光纤作业及答案要点
光纤通信基础练习题库与参考答案

光纤通信基础练习题库与参考答案一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、光通信是利用了光信号在光导纤维中传播的()原理A、反射B、折射C、全反射D、衍射正确答案:C2、通信管理类指标是指用以反映通信运行管理及()管理的情况,包括检修计划完成情况、机构和人员、科技等方面的统计指标。
A、网络B、专业C、业务D、设备正确答案:B3、以太网中,是根据()地址来区分不同的设备的A、IP地址B、MAC地址C、IPX地址D、LLC地址正确答案:B4、光纤连接器的插入损耗应小于或等于()。
A、0.1dBB、0.2dBC、0.3dBD、0.5dB正确答案:B5、工程管理部门(单位)应在通信设备启动接入系统()个月前将通信设备的配置资料、业务需求和通信通道开通设计方案报送调度部门通信专业A、三B、二C、一D、四正确答案:A6、验电时,应戴(),并有专人监护。
A、皮手套B、棉手套C、导电手套D、绝缘手套正确答案:D7、操作中发生疑问时,应()。
A、更改操作票后继续操作B、解除闭锁装置后继续操作C、继续操作D、立即停止操作正确答案:D8、数据加密的目的不包括()。
A、防止机密信息泄漏B、验证接收到的数据的完整性C、确定信息在传输过场中是否被窃听D、证实信息源的真实性正确答案:C9、通信资源管理系统目前设计置于()。
A、管理信息区B、安全生产I区C、安全生产II区D、安全生产III区正确答案:D10、运维单位接到资源回收通知后,应及时(),恢复通信资源的可使用状态,并将结果反馈至通信资源管理单位A、通知用户自行拆除通信网络至使用单位的链接即可B、拆除物理链接,保留逻辑链接,方便日后重新利用C、拆除通信网络内部的物理和逻辑连接D、拆除逻辑连接,保留物理连接,方便日后重新利用正确答案:C11、电力二次系统包括自动化、()、安全自动、继电保护。
A、调度B、方式D、输电正确答案:C12、电压等级为220kV的设备不停电时的安全距离是()。
光纤通信习题及答案

五、问答(共2题,第1题8分,第2题10分,共18分)
1、阐释WDM的概念,什么是CWDM,什么是DWDM,并写出WDM中的两种重要器件。
WDM,波分复用是指将两种或者多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号,在发射端经复用器汇合,并将其耦合到同一根光纤中进行传输,在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离,然后由光接收机做进一步的处理,使原信号复原。CWDM,粗波分复用系统,是最早的WDM技术,它指1310/1550nm两波长系统,之间波长间隔达两百多纳米。DWDM是密集波分复用系统,是一种波长间隔更紧密的WDM系统。现在的WDM通道间隔只有0,8-2nm,甚至小于0.8nm。WDM中最重要的两种器件分别是光分叉复用设备OADM和光分叉复用器OXC。
定位:将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程,它通过支路单元指针(TU PTR)或管理单元指针(AU PTR)的功能来实现
复用:将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道(TU-12(×3)->TUG(×7)->TUG-3(×3)->VC-4)或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程(AU-4(×1)->AUG(×N)->STM-N)
(a)二纤单向通道倒换环
当BC光缆段的光纤同时被切断,注意此时网元支路板的并发功能没有改变,也就是此时S1环和P1环上的业务还是一样的。如图(b)所示。
(b)二纤单向通道倒换环
网元A到网元C的业务由网元A的支路板并发到S1和P1光纤上,其中S1业务经光纤由网元D穿通传至网元C,P1光纤的业务经网元B穿通,由于B—C间光缆断,所以光纤P1上的业务无法传到网元C,不过由于网元C默认选收主环S1上的业务,这时网元A到网C的业务并未中断,网元C的支路板不进行保护倒换。网元C的支路板将到网元A的业务并发到S1环和P1环上,其中P1环上的C到A业务经网元D穿通传到网元A,S1环上的C到A业务,由于B—C间光纤断所以无法传到网元A,网元A默认是选收主环S1上的业务,此时由于S1环上的C→A的业务传不过来,这时网元A的支路板就会收到S1环上TU-AIS告警信号。网元A的支路板收到S1光纤上的TU-AIS告警后,立即切换到选收备环P1光纤上的C到A的业务,于是C→A的业务得以恢复,完成环上业务的通道保护,此时网元A的支路板处于通道保护倒换状态——切换到选收备环方式。
光网络作业 答案修订版

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,光接收机的最大输入光功率和之比。
最小输入光功率标准答案: C光接收机的____是指在保证系统误码标准要求下,光接收机的最大输入光功率与最低输入光功率之差,其单位为。
接收灵敏度,dB标准答案: D光发射机的消光比,一般要求小于或等于_______。
10%标准答案: B在光接收机中自动增益控制电路的输入信号取自_____的输出信号。
均衡器标准答案: D在光发射端机中_____功能框是实现信号的衰减补偿和均衡处理功能的。
均衡放大标准答案: A在光接收端机中与光电检测器直接相连的是______ 。
前置放大器标准答案: B前置放大器是指与________紧紧相连接的器件。
光电检测器标准答案: D为了避免在传送的信号码流中存在长“0”和长“1”的现象,所采取的解决方案是______。
扰码标准答案: B由于RZ码的频谱中存在所传输数据信号的_______分量,因此在光接收机中可使用RC电路进行____,再通过一个非门,将所接收的NRZ转换为RZ码时钟频率,微分标准答案: CNRZ码的功率谱中不包含_____成分。
时钟频率标准答案: D在光纤通信系统中,若入纤功率过大,会使光纤工作在_______状态。
非线性标准答案: B根据调制信号的性质不同,内调制又分为_____和_____调制。
模拟、数字标准答案: C渐变型光纤的最佳折射指数分布是指____型折射指数分布。
平方标准答案: D零色散光纤是指工作波长为____nm的单模光纤,可获得最小的衰减特性和_____特性。
1550,色散标准答案: A光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、_____μm。
1.55标准答案: CEDFA在光纤通信系统中的应用之一是_______ 。
前置放大器标准答案: A_____是从光子和电子转换关系上来描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
标准答案: AAPD是利用______来完成光电转换功能的一种器件,它具有______ 作用。
西北工业大学_光纤通信作业答案

答案第一章:光纤通信1、什么是光纤通信?光纤通信及系统的组成光纤通信使用光导纤维作为传输光波信号的通信方式。
光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
2、什么事光通信光通信就是以光波为载波的通信。
3、光纤通信的优点?①传输频带宽,通信容量大。
②传输衰减小,传输距离长。
③抗电磁干扰,传输质量好。
④体积小、重量轻、便于施工。
⑤原材料丰富,节约有色金属,有利于环保4、光纤通信的工作波长?光源:近红外区波长:0.8—1.8μm频率:167—375THz5、WDM是指什么?DWDM指什么?WDM:波分复用DWDM:密集波分复用6、光纤从材料上可以分为哪几种?从材料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种?常见的插针端面有哪几种?PC、APC、SPC(球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触)8、按缆芯结构分,光缆分为哪几种?层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光线的制造分哪几个步骤?I 材料准备与提纯II 制棒III 拉丝、涂覆IV 塑套其中制棒分为:(1)MCVD改进的化学气相沉淀法(2)PCVD等离子化学气相沉淀法10、按材料光纤分几种?同611、无源器件的种类连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章:光纤通信的物理学基础1、通过哪些现象可以证明光具有波动性?光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明2、什么叫光电效应?光电效应具有哪些试验规律?由于光的照射使电子从金属中溢出的现象称为光电效应⑴ 每种金属都有一个确定的截止频率γ0,当入射光的频率低于γ0 时,不论入射光多强,照射时间多长,都不能从金属中释放出电子。
⑵ 对于频率高于γ0的入射光,从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关,只与光的频率有关。
频率越高释放出的电子的动能就越大。
⑶ 对于频率高于γ0的入射光,即使入射光非常微弱,照射后也能立即释放出电子。
光纤系统作业参考答案

光纤系统作业参考答案第⼀章作业1、光纤通信与电通信有什么不同?在光纤通信中起主导作⽤的部件是什么?光纤通信,就是⽤光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的⼀种通信⽅式。
起主导作⽤的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗⼝是在哪个波段?其损耗值各为多少?850nm 3db/km ;1310nm 0.4db/km;1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点?(1)频带宽,通信容量⼤(2)损耗低,中继距离长(3)抗电磁⼲扰(4)⽆窜⾳⼲扰,保密性好(5)光纤线径细,重量轻,柔软(6)光纤原材料丰富,⽤光纤可节约⾦属材料(7)耐腐蚀,抗辐射,能源消耗⼩4、PDH和SDH各表⽰什么?其速率等级标准是什么?PDH表⽰准同步数字序列,即在低端基群采⽤同步,⾼次群复⽤采⽤异步,SDH表⽰同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准:STM-1:155.520Mbit/s STM-4:622.080 Mbit/s STM-16:2.5 Gbit/s STM-64:10 Gbit/s5、图⽰光纤通信系统,解释系统基本结构。
输⼊输出光发送机通信信道光接收机光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含⼀些互连与光信号处理部件,如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么?光纤由哪⼏部分构成?各起什么作⽤?SiO2;芯区、包层、图层;芯区:提⾼折射率,光传输通道;包层:降低折射率,将光信号封闭在纤芯内,并保护纤芯;图层:提⾼机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系?单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径⼀般分别为多少?纤芯折射率较⾼,包层折射率较⼩单模光纤纤芯直径:2a=8µm~12µm,包层直径:2b=125µm;多模光纤纤芯直径:2a=50µm,包层直径:2b=125µm。
光纤活动连接器作业指导书

光纤活动连接器作业指导书
一、引言
二、光纤活动连接器的组成部分
1.连接插芯是连接光纤的关键部分,通常由陶瓷或者金属制成;
2.插入套管是连接插芯和外壳的重要部分,保护连接插芯同时确保插芯能够自由插入;
3.外壳是连接器的外部保护部分,通常由塑料或者金属制成。
三、光纤活动连接器的使用方法
1.准备工作
a)检查光纤连接器的外观是否完好无损;
b)清洁光纤连接器的连接面,以确保连接质量;
c)确保连接光纤的两端长度相等。
2.插入与拔出
a)斜插法:将连接器以45度角插入插孔,插入到底部后再慢慢将连接器转为水平方向;
b)斜拔法:将光纤连接器以45度角拔出插孔,避免受力过大;
c)确保插入和拔出动作平滑,避免对光纤连接造成损伤。
3.测试与检查
a)使用光纤测试仪进行光信号的检测,确保连接质量良好;
b)检查连接器的外观是否干净,无损伤。
四、光纤活动连接器的注意事项
1.避免连接插芯与外壳相碰撞,以防损坏连接器;
2.注意防尘,避免灰尘进入连接器,影响连接质量;
3.注意温度和湿度的变化,避免过高或过低的环境对连接器造成损害;
4.当连接器长时间不使用时,应将其保护好,避免外界因素的侵害;
5.定期对连接器进行清洁和维护,以确保连接质量。
五、结尾内容
编写人:(姓名)
日期:(日期)。
光纤光学作业精选全文

可编辑修改精选全文完整版Homework 11. 用射线方程求出各向同性介质中光线轨迹。
解:由射线方程 对于各向同性介质,n 是一个常数,即其轨迹函数表明光线在各向同性介质中传输时轨迹是直线。
2. 导出折射率平方律分布的渐变型光纤射线方程,并求其光纤中光线轨迹。
解:由射线方程:由于光纤折射率仅以径向变化,沿圆周方向和z 轴方向不变, 与z 无关,与径向r 有关,所以由折射率平方律分布型函数:通解为:3. 从麦克斯韦方程组出发,导出磁场的波动方程。
)()(r n dz rd n dz d ∇=⇒=0)(dz r d n dz d C dz r d n = bz nC r += )()(r n dz r d n dz d ∇=drdn r n ˆ=∇⇒=dr dn r dz r d n ˆ22 r drdn n dz r d ˆ122= r an dr dna r n n 2])(1[2020∆-=⇒∆-=∆⋅-=∴20222a n r n dz rd )2()2()(21z aCos C z a Sin C z r ∆+∆=4. 计算突变型多模光纤中最大时延。
Homework 21.证明(说明)光波导中不可能存在TEM模。
2.什么是TE、TM模式?什么是HE、EH模式?它们与本征值方程的关系是什么?3.简述u,w,V的定义及物理意义。
homework 31.一光纤的纤芯折射率为1.52,包层折射率为1.45,则其数值孔径为多少?2. 对于芯径为8um的阶跃折射率单模光纤,纤芯折射率为1.5,包层折射率为1.495,截止波长为多少?3. 衰减为0.3dB/km,长为100km的光纤,在输出端得到的光占输入光能的百分比为多少?Homework 41.简述色度色散,模间色散和偏振模色散的概念。
(请看ppt)2.简述光纤损耗的机制。
3.说明利用材料色散与波导色散制作色散位移光纤的原理。
答:对于石英系光纤,其材料色散()在=1.3um附近为零,在<1.3um时材料色散为正,在大于1.3um时,材料色散为负。
光纤通信习题及答案

一、填空题(每空1.5分,共24分)1.现代光纤通信系统的三个传输窗口分别为、、。
2.光纤由、包层与三层构成;按照传输模式按数量的多少来分,可分为单模光纤和。
3.光纤通信中用到的光源有和两种。
4.SDH传输系统每秒传送8000帧STM-4帧,则该系统的传送速率为。
5.激光振荡器必须包括增益介质、、和。
6.G.653是光纤,G.654是光纤。
7.施工中光缆允许弯曲半径大于等于其外径倍8.光缆代号GYFLT53-12T50/125(1208)C,则此光缆包含条光纤,光纤芯径是,是加强件光缆二、选择题(每题2分,共18分)1.光隔离器的作用是( )A.调节光信号的功率大小B.保证光信号只能正向传输C.分离同向传输的各路光信号D.将光纤中传输的监控信号隔离开2.映射是指( )A.支路信号装入C的过程B. VC和TU指针构成TU的过程C. 支路信号适配装入VC的过程D.N个STM-1同步复用进STM-N的过程3.光缆代号GYFLT53-12A150/125(1208)C,则纤芯/包层直径及工作窗口分别是()。
A.50/125 0.85umB.150/125 1.31umC.25/120 0.85umD.50/125 1.31um4.下面( )光纤跳线接头为带螺纹的金属接头。
A. STB. SCC. FCD. LC5.SOH中用来识别帧的起始位置的字节是()。
A. A1、A2B.B1、B2C. C1、C2D. J06.终端复用器之间的信道称为( )。
A.复用段 B.再生段 C.通道 D.保护段7.相邻两个指针调整事件间隔至少为多少针()A.无要求 B.2 C.1 D.38.STM-16中有多少个B1与B2字节()。
A. 1 48 B.1 3 C.16 48 D.16 3 9.在由vc-4 构成的STM-1中用于正调整与负调整地字节分别是()A. J0 H3 B.H3 J1 C.J1 H3 D.H3 J0三、判断题(每题1分,共10分)1.通信光源中激光器比发光二极管的温度特性更稳定但使用寿命更短一些()2.VC4净负荷中没有开销字节()3.ITU-T建议规定复用段倒换时间不能大于50MS()4.多模光纤中存有模式色散,单模光纤中只有基模传输所以没有模式色散()5.SDH的频带利用率比PDH的要高()6.在传输中有指针调整产生,则肯定有误码产生()7.在DWDM系统中希望色散代价越大越好()8.由低速支路信号复用成STM-N信号时,要依次经过定位、映射与复用三个过程()9.STM-N中段开销的第一行字节不能进行扰码处理()10.全光中继器只有放大作用,没有对信号的整形功能()四、分析、问答题(共48分)1、光纤通信系统的基本组成及各部分作用?(8分)2、光纤活动连接器的重要指标及要求?(6分)3、画出STM-64的SDH帧结构(不用写出各个字节)(8分)4、画出我国的SDH复用映射结构(8分)5、解释什么是可用时间(8分)6、写出GYGTL23-12J50/125(25010)C的含义(10分)答案一、1.850nm 1310nm 1550nm2.纤芯涂敷层多模3.LED LD4.622M5.谐振腔泵浦源6.色散位移截止波长7.208.12 50/125 非金属二、B C C C A C D A B三、××∨∨××××∨∨四、略1、G.653是光纤,G.655是光纤。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第一次作业1.公式推导:单位长度光纤中斜光线的光路长度和反射次数分别为(1)S 斜=1/cos θ=S 斜 (2)斜η=r cos a 2tan θ=sr co 子η。
解:(1)如图1.2.2所示,设沿光纤的径向方向总长度为L ,则根据图中所示三角函数关系,得S=L/cos θ其中L=l 1 +l 2+…+l n (将光纤分割,在一小段上光路近似为直线)S 1= l 1/cos θ,S 2 =l 2 /cos θ,…,S n = l n /cos θ 从而得S 总=S1+ S 2+…+ S n =L /cos θ于是,单位长度中光线路程为S 斜=1/cos θ=S 斜。
(2)在沿横向方向上,光线传播的平面与光轴平面有一角r ,则光线在横向上传播的总距离为rL cos tan θ,从而总反射次数总η=ra L cos 2tan θ,于是,单位长度中的光线总的全反射次数斜η=r cos a 2tan θ=srco 子η2.推导光线方程: ()()d d r n r n r d s d s ⎡⎤=∇⎢⎥⎣⎦解: 由在各向同性媒质中程函方程()()r n r =∇ϕ,取光线的某一点的单位方向矢量s l()()r n l r s =∇ϕ()[]()()r n ds r d r ds d ∇=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∇=∇ϕϕ ()[]()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=ds dr rn ds d r n l ds d s从而()()d d r n r n r d s d s ⎡⎤=∇⎢⎥⎣⎦第二次作业见课本公式 P22-P26第三次作业1.什么是光纤,其传输的基本原理?答:光纤是光导纤维的简称。
它是工作在光波波段的一种介质波导,通常是圆柱形。
它把以光的形式出现的电磁能量利用全反射的原理约束在其界面内,并引导光波沿着光纤轴线的方向前进。
2.光纤的分类?答:光纤有三种分类方式:按光纤的传输模式、折射率分布、材料进行分类。
按传输模式分为单模光纤和多模光纤;按折射率分布分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤;按材料分为石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、液芯光纤和晶体光纤。
3.已知SI 光纤,n1=1.46,△=0.005,(1)当波长分别为0.85um 、1.3um 和1.55um 时,要保证单模传输a 范围是多少?解:由单模条件得V=a k 0)(2221n n -〈2.4048可得:单模光纤尺寸为a =1.202λ0/[π()(2221n n -)]因为∆=1-nn 12=0.005而n 1=1.46,所以n 2=1.4527当λ=0.85um 时,a 1 〈2.23;当λ=1.3um 时,a 2 〈3.41当λ=1.55um 时,a 3 〈4.07(2)如果a=8um ,则要保证单模传输波长范围是多少?解:λ> [πa ()(2221n n -)]/1.202,将n 1=1.46,n 2=1.452代入得λ>3.05um4.全反射产生条件是什么?答:当光线从光密介质进入光疏介质时即n1>n2,入射角大于临界角时发生全反射。
5.下列条件中,横电磁模(TEM)是( C ),横电模(TE)是( B ),横磁模(TM)是( A ),混杂模(HE 或EH)是( D )。
A. Ez ≠0,Hz =0; B. Ez =0, Hz ≠0; C. Ez =Hz =0; D. Ez ≠0, Hz ≠0。
6. 已知SI 光纤,n1=1.55,波长为0.85um ,光纤芯半径为5 um ,则要保证单模传输包层折射率应取范围是多少?解:由单模条件V=a k 0)(2221n n -〈2.4048,可得 1.202λ>πa()(2221n n -)代入数值的n 2>1.549,又n 2<n 1所以1.549<n 2<1.557.设介质各向同性而且均匀,试证明射线是走直线的。
()()r n ds dr r n ds d ∇=⎥⎦⎤⎢⎣⎡证明:由射线方程常数1220c ds dr ds r d =⇒= ()常数c r n =∴射线是走直线的8.已知一阶跃折射率光纤,n1=1.55,n2=1.46,a=2um ,求当波长为1.31um 时,可能传输的模式有那些?解:V=a k 0)(2221n n -=λπ2a)(2221n n -代入数值的V=4.99满足上述V 的Lp 模有:Lp01、Lp11、Lp21、 Lp02矢量模有:HE11、HE21、TE01、TM01、EH11、HE31、HE12。
9.n 1==1.48,n 2=1.473,光纤长度L=0.3Km, ∆=0.0047,求GI,SI 的模式色散?解: ∆= 1-nn 12=48.1473.148.1-=0.0047SI:[L τ∆]SI =C n 1∆=108348.1⨯⨯0.0047=2.32⨯1011-m s [τ∆]SI =6.96nsGI: [L τ∆]GI =2∆[L τ∆]SI=5.45⨯1014-ms[τ∆]GI =16.35ps第四次作业:2.1 试比较多模光纤和单模光纤色散产生的原因和大小。
答:光纤的色散有四种:(1)多模色散是由于各模式之间群速度不同而产生的色散。
由于各模式以不同时刻到达光纤出射端而使脉冲展宽。
计算分两种: SI: 1211n n n c n L SI-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆τ∆GI: SIGRIN L c n L ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡τ∆∆∆τ∆222=1λλλσσσλλτ∆λW eff WD M d n d c L =-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡'02020-(2)波导色散是由于某一传播模的群速度对于光的频率(或波长)不是常数,同时光源的谱线又有一定宽度。
(3)材料色散是由于光纤材料的折射率随入射光频率变化而产生的色散。
0020202020λλλλσσσλλτ∆λλλ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡d n d c M D D M d n d c L M M M(4)偏振色散是由于光脉冲由同一波长光的同一模式运载,因不同的偏振态光的群速度不同导致的脉冲展宽。
多模光纤中色散主要是多模色散,材料色散和波导色散比较少,且有Δτm>Δτw 。
单模光纤中色散主要是波导色散、材料色散和偏振模色散。
其总色散参数。
总色散为22)()(弥散色散τ∆τ∆τ∆+=Total 且也有Δτm>Δτw 。
2.2减少光纤中损耗的主要途径是什么?答:光纤中的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
其中吸收损耗是由制造光纤材料本身以及其中的过渡金属离子和OH-等杂质对光的吸收而产生的损耗。
前者是由光纤材料本身的特性所决定的,称为本征吸收损耗,包括紫外吸收损耗和红外吸收损耗。
后者称为杂质离子的吸收。
减少其的方法是:光纤材料的化学提纯或是在工艺上进行改进,如避免使用氢氧焰加热。
散射损耗主要来源于光纤的制作缺陷和本征散射。
其中主要是折射率起伏、分布不均匀,还有芯-涂层界面不理想,有气泡、条纹或结石。
还有一类本征散射及其它的。
主要有瑞利散射、布里渊散射和喇曼散射,所以改变这种损耗的方法即就是选用较好的光纤材料,并且制作工艺尽可能要好。
2.4试分析影响单模光纤散射的因素,如何减少单模光纤中的色散? 答:单模光纤中的色散主要有三种:材料色散、波导色散和偏振色散。
材料色散、波导色散是由于光脉冲由同一模式运载,因光源有线宽,而不同波长光的群速不同导致的脉冲展宽。
两者又称为波长色散。
偏振模色散是由于光脉冲由同一波长光的同一模式运载,因不同偏振态光的群速不同导致的脉冲展宽。
对于单模色散,减少其的方法主要有三种:(1)设计在某一特定波长(或某一特定波段)色散为零的光纤。
(2)制作能维持光波偏振态的偏振保持光纤,一是人为地增加纤芯的椭圆度,二是人为地使光纤包层有非圆对称的应力施加区。
(3)减少光源的线宽可减少其波长色散。
第五次作业:3.1 试分析弯曲引起光纤损耗的机理及其计算主要困难所在。
答:弯曲引起的光纤损耗分为宏弯损耗和微弯损耗两类。
光纤弯曲时在光纤中传输的导模将由于辐射而损耗光功率,对此难于从理论上进行较细致而准确的计算分析。
主要原因是它和光纤实际结构、折射率分布等因素关系较密切,对于多模光纤还应考虑模式间的光功率耦合,情况更复杂。
3.2分析计算中光纤微弯损耗的主要困难何在?答:对于多模光纤,当光纤为正弦状微弯时即()()⎩⎨⎧≤≤'=为其他值z L z z k A z f d 00sin式中k ’为微弯空间频率,A d 为微弯幅值,L 为微弯曲长度,从而得微弯损耗()()()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧+'+'+-'-'∝2/2/sin 2/2/sin 4L k k L k k L k k L k k L A c c c c d α 式中a k c /2∆=∆=β。
上述结果只适用于弱耦合情况。
对于单模光纤的微弯损耗()()∞+≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡=s s p s p s n k s n k A p02210201021)(2)(8α式中()2.3,/106799.919=⨯=-p km dB A , n 1为纤芯折射率s 0为模斑半径。
3.3光纤和光源耦合时主要应考虑哪些因素?为什么?答:光纤和光源耦合时,为获取大耦合效率,应考虑两者特征参量相匹配的问题。
光纤的参数有:纤芯直径、数值孔径、截止波长(单模)、偏振特性; 光源参数有:发光面积、发光的角分布、光谱特性(单色性)、输出光功率和偏振特性常用的光源是半导体激光器和半导体发光二极管,半导体激光器的特点是发光面为窄长条,其远场图是一个细长的椭圆,这是光纤何其耦合的困难所在,半导体发光二极管为自发辐射产生的,发射方向性差但是均匀面发光,其发光性能类似于余弦发光体。
光纤和光源耦合有两种:直接耦合和加透镜耦合。
直接耦合就是把端面已处理的光纤直接对向激光器的发光面,这事影响耦合效率的主要因素是:光源的发光面积和光纤纤心总面积的匹配以及光源发散角和光纤数值孔径角的匹配。
利用透镜耦合可大大提高耦合效率,有五种情况:(1)端面球透镜耦合,其效果是增加光纤的孔径角(2)柱透镜耦合,利用柱透镜将光进行单方向会聚,使光斑接近圆形以提高效率,对位置的准确性要求较高(3)凸透镜的耦合,便于构成活动接头(4)圆锥形透镜耦合,此方法要求光纤的前端直径比光源的发光面大,以获最佳耦合效果(5)异性透镜耦合,透镜的一个端面为长条形,另一个端面为圆形,以便于光源进行耦合。
3.4 光纤和LD 或LED 耦合时主要困难是什么?试列举提高耦合效率的主要途径,你对此有何设想? 答:光纤和LD 或LED 耦合时主要困难是发光面与发光角分布的匹配问题,以LD 为例:利用透镜耦合可大大提高耦合效率,一般有5种方法 (1) 端面球透镜耦合,此时增加光纤的孔径角,从而显著地增加θc ,提高耦合效率(2) 柱透镜耦合,将LD 发光进行单方向会聚,使光斑接近圆形以提高耦合效率。