光纤数字通信系统是适于远距离
光网络—综合练习题及答案
北京邮电大学高等函授教育、远程教育 《光网络组网技术》综合练习题及答案一、 填空题：1、光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系网络结构。
2. 强度调制直接检波光纤数字通信系统是由电、光发射端机、光中继器、光、电接收端机、光纤、监控系统，备用系统构成的。
3.目前，实用光纤的三个低损耗窗口在0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 附近。
色散位移单模光纤是在1.55μm 处，实现 最低损耗 和最低色散 .4.光波在均匀介质里，是以 直线 传播，当光射线遇到两种介质交界面时，将产生全反射或部分反射 。
5.均匀光纤的导光原理为全反射原理 ，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力 ，定义式为 NA=n o Sin φMax ，也可表示为 NA=n 1∆2。
6. 采用非均匀光纤的目的是为了减少光纤的模式色散 ，这样会在光纤中近似产生自聚焦 现象，这需要纤芯折射率服从 平方律型折射指数 分布。
7.单模光纤的色散包括 材料 色散和 波导 色散，此外，系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声和啁啾声 。
8.一般光纤分为单模光纤和多模光纤，单模光纤的芯径为 4～10μm ，存在材料 色散和波导 色散，传输的基模是 LP 01 。
9.多模光纤的芯径为 50μm ，存在模式 色散、材料 色散和 波导 色散。
10．按照纤芯折射率分布的不同，光纤可分为，阶跃型光纤（均匀光纤）、渐变型光纤（非均匀光纤），按照传输模式的多少来分，可分为单模光纤、多摸光纤。
11. 在非均匀光纤中，其集光能力是用 本地 数值孔径表示，定义式为 222)(θsin n r n NA NA -==。
12.多纵模激光器在高速调制下的输出谱线呈 多纵模 谱线，各谱线功率总合是一定的，但每根谱线的功率 是随机的 ，即各谱线的能量随机分配 。
13.在采用多纵模激光器的光纤通信系统中，激光器的谱线特性和 光纤色散相互作用，产生了一种叫模分配噪声 的现象，它限制了通信距离 和 容量 。
电子信息工程基础知识单选题100道及答案解析
电子信息工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种材料常用于制作半导体器件？（）A. 铜B. 硅C. 铁D. 铝答案：B解析：硅是常用的半导体材料。
2. 在数字电路中，基本的逻辑门不包括（）A. 与门B. 或门C. 非门D. 与非门答案：D解析：与非门是由与门和非门组合而成的复合门，基本逻辑门是与门、或门、非门。
3. 以下哪种信号是连续变化的？（）A. 数字信号B. 模拟信号C. 脉冲信号D. 编码信号答案：B解析：模拟信号是在时间和数值上都连续变化的信号。
4. 电容的单位是（）A. 欧姆B. 法拉C. 安培D. 伏特答案：B解析：电容的单位是法拉。
5. 三极管工作在放大区时，发射结和集电结的状态分别是（）A. 正偏、正偏B. 正偏、反偏C. 反偏、正偏D. 反偏、反偏答案：B解析：三极管在放大区时，发射结正偏，集电结反偏。
6. 集成电路的英文缩写是（）A. ICB. PCBC. CPUD. ROM答案：A解析：集成电路的英文是Integrated Circuit，缩写为IC。
7. 以下哪种通信方式属于无线通信？（）A. 双绞线通信B. 同轴电缆通信C. 光纤通信D. 蓝牙通信答案：D解析：蓝牙通信是无线通信方式，双绞线、同轴电缆、光纤通信都是有线通信。
8. 数字电路中，能够存储一位二进制信息的基本单元是（）A. 触发器B. 计数器C. 寄存器D. 编码器答案：A解析：触发器能存储一位二进制信息。
9. 以下哪种编程语言常用于嵌入式系统开发？（）A. JavaB. PythonC. CD. PHP答案：C解析：C 语言常用于嵌入式系统开发。
10. 频率的单位是（）A. 赫兹B. 瓦特C. 焦耳D. 牛顿答案：A解析：频率的单位是赫兹（Hz）。
11. 运算放大器的主要功能是（）A. 放大电压B. 放大电流C. 进行逻辑运算D. 存储数据答案：A解析：运算放大器主要用于放大电压信号。
12. 以下哪种存储器断电后数据会丢失？（）A. ROMB. RAMC. EPROMD. EEPROM答案：B解析：RAM（随机存储器）断电后数据会丢失。
光纤通信
光纤通信技术的应用与发展趋势卢仲男13934323什么叫光纤通信?光通信是利用光波作为载体来传递信息的通信。
早在公元两千多年以前，我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘，遇到敌人入侵，就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息，各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援，这种土丘叫烽火台，是一种古老的光通信设备。
我国于20世纪70年代初就开始了光纤通信的基础研究，随着技术的进步，市场需求的增长，现代社会对通信的依赖越来越大，网络的生存性显得至关重要，通信发展和运行环境的变化对光纤通信提出了更高的要求。
新技术不断涌现，大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。
一、光纤通信技术原理及传输系统1、光纤通信的原理在发送端首先将欲传送的信息（如声音、图像和数据等）变为电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，转换成光信号，并通过光纤传输到信宿；在接收端，检测器收到光信号后把光信号进行光／电转换，经解调后恢复原信息。
可见，光纤通信与电缆通信相比，主要有两点不同，其一传输信号使用光信号而非电信号；其二传输介质选用光纤而非电缆。
2、基本光纤传输系统1、光发射机光发射机的功能是把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。
光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。
目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED) 和半导体激光二极管(也称激光器)（LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB) 激光器和固体激光器。
光发射机把电信号转换为光信号的电/光转换是通过电信号对光的调制实现的。
2、直接调制和间接调制直接调制是用电信号直接调制激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号频率变化。
这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。
间接调制(外调制)把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。
浅谈光纤中继距离的计算
L=
Dsys |D|
n
L=Σ（[ Aspan-ΣAc）（/ Af+Amc）] i=1
（1） （2）
2.1 SDH 光纤中继距离的计算
公式（1）中：
目前，ITU-T 已经在 G.652、G.653、G.654 和 G.655 中分别定义了 4 种
L 为色散受限的再生段长度；
不同设计的单模光纤。其中 G.652 光纤就是目前广泛使用的单模光纤，称
衰减限制中继段长度预算：L=（Ps-Pr-Ac-Pp-Mc）（/ Af+As）
Ac 为 MPI-S，R' 点或 S'，R' 或 S'，MPI-R 之间所有连接器衰减之和
其中：
（dB）；
Ps-平均发射功率；
Af 为光纤衰减常数（dB/km）；
Pr-最小灵敏度；
Amc 光线路维护每公里余量（dB/km）。
10 MYKJ
民营科技 2009 年第 4 期
科技论坛
浅谈光纤中继距离的计算
边建钢 赵伟东 罗西军 （海军蚌埠士官学校有线通信教研室，安徽 蚌埠 233012）
摘 要：光纤中继距离的长短影响着光传输网的灵活性和投资规模，因此，为了规范合理地组建光传输网，提高光传输网设计的科学性，光纤中 继距离的计算是前提。下面将分别分析影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。
1）发送机输出耦合进光纤的平均光功率。耦合进光纤的功率越大，中
其中：
继距离越长。
Dmax：光传输收发两点间的允许的最大色散值；
2）光纤的色散，若光纤的色散大，则经过一定距离传输后出现的波形
│D│：光纤色散系数，在 G.652 光纤中 1310nm 取 3.5Ps/nm.km，在
光纤通信技术中的物理原理
本文的不足之处和进一步研究的方向
未涉及光纤通信技术中的物理原理的具体应用场景 未详细探讨光纤通信技术的优缺点及对比其他通信技术的优势 未提及光纤通信技术在未来技术发展中的可能性和挑战 未深入分析光纤通信技术与其他通信技术的结合与互联互通问题
THANK YOU
汇报人：
光与物质相互作用的研究方法：实 验和理论模拟等
光波在光纤中的传播特性
光波在光纤中传播时，光波的 折射率与光纤的折射率有关
光波在光纤中传播时，光波的 波长与光纤的直径有关
光波在光纤中传播时，光波的 速度与光纤的材料有关
光波在光纤中传播时，光波的 频率与光纤的长度有关
光纤通信系统的传输 性能
光纤的损耗特性
干涉与衍射的应用：干涉现象在许多领域都有应用，例如光学干涉仪和光谱分析仪。衍射 现象则可以用来解释光学成像和全息技术。
光与物质的相互作用
光与物质相互作用的类型：吸收、 散射、干涉
光与物质相互作用的研究意义：深 入了解光与物质相互作用的本质
添加标题
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光与物质相互作用的应用：光谱分 析、光学传感器等
结论
本文主要内容和结论
光纤通信技 术的基本原 理和优点
光纤通信系 统的主要组 成部分及其 作用
光纤通信技 术的关键技 术及其发展 历程
光纤通信技 术在现代通 信网中的应 用其重要 性本文主要介 绍了光纤通 信技术的物 理原理及其 在现代通信 中的应用， 并得出了光 纤通信技术 是现代通信 的重要支柱 的结论。
光纤通信技术的应用 和发展趋势
光纤通信技术在现代通信网中的应用
光纤通信技术的基本原理
光纤通信技术的优势
光纤通信技术在现代通信网中 的应用场景
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强 度 元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反 射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
数字光纤通信系统课件
光接收机
将光信号转换为电信号，实现 信息的接收。
数字信号处理单元
对电信号进行调制和解调处理 ，以及实现信号的编解码等功
能。
02
数字光纤通信系统关键 技术
调制技术
调相技术
调频技术
通过改变光载波的相位信息承载信号，常 见有二进制相位移位键控（BPSK）和四进 制相位移位键控（QPSK）。
利用光载波的频率变化携带信息，常见有 最小频移键控（MSK）和偏移四相相位移 位键控（OQPSK）。
05
数字光纤通信系统发展 趋势与挑战
超高速率与超长距离传
总结词
随着数据需求的爆炸式增长，超高速率和超长距离传输成为数字光纤通信系统的 重要发展方向。
详细描述
目前，商用数字光纤通信系统的传输速率已经达到Tbps级别，同时，超长距离传 输技术也在不断发展，以满足大规模数据中心和跨国网络之间的连接需求。
传输距离
总结词
传输距离是数字光纤通信系统覆盖范围的直接体现，它决定了系统的服务范围和应用场景。
详细描述
传输距离是指数字光纤通信系统在保证一定通信质量的前提下，光信号能够传输的最大距离。传输距离受到光纤 损耗、光信号衰减、中继器性能等多种因素的影响。长传输距离的系统可以提供更广泛的网络覆盖，满足不同地 区和领域的通信需求。
误码率与Q因子
要点一
总结词
误码率与Q因子是衡量数字光纤通信系统传输质量的指标 ，它们反映了系统传输二进制位错误的概率。
要点二
详细描述
误码率是指数字光纤通信系统在传输过程中，接收端接收 到的二进制位中出现错误的概率，是评估系统传输质量的 重要参数。Q因子是另一种衡量系统传输质量的参数，它 综合考虑了系统的误码率和信号质量，能够更全面地反映 系统的性能。低误码率和高的Q因子意味着系统传输质量 更高，信息传递更准确。
光纤通信和光通信有什么区别呢？
光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤传输光波。
虽然光和电都是电磁波，但频率范围相差很大。
一般通信电缆最高使用频率约9-24兆赫(10(6)Hz)，光纤工作频率在10(14)-10(15))Hz之间。
光纤通信最主要的优点是：(1) 容量大。
光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级，故所开发的容量很大。
(2) 衰减小。
光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。
(3) 体积小，重量轻。
同时有利于施工和运输。
(4) 防干扰性能好。
光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。
(5) 节约有色金属。
一般通信电缆要耗用大量的铜、铝或铅等有色金属。
光纤本身是非金属，光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。
(6) 成本低。
目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格却有所下降。
这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。
光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路，继而广泛地用于长途干线网上，成为宽带通信的基础。
光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。
目前，各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。
随着光纤放大器、光波分复用技术、光弧子通信技术、光电集成和光集成等许多新技术不断取得进展，光纤通信将会得到更快的发展。
宽带，顾名思义是传输带宽很宽的意思。
通常是相对于传统的窄带的电信网而言的，其本身其实并没有很严格的定义，主要是指在同一传输介质上，使用特殊的技术或者设备，利用不同的频道进行多重（并行）传输，并且速率在256Kbps以上。
至于到底多少速率以上算作宽带，目前没有国际标准，有人说大于56K就是宽带，有人说1Mbps以上才能算宽带，并没有定论。
国际电联在早些时候召开过关于宽带通信的会议，美国提出把200Kbps以上的传输带宽定义为宽带，即每秒传输20万个"比特"，相当于2.5万个英文字符或1.25万个中文字符。
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光纤数字通信系统是适于远距离、大容量通信的。
在长距离传输中，需要使用中继器来放大经过长距离传输而减弱了的信号，就像接力赛跑一样，一个人累了的时候需要换一个人继续向前传递。
在通信系统中，中继距离越长，中继站数目越少，系统的成本就越低，可靠性也越高。
延长系统的中继距离是科技工作者的奋斗目标之一。
光纤数字传输系统的最大中继距离是指在光发射机和光接收机之间不设中继器时能传输的最远距离，在设计一个光纤通信系统时，计算最大中继距离是十分重要的。
光纤传输系统的最大中继距离由四个因素决定。
1．发送机输出耦合进光纤的平均光功率。
耦合进光纤的功率越大，中继距离越长。
波形失真就越严重。
在数字通信系统中，波形失真将引起码间干扰，使光接收灵敏度降低，影响系统的中继距离。
3．光纤的损耗。
光纤线路的损耗包括光纤活动连接器损耗和光纤的熔接损耗，当然主要是光纤的每公里损耗。
如果光纤每公里损耗越小，则信号光功率在光纤上的损失就越小,光信号在光纤中的传输距离就越远。
4．满足一定误比特率要求的光接收机灵敏度。
接收灵敏度越高，即满足系统误比特率要求的最低接收光功率越小，中继距离就越长。
对于某一光纤通信系统来说，发送光功率和光接收灵敏度一般都是已知的，影响其中继距离的因素主要是损耗限制和色散限制。
对于单模光纤通信系统来说，传输速率在140Mb/s以下的系统一般只受损耗限制，色散对其影响不大；而传输速率在565Mb／s以上的系统，由于光源有一定的谱线宽度，可能会给中继距离带来较大影响。
现在，采用动态单纵模激光器，特别是多量子阱激光器（MQW）后，连传输速率为2.5Gb／s的系统也几乎不受色散限制了。