光纤通信第2版刘增基参考解析2.docVIP

光纤通信的优缺点各是什么？ 优点：（1）容许频带很宽，传输容量很大。（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小。（3） 重量轻，体积小。（4）抗电磁干扰性能好（5）泄露小，必威体育官网网址性能好。（6）节约金属材料，有利于资源合理利用。缺点：( 1 ）有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。( 2 ）光纤的机械强度差，为了提高强度，实际使用时要构成包声多条光纤的光缆，光统中要有加强件和保护套。( 3 ）不能传送电力．有时需要为远处的接口或再生的设备提供电能，光纤显然不能胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线．（4）光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。 1-2 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答 光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。发射机又分为电发射机和光发射机。相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。电发射机的作又分为电发射机和光发射机。电发射机的作用是将信（息）源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等，光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用藕合技术把光信号最大限度地注人光纤线路．光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数（如光的强度）．光纤线路把来自于光发射机的光信，能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机．光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体， 接失和连接器是不可缺少的器件．光接收机把从光线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号．光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机换，包括码型反变换和多路分接等．1-4 简述未来光网络的发展趁势及关键技术。答 未来光网络发展趁于智能化、全光化。其关健技术包括：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、WDM复用技术和全光网络技术。 1-5 光网络的优点是什么？ （1）可以极大地极高光纤的传输容量和结点的吞吐量，以适应未来宽带（高速）发展的要求。（2）光交叉连接器（OXC）和光分插复用器（OADM）对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种业务和多种通信模式的、透明的光传送平台。（3）以波分复用和波长选路为基础，可以实现网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高强度灵活性和生存性的光传送网。 光网状网具有可重构性、可扩展性、透明性、兼容性、完整性和生存性等优点，是目前光纤通信领域的研究热点和前沿。 2-1 均匀光纤芯与包层的折射率分别为:n1=1.50，n2=1.45,试计算： (1) 光纤芯与包层的相对折射率差△为多少? (2) 光纤的数值孔径NA为多少? (3) 在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差为多少? 解（1）由纤芯和包层的相对折射率差=（n1-n2）/n1得到 （2） （3） 2-4 目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长：，，？ 答 ，，附近是光纤传输损耗较小或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为2~3dB/km、0.5dB/km、0.2dB/km，而且在这些波段目前有成熟的光器件（光源、光检测器等）。 2-5 光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展? 答 长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。 （1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度。（2）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长增大，损耗呈下降趋势，且在1.55处有最低损耗值；而且1.31和1.55处的色散很小。故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55。 2-6 光纤色散产生的原因及其危害是什么? 答 光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。 光纤色散对光纤传输系统的危害有：若信号是模拟调制的，色散将限制带宽；若信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率（容量）。 2-7 光纤损耗产生的原因及其危害是什么? 答 光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收的。散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。 2-14 考虑10 km长，NA=0.30的多模阶跃折射率光纤。如果纤芯折射率为1.450，计算光纤带宽。 解 10 km光纤产生的时间延迟(即脉冲展宽)为 则 即该10 km光纤的带宽。 2-23 某光纤在1300 nm波长处的损耗为0.6 dB/k