《光纤通信》第8章 复习思考题参考答案
原荣 编著 《光纤通信（第3版）》
1 第8章 复习思考题
参考答案
8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种
答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。
图8.1.1 光纤通信网络基本结构
8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图
答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。
图8.1.2 点对点光纤传输系统
8-3 什么是损耗限制系统？什么是色散限制系统
答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。
否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为2.5 dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30 km。而长波长1.3~1.6 m系统，由于光纤损耗较小，在1.3 m处损耗的典型值为0.3~0.4 dB/km，在1.55 m处为0.2 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，第8章 复习思考题参考答案
2 尤其在1.55 m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200 km。一般说来，1.3 m单模光纤通信系统在 B < 1 Gb/s 时为损耗限制系统，在B >1 Gb/s时可能成为色散限制系统。
8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题
答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。
首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。
其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。
8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求
答：光纤通信对光源的要求是：
（1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高；
（2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR > 100（20 dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。
（3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。
（4）但是在1.55 m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。
（5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFB LD，以减小频率啁啾的影响。
对光电探测器的要求是灵敏度高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高，并且它的光敏面应与光纤芯径匹配。
对光纤的基本要求是：从发射光源耦合进光纤的光功率要最大，光信号通过光纤传输后产生的畸变要最小，光纤的传输窗口要满足系统应用的要求。具体的设计要根据使用条件进行折中。
（1）衰减
在选定的波长，衰减要足够小，以使在满足接收机所要求的光功率的前提下，使中继距离尽可能大。
（2）耦合损耗
它包括光源耦合损耗和检测器耦合损耗。纤芯尺寸和数值孔径大，可减小光源的耦合损耗；但要增加检测器耦合损耗。为了减小和检测器的耦合损耗，要求纤芯尺寸和数值孔径要足够小，以使出射光完全落在检测器上。纤芯尺寸和数值孔径大的光纤，其传输带宽小，适合于采用发光管（LED）的系统。
（3）连接损耗
连接损耗包括连接器和接头的损耗。纤芯直径的公差、不圆度和纤芯与包层同心度误差要尽可能小，以得到最小连接损耗。提高光纤的几何精度，要增加制造成本，增大纤芯尺寸和数值孔径可以减小几何公差对连接损耗的不利影响，但与增大带宽相矛盾。 原荣 编著 《光纤通信（第3版）》
3 （4）色散和带宽
为了使已调制的光信号以最小畸变通过光纤全长，光纤色散要足够小。为了减小光纤色散，要严格控制折射率分布指数（g）和零色散波长。对具体系统要正确选择光纤类型和工作波长，例如长距离高速率海缆系统要选择零色散移位到1.55 m的G.654单模光纤。波分复用系统要选择色散系数虽然很小、但不为零的G.655单模光纤，以减小四波混频的影响。用于城域网的 DWDM 系统要选择因无水峰可用波长范围特别宽的全波光纤。采用发光管（LED）的系统，要充分考虑材料色散的影响等。
8-6 请说明光中继器的功能
答：任何光纤通信系统的传输距离都受光纤损耗或色散限制，因此，传统的长途光纤传输系统需要每隔一定的距离就增加一个再生中继器，以便保证信号的质量。这种再生中继器的基本功能是进行光-电-光转换，并在光信号转换为电信号时进行整形、再生和定时处理，（即所谓的3R中继器），恢复信号形状和幅度，然后再转换回光信号，沿光纤线路继续传输。这种方式有许多缺点。首先，通信设备复杂，系统的稳定性和可靠性不高，特别是在多信道光纤通信系统中更为突出，因为每个信道均需要进行波分解复用，然后进行光-电-光转换，经波分复用后再送回光纤信道传输，所需设备更复杂，费用更昂贵；其次，传输容量受到一定的限制。
另一种是全光中继器，去掉了上述光-电-光转换过程，直接在光路上对信号进行放大，然后再传输，即用一个全光传输中继器代替目前的这种光-电-光3R（Reshaping, Regenerating,
Retiming，3R）再生中继器。
8-7 影响中继距离的因素有哪些？是如何影响的
答：中继距离L是系统的一个重要设计参数，它决定着系统的成本。局间距离较长时，光发射机发出的光信号在传输过程中，由于线路损耗和色散的存在，会使信号波形畸变，误码率增加。为此，必须考虑在线路中间增加再生中继器。中继间距过短，会增加中继器数量，使建设成本增加；中继间距过长，会使系统性能变差，不能满足系统对性能的要求。所以必须合理设计中继间距。中继器有光-电-光3R中继器和光放大中继器，选择何种中继器，也需要考虑。
中继间距L随光纤损耗的减小而增加，同时它也随接收机灵敏度和光源输出光功率的提高而增加。
由于光纤的色散，中继距离L与系统码率B有关。在点对点的传输中，码率、中继距离乘积BL是表征系统性能的一个重要指标。由于光纤的损耗和色散都与波长有关，所以BL也与波长有关。对工作波长0.85 m的第一代商用化光纤通信系统，BL的典型值在1 (Gb/s)km左右，而1.55 m波长的第三代系统的BL值可以超过1 000 (Gb/s)km。
8-8 如何进行系统的功率预算
答：光纤通信系统功率预算的目的是，保证系统在整个工作寿命内，接收机要具有足够大的接收光功率，以满足一定的误码率要求。如果接收机的接收灵敏度为recP，发射机的平第8章 复习思考题参考答案
4 均输出光功率为outP，则应该满足
martotrecoutPLPP （8.2.1）
式中，totL是通信信道的所有损耗，marP为系统的功率余量，outP和recP的单位为dBm，totL和marP的单位用dB表示。为了保证系统在整个寿命内，因元器件劣化或其他不可预见的因素，引起接收灵敏度下降，此时系统仍能正常工作，在系统设计时必须分配一定的功率余量，一般考虑marP为6~8 dB。
信道的损耗totL应为光纤线路上所有损耗之和，包括光纤传输损耗、连接及熔接损耗，假如表示光纤损耗系数（单位为dB/km），L为传输长度，conL为光纤连接损耗，splL为光纤熔接损耗。通常光纤的熔接损耗包含在传输光纤的平均损耗内，连接损耗主要是指发射机及接收机与传输光纤的活动连接损耗。光纤线路上总损耗可表示为
splcontotLLLL （8.2.2）
举例来说，假定光源输出功率5 dBm（3.2 mW），光源和光纤的耦合损耗3 dB，使用2个连接器，每个有1 dB损耗，平均每2 km有一个熔接头，100 km共有49个接头，每个有0.1 dB损耗。
表8.4.2给出功率预算的结果。由表可知，如果采用APD接收机，则损耗预留有10 dB，如果采用PIN高阻抗接收机，则损耗预留只有2 dB。
表8.4.2 单模 InGaAsP 激光器+单模光纤 1.55 m 系统功率预算
预算项目 分类项目 数值 最终结果
线路等效
增益预算 LD输出功率Pout 5 dBm
APD接收机灵敏度Prec 40 dBm GAPD = 5(40) = 45 dBm
PIN-FET高阻抗接收机灵敏度Prec 32 dBm GPIN = 5(32) = 37 dBm
线路损耗
预算 光源与光纤耦合损耗Lcpl 3 dB
Ltot = (3+2+4.9+25)
= 34.9 dB 2个连接器损耗Lcon 2 dB
熔接损耗（49个接头）Lfus 4.9 dB
光纤损耗（100 km）Lfib 25 dB
损耗预留 APD接收机 GAPD + Ltot = 4534.9 = 10.1 dB
PIN-FET高阻抗接收机 GPIN + Ltot = 3734.9 = 2.1 dB
8-9 如何进行系统的带宽预算
答：系统带宽f应满足传输一定码率B的要求，使系统各个部件的带宽都大于码率，但由这些部件构成系统的总带宽却有可能不满足传输该码率信号的要求。对于线性系统来说，常用上升时间来表示各组成部件的带宽特性。
光纤通信系统设计必须保证系统上升时间满足
BT/35.0r 对于RZ码
BT/70.0r 对于NRZ码 （8.3.6）
光纤通信系统的三个组成部分（光发射机、光纤和光接收机）具有各自的上升时间，系统的总上升时间rT与这三个上升时间的关系是 原荣 编著 《光纤通信（第3版）》
5 2222rtrfrecTTTT （8.3.7）
式中，trT、fT和recT分别为发射机、传输光纤和接收机的上升时间。
一般说来，传输光纤的上升时间fT应包括模间色散和材料色散引起的贡献，并分别用modT和matT表示，即
2mat2mod2fTTT （8.3.8）
对于单模光纤，模间色散的贡献为零，所以matfTT。材料色散对上升时间的贡献matT用下式估算
LDTmat （8.3.11）
举例来说，考虑一个码率B为1 Gb/s、中继距离L为50 km的1.3 m单模光纤系统，如果发射机的上升时间trT为0.25 ns，接收机的上升时间recT为0.35 ns，光源的谱宽nm 3，光纤的平均色散参数nmkmps 2D，请计算系统的上升时间。
解：由式（8.3.11）可得到
ns 3.0ps 3003502matLDT
通信工程《光纤通信》考试题(含答案)
《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 1 页 共 12 页
1、1966年7月，英籍华人（ 高锟 ）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
2、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。
3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强 )，光纤与光源之间的耦合效率就越( 高 )。
4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm ）。
5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极管 ）。
6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。
7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。
8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。
9、（ 波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。
10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。
11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。
12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（ 灵敏度）。
13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（ 阈值条件 ）。
14、光纤的（ 色散 ）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要
原因是传输系统的脉冲抖动和（ 噪声 ）。 《光纤通信》期末考试试卷（A卷）第 2 页 共 12 页
二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题）
1、光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
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：2/12221max)(nnNA21n（D = (n2 – n1)/n1）物理意义：代表光纤的集光能力。
《光纤通信》原荣 第三版 第5章 复习思考题参考答案
原荣 编著《光纤通信（第3版）》
1 第5章 复习思考题
参考答案
5-1 光探测器的作用和原理是什么
答：光探测器的作用是利用其光电效应把光信号转变为电信号。
光探测器的原理是，假如入射光子的能量h超过禁带能量Eg，只有几微米宽的耗尽区每次吸收一个光子，将产生一个电子-空穴对，发生受激吸收，如图5.1.1（a）所示。在PN结施加反向电压的情况下，受激吸收过程生成的电子-空穴对在电场的作用下，分别离开耗尽区，电子向N区漂移，空穴向P区漂移，空穴和从负电极进入的电子复合，电子则离开N区进入正电极。从而在外电路形成光生电流PI。当入射功率变化时，光生电流也随之线性变化，从而把光信号转变成电流信号。
5-2 简述半导体的光电效应
答：在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。如果占据高能带（导带）cE的电子跃迁到低能带（价带）vE上，就将其间的能量差（禁带能量）vcgEEE以光的形式放出，如图4.2.2所示。这时发出的光，其波长基本上由能带差E所决定。
图4.2.2 光的自发辐射、受激发射和吸收
反之，如果把能量大于hv的光照射到占据低能带vE的电子上，则该电子吸收该能量后被激励而跃迁到较高的能带cE上。在半导体结上外加电场后，可以在外电路上取出处于高能带cE上的电子，使光能转变为电流，这就是光接收器件的工作原理。
5-3 什么是雪崩增益效应
答：光生的电子-空穴对经过APD的高电场区时被加速，从而获得足够的能量，它们在高速运动中与P区晶格上的原子碰撞，使晶格中的原子电离，从而产生新的电子-空穴对，如图5.2.4所示。这种通过碰撞电离产生的电子-空穴对，称为二次电子-空穴对。新产生的二次电子和空穴在高电场区里运动时又被加速，又可能碰撞别的原子，这样多次碰撞电离的结果，使载流子迅速增加，反向电流迅速加大，形成雪崩倍增效应。APD就是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度探测器。 第5章 复习思考题参考答案
光纤通信复习（各章复习要点）
光纤通信复习（各章复习要点）
光纤通信复习（各章复习要点）
第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分
2、光纤的种类
3、光纤的数值孔径与相对折射率差
4、光纤的⾊散
5、渐变光纤
6、单模光纤的带宽计算
7、光纤的损耗谱
8、多模光纤归⼀化频率，模的数量
第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源
2、LD的P-I曲线，测量Ith做法
3、半导体激光器的有源区
4、激光器的输出功率与温度关系
5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系
6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构
7、光源的调制
8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）
9、曼彻斯特码
10、DFB激光器
第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标
2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分
3、光电检测器的两种类型
4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应
第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM
2、SDH系统
3、再⽣段距离的设计分两种情况
4、EDFA
第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数
2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅
4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理
其他1、光孤⼦
2、中英⽂全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA
第⼀章习题
⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上（B）⽽是能量集中在芯⼦之中传输。
A、半反射
B、全反射
C、全折射
D、半折射
2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。
A、连续变化
B、恒定不变
C、间断变换
D、基本不变
3、⽬前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050
B、1550
C、2050
D、2550
4、普通⽯英光纤在波长（A）nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消，使⼆者总的⾊散为零。
A、1310
B、2310
C、3310
D、4310
5、⾮零⾊散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。
光纤通信试题库及答案
光纤通信试题库及答案
试题1
一、填空(每空1分，共20分)
1、光纤传输窗口的三个低损耗窗口是__________、_____________和_____________。
2、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：_____________、_______________、____________;产生激光的主要过程是：___________________________________________。
3、石英玻璃的n=1.458，则光在石英玻璃中的传播速度是____________________m/s。
4、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的____________，用__________来表示。
5、分析光纤传输特性的理论有___________________理论，_________________理论两种。
6、光源的作用______________变换为______________;光检测器的作用是将_____________转换为______________。
7、光纤通信系统中所用到的器件可以分为有源器件和________________。
8、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫_______________________________。
9、SDH网有一套标准化的信息等级结构称为
_____________________。
10、某数字光接收机的灵敏度为100uW，其dBm值为_______________________
二、选择(每题2分，共10分)
1、光纤通信指的`是( )
以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式;
以光波做载波、以光纤为传输媒介的通信方式;
以光波做载波、以电缆为传输媒介的通信方式;
以激光做载波、以导线为传输媒介的通信方式;
2、光检测器的发光机理是( )
光纤通信系统(第2版)杨祥林 第一章答案(仅供参考)
《光纤通信系统》（第2版）
杨祥林 主编
第1章 导论 课后习题答案 维E的常客 编
（仅供参考，如有不足之处，请指正）
1.1设光信号在损耗分别为0.2dB/km、20dB/km、2000dB/km的3种光纤中传输，试求光功率衰减至1/10时的传播距离。假定光功率按exp(−αL)减少，计算3种
光纤的α(𝑐𝑚−1)值。
解：光的传输距离L=−10lg|𝑝𝑖𝑝0|/𝛼𝑑𝐵;
0.2dB/km L=−10lg1100.2=50𝑘𝑚
20dB/km L=−10lg11020=0.5𝑘𝑚
2000dB/km L=−10lg1102000=0.005𝑘𝑚 光功率𝑝𝑖=𝑝0exp(−𝛼𝐿) 衰减系数α=𝑙𝑛(𝑝0𝑝𝑖)∗𝛼𝑑𝐵
10𝑙𝑔(𝑝0𝑝𝑖)=𝛼𝑑𝐵10𝑙𝑔𝑒≅𝛼𝑑𝐵4.343
则α(𝑐𝑚−1)=𝛼𝑑𝐵10𝑙𝑔𝑒×10−5𝑐𝑚−1
0.2dB/km α=4.61×10−7𝑐𝑚−1 20dB/km α=4.61×10−5𝑐𝑚−1
2000dB/km α=4.61×10−3𝑐𝑚−1
1.2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音频信道？
解：根据题意得
5GHz的微波载波上，
数字通信系统的比特率为5×109×1%=5×107𝑏/𝑠，
能传输的音频信道的路数为5×10764×103≅781路；
1.55μm的光载波上，
数字通信系统的比特率为3×1081.55×10−6×1%≅1.935×1012𝑏/𝑠， 能传输的音频信道的路数为1.935×101264×103≅30241935路。
1.3以ASCII格式存在于计算机硬盘的1h演讲稿，假定传送速率为200字/min，
光纤通信复习卷及答案
光纤通信复习卷及答案
1、光电二极管的主要功能是什么：将信号光功率转化成信号电流
2、P-I-N代表什么意思？
P型半导体和N型半导体之间夹有一层厚的本征型半导体。
3、与P-N光电二极管相比P-I-N的优点是什么？
大大提高了光电转换效率，同时还提高了PIN管的响应速度。
4、与P-I-N光电二极管相比APD的优点是什么？
内置放大，不引入外部电路相关噪声，偏压电路简单、价格低，超高速和较高灵敏度的接收器。
5、APD的缺点是什么？
极大的温度倚赖性，存在倍增随机噪声，偏压电路复杂、价格高。
7、光波长解复用器的作用是什么?
把在同一根光纤中传输的不同波长信道分别送到不同的光纤中传输。（即：分解同一根光纤中传输的不同波长信道）
9.写出几种无源器件，它们的用途？
1.光纤连接器：连接光纤
2.光衰减器：减少传输光功率 3.光纤定向耦合器：实现光的分路、合路
4.波分复用器：
5.光隔离器：阻挡背向光，保护激光器、光纤放大器
6.光环行器
7.光滤波器：对光波进行筛选，允许特定波长范围光通过
8.光开关：用光控制电路的通路或断路
9.光调制器
10.把你所知道的光纤通信元件分为两组：有源的和无源的。
11、比较发光二极管和半导体激光器的3dB光谱宽度：
LED的3dB光谱宽度>FP-LD的3dB光谱宽度>DFB-LD的3dB光谱宽度
12、比较适用场合：适合做高速长距离光纤通信系统光源是？
LED、FP-LD和DFB-LD
13、比较发光机理：
发光二极管：自发辐射发光器件；半导体激光器：受激辐射发光器件
14、比较LED和LD的输出NA大小。 LED>LD
17、光纤通信指的是：（c）
a以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；
b以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；
c以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；
光纤通信期末考试资料-书本整理
★★第一章★★
★光纤通信：是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
★光纤通信工作在什么区，其波长和频率：目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。
★光纤通信的主要优点：
1 通信容量大；
2 中继距离远 ；
3 抗电磁干扰能力强，无串话 ；
4 光纤细，光缆轻；
5 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。
★光纤通信系统：光发送设备、光接收设备、光传输设备。
1 光发送设备：主要有驱动器和光源，其作用试吧店端机输入的信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。
2 光接收设备：主要有光检测器和光放大器，
3 光传输设备：短距离的是电缆，长距离时要加中继器。
4 中继器：由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。作用是将光信号变成电信号。
★★第二章★★
★光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，这种相互作用有三种主要过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
自发辐射：该过程与外界作用无关，各个原子的辐射是自发地、独立地进行，彼此毫无关联。（LED）
受激辐射：在受激辐射中，通过一个光子的作用，可以得到两个特征完全相同的光子，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，就可以得到四个特征完全相同的光子，…，如此进行下去，将形成“雪崩”反应。（LD）
受激吸收：该过程对外来光有严格的频率选择性。
★形成粒子反转的条件：首先要有能实现粒子数反转分布的物质，也就是激光器的工作物质，它具有对光信号放大的能力；其次，要实现粒子数反转，还必须从外界输入能量，使工作物质中有尽可能多的粒子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。这一过程也称为激励。当激励强度足够大时，便可在一堆激光能级之间实现粒子数反转。
★★第三章★★
★通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯度SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。
光纤光学课后答案
光纤光学课后答案
【篇一：光纤应用习题解第1-7章】
>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）
a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。
2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。
a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？
a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。4．相对折射率差的定义和物理意义。n12-n22n1-n2a：d=2n12n1
d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？
a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。
6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。a：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？
a：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。
8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。
a：设光纤的长度为l，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为l；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为linfc。因此最大时延差为：l-l
通信工程《光纤通信》考试题(含答案) 2
1、1966年7月，英籍华人（ 高锟 ）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
2、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。
3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强 )，光纤与光源之间的耦合效率就越( 高 )。
4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm ）。
5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极管 ）。
6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。
7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。
8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。
9、（ 波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。
10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。
11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。
12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（ 灵敏度）。
13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（ 阈值条件 ）。
14、光纤的（ 色散 ）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要
原因是传输系统的脉冲抖动和（ 噪声 ）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题）
1、光纤通信是以（ A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星
2、要使光纤导光必须使（ B ）
A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率