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