非线性光纤等三种类别，其中光纤有芯级光纤、无模光纤三种类型。其中，芯级光纤又分为单模光纤和多模光纤以及混合光缆等形式；长链路则是用单根光纤制成链路，并可使用不同直径的多根光纤或一根光纤组合成光纤；短链路光纤又称为无功光缆或“光纤光缆”等；此外还有一种称之为长芯光纤等都是光缆类型中目前使用最为广泛和普及采用的传输介质之一，因此本题选择 A选项最为合适人选为 ADSL光纤放大器以及应用于通信行业等。无缆光纤也叫光缆、短棒光纤等是由一根芯级或多根细短纤芯玻璃制成的单模光纤制成。无模光纤简称“包纱”或“包层光纤”等

5、某建筑公司研发了一种新型的光纤收发器“SRC”。

该光纤收发器可将光纤进行双向通信。将其连接到现有的交换机或智能手机上，可以进行远程控制和报警；还可以对现场的建筑设施进行实时监控、维护和管理。该光纤收发器工作时，数据会以光信号的形式被传输到 PC机的控制台上。通过光纤传输数据，该建筑公司实现了网络

数据和通信功能的远程监控与管理系统(SCADA)设备和计算机系统相连接的应用，它既可以进行语音和图像的信息传输，又可以通过设备进行控制和管理，并可以向内部发送一些指令。

光纤通信答案

1.1.光纤通信：以光波为载频，以光纤为传播媒介的通信方式。 2.工作区域：近红外区，波长0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。 3.光纤通信的优点：传输频带宽，通信容量大；损耗低，中继距离远；抗电磁干扰能力强，无串话；保密性好；光纤细，光缆轻；资源丰富，节约有色金属和能源；经济效益好； 抗腐蚀、不怕潮湿。 4.光纤通信系统结构图及各部分作用：电端机对来自信源的信号进行处理，如模/数变换、多路复用处理。光发送机吧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。光纤光缆把来自光发送机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。 2.1光纤结构：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。 2.光纤的分类及每类光纤的特点：按光纤中传输的模式数量，分为多模光纤（芯径大，容易注入光功率，可以使用LED 作为光源。但存在模间色散，只能用于短距离传输）和单模光纤（单模光纤只能传输基模，它不存在模间时延差，色散小，这对于高码速长途传输是非常重要的。但是芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合，需要使用半导体激光器LD 激励）。按光纤截面上折射率分布，阶跃型（光纤纤芯及包层的折射率都为一常数，为满足全反射条件，纤芯的折射率高于包层的）和渐变型（减少了模式色散，提高光纤带宽，增加传输距离）。按ITU-T 建议分类，G.652光纤：在1310 nm 工作时，理论色散值为零。在1550 nm 工作时，传输损耗最低。G.653：零色散点从1310 nm 移至1550 nm ，同时1550 nm 处损耗最低。G.654：纤芯纯石英制造，在1550 nm 处衰减最小(仅0.185dB/km)，用于长距离海底传输。G.655：引入微量色散抑制光纤非线性，适于长途传输。 3.制造光纤的两种方法：直接熔化法、汽相氧化法。 4.光纤的两种传输原理方法：波动理论法，射线法。 5.光纤的光学特性：光纤的光学特性有折射率分布、最大入射角、最大理论数值 孔径、模场直径及截止波长等。6.数值孔径的计算：2/122 21max )(n n NA -=?≈21n （D = (n 2 – n 1)/n 1）物理意义：代表光纤的集光能力。 6.模式：每一个βmn 对应于一种能在光线中传输的光场的空间分布，这种空间分布在传输中只有相位的变化，没有形状的改变，始终满足边界条件，这种空间分布称为模式。 分类：TE 模、TM 模、EH mn 模、HE mn 模 7.色散产生的原因：由于不同成分的光信号在光纤中传输时，因其群速度不同，产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。分类：模式、材料、波导色散。 8.光纤损耗的原因：当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小。分类：吸收损耗：组成光纤的材料及其中的杂志对光的吸收作用产生的损耗。散射损耗：在光纤中传输的一部分光由于散射而改变传输方向，从而使一部分光不能到达收端所产生的损耗。辐射损耗：光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲。弯曲后的光纤可以传光，但会使光的传播途径改变。一些传输模变为辐射模，引起能量的泄漏导致的损耗。连接损耗：由于进行光纤接续时端面不平整或光纤位置未对准等原因造成接头处出现损耗。 9.非线性效应的分类：非线性受激散射、折射率扰动。 10.单模光纤的性能指标：衰减系数、色度色散系数、零色散波长、零色散斜率。

光纤通信课后答案

第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。答：（1）模式色散：在 多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导 色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光

纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。 *、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。 引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。 引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。 色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。

《光纤通信》课后习题答案

第一章 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。 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，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？ 解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。 根据题意，求得在1.55μm的光载波下，数字通信系统的比特率为1.935Gb/s，则能传输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，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性； （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非常有规律，而净负荷与网络是同步的，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

光纤通信课后习题答案

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、电压一电流驱动电路和光源组件组成。光源组件包括光源、光源一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。电压一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。光源一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）、光纤一光检波器耦合器、光 检测器和电流一电压转换器。 光检测器将光信号转化为电流信号。常用的器件有PIN和APD然后再通过电流一电压转换器，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。 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，试问在5GHz的微波载波和1.55卩m的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道 解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率 为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。 根据题意，求得在1.55卩 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，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性； （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非常有规律，而净负荷与网络是同步的，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,减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性； (3)由于采用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

光纤通信课后习题解答-第2章习题参考答案

第二章 光纤和光缆 1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？ 答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。 2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G .651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 （2）阶跃型光纤的折射率分布 () 2 1?? ?≥<=a r n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121? ????≥

光纤通信课后第2章习题答案

第2章 复习思考题 参考答案 2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理 答：现以渐变多模光纤为例，说明多模光纤传光的原理。我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成，如图2.1.2（a ）所示，而且 >>>c b a n n n 。使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ，然后到达光纤轴线上的O'点。而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab)，因此不能发生全反射，而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。如果n b 适当且小于n a ，光线2就可以到达b 和c 界面的B'点，它正好在A 点的上方（OO'线的中点）。假如选择n c 适当且比n b 小，使光线2在B '发生全反射，即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ，就可以确保光线1和2通过O'。那么，它们是否同时到达O'呢？由于n a >n b ，所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快，尽管它传输得路经比较长，也能够赶上光线1，所以几乎同时到达O'点。这种渐变多模光纤的传光原理，相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜，把光线局限在波导中传输，如图2.1.1（b ）所示。 图2.1.2 渐变（GI ）多模光纤减小模间色散的原理 2-2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型 答：作为信息传输波导，实用光纤有两种基本类型，即多模光纤和单模光纤。当光纤的芯径很小时，光纤只允许与光纤轴线一致的光线通过，即只允许通过一个基模。只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。用导波理论解释单模光纤传输的条件是，当归一化波导参数（也叫归一化芯径）405.2

光纤通信第二版课后答案柳春锋

光纤通信第二版课后答案柳春锋 对于通信行业，相信大家都不陌生，光纤光缆的传输效果是非常的好的。它不仅能把电信号转换为光波，还可以传送信息给计算机等设备。那么，光纤光缆能够传输数据吗？答案是 C。 一、答案解析 光缆是用一种透明的、纤芯由玻璃或聚乙烯材料制成的一种复合式通信载体。光纤光缆传输数据时，是将电信号转换为光信息，在介质中形成连续波进行信息传输；而把光信息再转换为电信息则是光纤通信中的一个重要应用。通常情况下，数据和电之间是没有隔开的。因此，信息传送时是不需要电火花的，而需要将光信息转变为电信息来进行传送。如图3所示。 1、按功能分类 光缆按功能分为光纤通信光缆和光电转换光缆。光纤通信光缆可分为两大类：波分复用型(SFC)、非波分复用型(NRC)及多模光纤光缆。一种是在光纤中注入石英玻璃和金属离子的混合体中引入的光纤复合体，使之形成光纤通信光缆；另一种是将这种光纤用特殊的制作工艺制成后再加入玻璃或聚乙烯材料制成的复合式光纤或超高分子光纤；另一种是用无源的半导体材料制成的光纤或用玻璃作为绝缘体，其在光波段与带电粒子进行辐射而不能发出光，这种光纤又叫单芯光纤；还有的光纤通信缆芯由玻璃制成；最常见的是玻璃光纤通信光缆，如图4所示。(a)一种光纤，由于光纤的本质，光纤作为光纤通信系统（光纤通信）核心元件之一，同时又是一个复杂而庞大的系统；光纤和光缆组成！光纤光缆具有耐火性能好的特点，使用寿命长，可靠性好；又可以进行远距离传输；可根据实际情况，灵活应用光纤光缆，可根据不同的使用要求，使用不同材料，制造不同性能的光缆产品等因素来确定不同规模和规格的光纤光缆之间，又可以根据其功能来划分为光缆和无源光缆两大类。 2、按安装方式分类 按安装方式，可以分为直埋式和波分多址光缆。直埋式光缆是将光纤埋在地下，不用接地就能使用。一般采用普通硅胶光缆作为干线光缆及数据通信系统的网络传输干线光纤。光缆的特点是具有绝缘、强度高、重量轻（一般小于600 kg)及安装方便等优点；目前用于传输的光纤也大多采用此类结构和技术。预制棒是用直径为8~10μ m的圆棒制成一个光纤预制棒，长度通常为1~2 m,用直径小于0.5 mm的塑料制成，将预制棒插入光纤中，当传输到需要传输的目标时，塑料芯棒和玻璃芯棒就会相互缠绕；当两个纤芯在一起时又可彼此分离起来，形成一个独立的系统；还可通过两个分支之间相互交织排列，使其在电弧条件下连续传输数据；最后再通过光纤到达另一个节点上。这种方式可以使传输距离得到延长，提高了传输速率；也可以使数据传输量大大增加（减少）。 3、按制造工艺分类 按制造工艺可分为：预制式、固定式和分布式光缆。预制式光缆主要用于局域网中，如某通信网络、地市等；固定式光缆主要用于固定或半固定通信线路中，如在通信线路上铺设光缆时不需要人工调整光纤与光缆的距离；而小型光纤是用于城市宽带中传输语音或数据信息的通讯光缆。光纤由玻璃纤维制成（玻璃纤维）或聚乙烯(PE)的光纤光缆；不具有光纤与光传输特性的单模光纤和多模光纤；不具备光纤所具备特性的新型非定向光纤光缆。如光纤与光缆不同就其制造工艺来看：传统的预制式光缆是一种采用热塑性弹性体(TPU)树脂和聚酯复合而成的光缆；传统的光缆是将树脂直接挤出成型和热塑性处理等过程；其在制造过程中没有进行高温加热加工所以被称为是无菌操作过程；而热塑性弹性体(Polyverse Chronicles)是一种热塑性树脂和热成型塑料，它们主要由一组或多组分固性物质组成，在加热或冷却时变硬变形或熔融并凝固形成多孔结构而具有弹性及各种形状（包括不规则）变化过程，并最终形成光缆骨架的材料。如聚丙烯、聚氯乙烯复合材料或聚乙烯塑料预制缆其主要性能指标如下:1.产品密度：大于5 kg/m 1;2.电绝缘性：具有良好的电绝缘性和耐磨性；耐冲击；绝缘和耐油等性质；绝缘电阻大于等于1000兆

《光纤通信》第3章课后习题答案

1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。 解：波长为1m λμ=的光子能量为 834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J m λ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为 346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯ 346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯ 2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。 解：光子数为 348 4441660.14 6.6310310101010 3.98100.710 c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计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 348 2161 6.6310310 3.98100.510 c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．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？

答：阈值增益为 1211ln 2th G L r r α=+ 其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。当激光器 的增益th G G ≥时，才能有激光放出。（详细推导请看补充题1、2） 7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？ 证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=- ∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一 定时，λ∆与2λ成正比。 8．试画出APD 雪崩二极管结构示意图，并指出高场区及耗尽 层的范围。 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 +是P 型重掺杂），然后在高阻区进行P 型扩散或电离 掺杂（叫π层），最后一层是一个N +（N +是N 型重掺杂）层。 高场区是P 区，耗尽区是P π区。 9．一个GaAsPIN 光电二极管平均每三个入射光子产生一个电子空穴对。假设所以的电子都被收集，那么 （1）计算该器件的量子效率； （2）在0.8m μ波段接收功率是710W -，计算平均是输出光电流； （3）计算波长，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 λ。 解：（1）量子效率为1/30.33η== （2）由量子效率//p p in in I e I hv P hv P e η==⋅得到

光纤通信课后习题答案

光纤通信课后答案 1-1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出 答：1966年7月英籍华人高锟提出用光导纤维可进行通信。 1-2 光纤通信有哪些优点 光纤通信具有许多独特的优点，他们是： 1. 频带宽、传输容量大； 2. 损耗小、中继距离长； 3. 重量轻、体积小； 4. 抗电磁干扰性能好； 5. 泄漏小、保密性好； 6．节约金属材料，有利于资源合理使用。 1-3 简述通信网络的分层结构 构成通信网络的基础设施可用图，但是也可以提供全光端对端透明连接。在光层中传输的网络功能，如分插复用（ADM ）、交叉连接、信号存储以及业务调度均在光层中完成。 图1.1.3 通信网络的分层结构 1-4 比较光在空气和光纤中传输的速度，哪个传输得快 答：当光通过比真空密度大的光纤时，其传播速度要减慢，如图，减慢的程度与介质折射率n 成反比。 图1.2.3 光通过密度大的介质时传播速度要减慢 1-5 简述抗反射膜的工作原理。 答：当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来，除增加耦合损耗外，还会对系统产生不利的影响，为此需要在器件表面镀一层电介质材料，以便减少反射，如图，空气折射率11=n ，器件材料是硅，5.33=n ，电介质材料选用43N S i ，其折射率9.12≈n ，在空气和硅器件折射率之间。当入射光到达空气和抗反射膜界面时，标记为A 的一些光被反射回来，因为它是外反射，所以反射光与入射光相比有180o 的相位变化。该光波在电介质材料中传播，当到达抗反射膜和器件界面时，除大部分光进入器件外，一些光又被反射回来， 标记为B 。因为23n n >，还是外反射，B 光仍有180o 的相位变化，而且当它从抗反射膜出 来时，已经受了2d 距离的传输延迟，d 为抗反射膜的厚度。其相位差为()d k c 2，这里c k 是电介质材料的波矢量，并且c c π2=k ，式中c λ是光在电介质材料抗反射膜中的波长。因为2c n λλ=，这里λ是自由空间波长，反射光A 和B 间的相位差是 ()()d n 2 π22λφ=? （ 为了减少反射光，光波A 和B 必须相消干涉，这就要求两者的相位差必须为 π 或者 π 的奇数倍，于是 π2π22m d n =??? ??λ 或 ??? ? ??=??? ??=244n m m d c λλ ???= 5 ,3 ,1m （ 于是要求镀膜的厚度必须是四分之一镀膜介质波长的奇数倍。 图1.3.6 镀抗反射膜以减少反射光强度

光纤通信第二版 课后答案

光纤通信第二版课后答案 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。 3.简述WDM的概念。 答:波分复用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,一起注入到同一根光纤中进行传输。

光纤技术及应用第二版课后答案

光纤技术及应用第二版课后答案 以下哪类光纤需要测试22米截止波长 [单选题] * A：G652D B:G652B C:G657A1 D:G654E(正确答案) 22米用专用装置绕多少圈 [单选题] * A:25(正确答案) B:26 C:27 D:28 截止波长测试方法： [单选题] * A:散射法 B:前向散射法 C:后向散射法 D:传输功率法(正确答案) 22米测试时光纤沿在工作台面上需绕（）cm大圈 [单选题] * A:20 B:25

D:28(正确答案) 主界面输入测试命令（），确定进入测试 [单选题] * A:AOF(正确答案) B:tglassp C:speccut D:Wavausi 测试中输入光纤长度，输入（）m长度 [单选题] * A:2 B:1 C:22(正确答案) D:1000 测试中按（）键盘，调节清晰度 [单选题] * A:F3 B:F8(正确答案) C:F1 D:F5 测试中按（）键盘，调节端面左右 [单选题] * A:F3 B:F6(正确答案) C:F1

测试中按（）键盘，调节端面上下 [单选题] * A:F4 B:F7(正确答案) C:F2 D:F6 测试中若屏幕上没有图像显示，按（）键盘，CENTER IN（自动搜索输入端端面） [单选题] * A:F4(正确答案) B:F7 C:F2 D:F6 测试中目视检查光纤端面处理质量，如光纤端面需圆整无裂痕、无黑色缺陷点。[判断题] * 对(正确答案) 错 测试过程中无需注意观察条码信息有无异常。 [判断题] * 对 错(正确答案) 绕一个28cm的小圈必须贴合轨道绕 [判断题] *

光纤通信课后习题参考答案

光纤通信课后习题答案 第一章习题参考答案 1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？ 答：第一根光纤大约是1950年出现的。传输损耗高达1000dB/km 左右。 2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。 答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。 系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。 中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。 3、光纤通信有哪些优缺点？ 答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。 第二章 光纤和光缆 1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？ 答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。 2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 （2）阶跃型光纤的折射率分布 () 2 1 ⎩⎨ ⎧≥<=a r n a r n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪ ⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=a r n a r a r n r n c m α

大学三年级《光纤通信(第二版)》考试试题A卷及答案

2019-2020年中央广播电视大学三年级期末考试试卷 《光纤通信（第二版）》考试试题A 卷及答案 1、一光电二极管，当λ=1.3μm 时，响应度为0.6 A/w ，计算它的量子效率。 2、如果激光器在λ=0.5μm 上工作，输出1 w 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。 3、光与物质间的互作用过程有哪些? 4、什么是粒子数反转?什么情况下能实现光放大？ 5、什么是激光器的阈值条件? 6、 由表达式E=hc/λ说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽在长波长中会变得更宽些。 7、什么是雪崩倍增效应? 8、设PIN 光电二极管的量子效率为80％，计算在1.3m μ和1.55m μ波长时的响应度，并说明为什么在1.55m μ处光电二极管比较灵敏。 9、光检测过程中都有哪些噪声？ 9、激光器(LD)产生弛张振荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是

什么？应如何消除这两种现象的产生? 11、LD为什么能够产生码型效应?其危害及消除办法是什么？ 12、在LD的驱动电路里，为什么要设置功率自动控制电路APC?功率自动控制实际是控制LD的哪几个参数？ 13、在LD的驱动电路里，为什么要设定温度自动控制电路?具体措施是什么?控制电路实际控制的是哪几个参数？ 14、光接收机的前置放大器选择FET或BJT的依据是什么？ 15、为什么光接收机的前置放大器多采用跨组型? 16、在数字光接收机中，设置均衡滤波网络的目的是什么？ 17、在数字光接收机中，为什么要设置AGC电路? 18、数字光接收机量子极限的含义是什么？ 19、已测得某数字光接收机的灵敏度为10 pw，求对应的dBm值。 20、在数字光纤通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素？

光纤通信第二版课后答案顾畹仪.docx

光纤通信第二版课后答案顾畹仪 【篇一：光纤通信系统中常用的调制方法】 txt> 一．光纤通信概况 1. 发展 1966 年，美籍华人高锟(c.k.kao) 和霍克哈姆(c.a.hockham) 发表论文，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970 年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20db ／km 的光纤，光纤通信时代由此开始。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980 年到2000 年增加了近一万倍，传输速度在过去的10 年中大约提高了100 倍。 2. 基本组成光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成，具体如下图所示 二．光调制与解调 1. 基本概念类似于电通信中对高频载波的调制与解调，在光通信中叶对光信号进行调制与解调。不管是模拟系统还是数字系统，输入到光发射机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由接收机通过解调把光信号转换为电信号。 2. 常用的调制方式根据调制和光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两类。直接调制方法是把要传送的信息转变为电信号注入ld 或led ，从而 获得相应的光信号，是采用电源调制的方法。 间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，有电光调制、磁光调制、声光调制、电吸收效应和共振吸收效应等。本文将详细介绍现在常用的是电光调制和声光调制两种。 三、调制方式的详细介绍 1. 直接调制 (1)调制原理 直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小来 改变激光器输出光波的强弱。传统的pdh 和2.5gbit/s 速率以下的sdh 系统使用的led 或ld 光源基本上采用的都是这种调制方式。 （2）优缺点 a. 优点：结构简单、损耗小、成本低。

光纤通信课后习题解答光放大器参考题答案

第七章光放大器 复习考虑题答案 1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？ 答：〔1〕利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，可以大幅度延长系统传输间隔。 （2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低本钱放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。 （3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网效劳用户增加，效劳半径扩大。 （4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大间隔的电再生段传输。 （5）光放大器在将来的光网络中必将发现越来越多的新用途。 2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？ 答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。 （1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的鼓励下，可以对光信号进展放大的一种放大器。 （2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。 〔3〕半导体激光放大器，其构造大体上与激光二极管〔Laser Diode，LD〕一样。假设在法布里－派罗腔〔Fabry-Perot cavity，F-P〕两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜那么形成行波型光放大器。半导体光放大器就是行波光放大器。 3．光放大器有哪些重要参数？ 答：光放大器参数主要有〔1〕增益；〔2〕增益带宽；〔3〕饱和输出光功率；〔4〕噪声指数。 4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。 答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的根本工作原理。只是掺杂光纤放大器细长的纤形构造使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。 5．EDFA有哪些优缺点？ 答：EDFA之所以得到迅速的开展，源于它的一系列优点： 〔1〕工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。 〔2〕耦合效率高。因为是光纤型放大器，易于与光纤耦合连接，也可用熔接技术与传输光纤熔接在一起，损耗可降至0.1dB，这样的熔接反射损耗也很小，不易自激。 〔3〕能量转换效率高。激光工作物质集中在光纤芯子，且集中在光纤芯子中的近轴部分，而信号光和泵浦光也是在近轴部分最强，这使得光与物质作用很充分。 〔4〕增益高，噪声低。输出功率大，增益可达40dB，输出功率在单向泵浦时可达14dBm，双向泵浦时可达17dBm，甚至可达20dBm，充分泵浦时，噪声系数可低至3~4dB，串话也很小。 〔5〕增益特性不敏感。首先是EDFA增益对温度不敏感，在100 C内增益特性保持稳定，另外，增益也与偏振无关。

(整理)光纤通信思考题答案.

1-1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出 答：1966年7月英籍华人高锟提出用光导纤维可进行通信。 1-2 光纤通信有哪些优点 光纤通信具有许多独特的优点，他们是： 1. 频带宽、传输容量大； 2. 损耗小、中继距离长； 3. 重量轻、体积小； 4. 抗电磁干扰性能好； 5. 泄漏小、保密性好； 6．节约金属材料，有利于资源合理使用。 第2章 复习思考题 参考答案 2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理 答：现以渐变多模光纤为例，说明多模光纤传光的原理。我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成，如图2.1.2（a ）所示，而且 >>>c b a n n n 。使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ，然后到达光纤轴线上的O'点。而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab)，因此不能发生全反射，而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。如果n b 适当且小于n a ，光线2就可以到达b 和c 界面的B'点，它正好在A 点的上方（OO'线的中点）。假如选择n c 适当且比n b 小，使光线2在B '发生全反射，即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ，就可以确保光线1和2通过O'。那么，它们是否同时到达O'呢？由于n a >n b ，所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快，尽管它传输得路经比较长，也能够赶上光线1，所以几乎同时到达O'点。这种渐变多模光纤的传光原理，相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜，把光线局限在波导中传输，如图2.1.1（b ）所示。 图2.1.2 渐变（GI ）多模光纤减小模间色散的原理 2-2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型 答：作为信息传输波导，实用光纤有两种基本类型，即多模光纤和单模光纤。当光纤的