《光纤通信系统及其应用》课后习题-(1)教学教材

《光纤通信系统及其应用》课后习题第一章1.1实现光纤通信的关键器件与技术是什么？答：（1）低损耗、宽带宽的光纤。

（2）高可靠性、长寿命的光源及高响应的光检测器件。

（3）光测量及光纤连接技术。

1.2光纤通信使用光源的波长范围是什么？答：在近红外区内，即0.8~1.8um。

长波： 1.31 1.55 短波：0.85um1.4数字光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。

用光纤传输信息的过程大致是这样的，在发送端，把用户要传送的信号（如声音）变为电信号，然后使光源发出的光强随电信号变化，这个过程称为调制，它把电信号变为光信号，最后用光纤把该光信号传送到远方；在接收端，用光电探测器接收光信号，并把光信号还原为携带用户信息（如声音）的电信号，这个过程称为解调，最后再变成用户能理解的信息（如声音）。

1.5模拟光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。

第二章n=1.50，2n=1.45，试计算：2.1均匀光纤芯与包层的折射率分别为1（1）光纤芯与包层的相对折射率差 ；（2）光纤的数值孔径NA。

n=1.52，2n=1.49。

2.2在阶跃折射率光纤中，1n=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大（1）光纤浸在水中（0接收角；（2）光纤放置在空气中，求数值孔径。

2.4 光纤通信为什么用0.85m μ，0.85m μ，0.85m μ三个工作波长？答 λ1=0.85μm ，λ2=1.31μm ，λ3=1.55μm 附近是光纤传输损耗较少或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为2~3dB/km 、0.5 dB/km 、0.2 dB/km ，而在这些波段目前有成熟的光器件（光源、光检测器等）。

2.5 光纤的损耗机理及危害是什么？答：损耗机理：主要有吸收损耗、散射损耗及辐射损耗。

辐射损耗：光线弯曲到一定曲率半径时就会产生辐射损耗吸收损耗:光波通过光纤材料时，有一部分的光被光纤中的杂质或是OH 离子吸收转化为热能散射损耗：光纤的密度和折射率分布不均及结构上的不完善导致散射损耗 危害：由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号幅度减小。

1-1光纤通信的优‎缺点各是什么‎？答与传统的金属‎电缆通信、微波无线电通‎信相比，光纤通信具有‎如下优点：(1) 通信容量大．首先，光载波的中心‎频率很高，约为2 X10^14Hz ，最大可用带宽‎一般取载波频‎率的10 %，则容许的最大‎信号带宽为2‎0000 GHz( 20 THz ) ；如果微波的载‎波频率选择为‎20 GHz ，相应的最大可‎用带宽为2 GHz。

两者相差10‎000 倍．其次，单模光纤的色‎散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十G‎H z·km ；采用波分复用‎（多载波传输）技术还可使传‎输容量增加几‎十倍至上百倍‎．目前，单波长的典型‎传输速率是1‎0Gb ／s。

，一个采用12‎8个波长的波分‎复用系统的传‎输速率就是1‎ . 28 Tb / s .( 2 ）中继距离长。

中继距离受光‎纤损耗限制和‎色散限制，单模光纤的传‎输损耗可小千‎0 . 2 dB / km ，色散接近于零‎．( 3 ）抗电磁干扰．光纤由电绝缘‎的石英材料制‎成，因而光纤通信‎线路不受普通‎电磁场的干扰‎，包括闪电、火花、电力线、无线电波的千‎扰．同时光纤也不‎会对工作于无‎线电波波段的‎通信、雷达等设备产‎生干扰。

这使光纤通信‎系统具有良好‎的电磁兼容性‎。

( 4 ）传输误码率极‎低。

光信号在光纤‎中传输的损耗‎和波形的畸变‎均很小，而且稳定，．噪声主要来源‎于t子噪声及光检‎测器后面的电‎阻热噪声和前‎置放大器的噪‎声．只要设计适当‎，在中继距离内‎传输的误码率‎可达10^-9甚至更低。

此外，光纤通信系统‎还具有适应能‎力强、保密性好以及‎使用寿命长等‎特点。

当然光纤通信‎系统也存在一‎些不足：( 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。

光纤通信课后习题答案光纤通信课后习题答案光纤通信作为现代通信技术的重要组成部分，已经在我们的日常生活中扮演着至关重要的角色。

通过光纤传输信息可以实现高速、大容量的数据传输，极大地改善了我们的通信体验。

而在学习光纤通信的过程中，习题是检验我们对知识掌握程度的重要途径。

下面是一些光纤通信课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 什么是光纤通信？光纤通信是一种利用光纤作为传输媒介，使用光信号来传输信息的通信方式。

它通过将信息转换为光信号，并通过光纤进行传输，最后再将光信号转换为电信号，实现信息的传输和接收。

光纤通信具有高速、大容量、低损耗等优点，被广泛应用于电话、互联网、电视等领域。

2. 光纤通信的基本原理是什么？光纤通信的基本原理是利用光的全反射特性来实现光信号的传输。

光信号在光纤中传输时，会一直沿着光纤内壁发生反射，从而避免了光信号的能量损失。

光纤通信系统主要由光源、光纤、光探测器等组成。

光源产生的光信号经过调制后，通过光纤传输到目的地，然后被光探测器接收并转换为电信号。

3. 光纤通信相比于传统通信有哪些优势？光纤通信相比于传统通信具有以下优势：- 高速传输：光信号的传输速度非常快，可以达到光速的30%左右，远远超过了传统的电信号传输速度。

- 大容量传输：光纤通信可以同时传输大量的信息，其传输容量远远超过了传统的铜线通信。

- 低损耗：光信号在光纤中传输时，损耗非常小，可以实现长距离的传输。

- 抗干扰性强：光信号在光纤中传输时，不容易受到外界电磁干扰的影响，保证了通信的稳定性和可靠性。

4. 光纤通信的应用领域有哪些？光纤通信在现代社会的各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：- 电话通信：光纤通信在电话网络中被广泛应用，可以实现高质量、高速度的语音通信。

- 互联网通信：光纤通信是互联网的基础设施之一，可以实现高速、大容量的数据传输，提供了更快速、稳定的网络连接。

- 电视传输：光纤通信在有线电视网络中被广泛应用，可以实现高清晰度、大容量的视频传输。

情境一巩固与提高：一、填空题1.华裔学者高锟科学地预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，并因此获得诺贝尔物理学奖。

2.目前光纤通信所使用的光的波长为1260nm-1625nm 。

3.数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机构成。

4.光纤通信的3个低衰耗波长窗口分别是0.85um、1.31um 、和 1.55um 。

5.非色散位移光纤零色散波长在 1310 nm，在波长为1550 nm处衰减最小。

6.光纤主要由纤芯和包层构成，单模光纤芯径一般为 8-10 μm，多模光纤的芯径一般在 50 μm左右。

7.光纤的特性主要分为传输特性、机械特性、温度特性三种。

二、简答题1.简述光纤通信的优点和缺点。

答：光纤通信的优点：1)频带宽、通信容量大2)损耗低、传输距离远3)信号串扰小、保密性能好4)抗电磁干扰、传输质量佳5)尺寸小、重量轻、便于敷设和运输6)材料来源丰富、环境适应性强光纤通信的缺点：1）光纤性质脆。

需要涂覆加以保护2）对切断的连接光纤时，需要高精度技术和仪表器具3）光路的分路、耦合不方便4）光纤不能输送中继器所需的电能5）弯曲半径不宜过小2.简述光全反射原理。

答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较大）到光疏媒质的交界面会发生全反射现象，即入射角达到一定值时，折射光线将与法线成90°角，再增大会使折射光线进入原媒质传输。

3.简述光纤通信系统的基本组成。

答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。

光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。

光源器件一般是LED和LD。

光纤：完成光波的传输。

光接收机的作用就是进行光/电转换。

光收器件一般是光电二极管PIN和雪崩光电二极管APD。

4.简述G.652、G.653、G.655的特点和主要用途。

答：G.652：也称标准单模光纤，是指零色散点在1310nm附近的光纤；在1550nm处，G.652光纤具有最低损耗特性。

习题一1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源是LED 或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。

电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．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的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s 的音频信道。

第一章1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。

电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．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的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。

1.说明光纤通信的主要优点。

(1) 传输频带宽，通信容量大。

(2) 损耗低，中继距离远。

(3) 抗电磁干扰能力强，无串话。

(4) 光纤细，光缆重量轻，体积小，便于敷设和运输。

(5) 材料丰富，成本低。

2.光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分作用? 光发射机、光中机器、光接收机、传输电缆光发射机把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把信号最大限度地注入光纤线路。

光中继器基本功能延长通信距离，光中继器将从光纤中接收到弱光信号经光检测器转换成电信号，再生或放大后，再次激励光源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输。

光接收机作用：把从光纤线路输出，产生畸变和衰减的微弱光信号转为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。

传输光缆作用：把来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。

1、光纤通信的概念。

答：用光波作为载波，以光导纤维作为传输介质的一种通信方式。

2、通常光纤通信所用的光是（激光）。

光纤通信的三个低损耗窗口。

答：波长0.85 um 、1.31 um 、1.55 um。

3、光纤的损耗包括哪些？光纤的损耗可以降为零吗？答：吸收损耗包括:本征吸收和杂质吸收。

散射损耗包括:瑞利散射和结构缺陷散射。

光纤工程应用中造成的损耗分为：弯曲损耗、微弯损耗、接头损耗。

4、光纤色散的概念，分类。

答：（1）概念：光纤中的不同频率成分或不同的模式，在光纤中传输时，由于速度不同而使得传播时间不同，因此造成光信号中的不同频率成分或不同模式到达光纤终端有先有后，从而产生波形畸变的一种现象称为光纤色散。

（2）分类： 模式色散 材料色散 波导色散。

5、单模传输光纤中主要有什么色散？多模光纤中主要存在什么色散？为什么说光纤的色散会降低通信容量？答：单模光纤：只有单一的基模满足传输条件，因此不存在模式色散，只存在材料色散和波导色散。

多模光纤：模式色散占主要，波导色散可以忽略。

6、数值孔径NA的概念和计算。

答：定义最大入射角θ max的正弦为数值孔径。

《光纤通信系统及其应用》课后习题第一章1.1实现光纤通信的关键器件与技术是什么？1.2光纤通信使用光源的波长范围是什么？1.3 光纤通信有哪些优点？1.4 数字光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。

1.5 模拟光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。

1.6 光纤通信的应用范围主要是哪些领域？第二章2.1均匀光纤芯与包层的折射率分别为1n =1.50，2n =1.45，试计算：（1）光纤芯与包层的相对折射率差∆；（2）光纤的数值孔径NA 。

2.2 在阶跃折射率光纤中，1n =1.52，2n =1.49。

（1）光纤浸在水中（0n =1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角；（2）光纤放置在空气中，求数值孔径。

2.3 一阶跃折射率光纤，折射率1n =1.5，相对折射率差∆=1%，求光纤的数值孔径。

2.4 光纤通信为什么用0.85m μ，0.85m μ，0.85m μ三个工作波长？2.5 光纤的损耗机理及危害是什么？2.6 光纤的色散机理及危害是什么？2.7 光缆的主要结构是什么？第三章3.1 设激光器的高能级和低能级的能量各为2E 和1E ，频率为f ，相应能级上的粒子密度各为2N 和1N 。

（1）当f =3000MHz ，T =300K 时，计算2N /1N ；（2）当λ=1m μ，T =300K 时，计算2N /1N ；（3）当λ=1m μ时，若2N /1N =0.1，计算环境温度T 。

3.2 一半导体激光器，谐振腔长l =300m μ，工作物质的损耗系数α=11-mm ，谐振腔两镜面的反射率1R =0.33，2R =1，求： （1）阈值时的增益系数th g ；（2）当2R 由0.33增加到1时，激光器的阈值电流如何变化？3.3 半导体激光器发光的基本条件是什么？3.4 能级跃迁有哪几种形式？3.6 半导体激光器有哪些特征？3.7 半导体激光器有哪些基本结构？3.8 比较半导体激光器和发光二极管的异同。

光纤通信概论、单项选择题1.光纤通信指的是：A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。

2光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的：D近紫外区A 近红外区B可见光区C远红外区3目前光纤通信所用光波的波长范围是：A 几=0.4 〜2.0啊B 几=0.4 〜1.8^C久=0.4〜1.5何D久=0.8〜1.6何4目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：A 久=0.85 ⑷、1.20 ㈤】、1.80^° ;B 几=0.80 ⑷、1.51艸、1.80 问］；C 比=0.85 ⑷、1.31 ⑷、1.55何】；D 1几=0.80 阿、1.20 问、1.70 问。

6下面说法正确的是：A光纤的传输频带极宽，通信容量很大;C 为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸；D 由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离短。

二、简述题1、什么是光纤通信？2、光纤的主要作用是什么？3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？4、光纤通信所用光波的波长范围是多少？5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少？光纤传输特性测量一、单项选择题1光纤的损耗和色散属于：A 光纤的结构特性；B 光纤的传输特性；C 光纤的光学特性；D 光纤的模式特性。

2光纤的衰减指的是：A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少；B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少；C光信号沿光纤传输时，光功率的损耗；D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。

A 光纤的材料色散；B光在光纤中传播时，不同波长光的群时延不一样所表现出来的一种物理现象；C 光纤的模式色散；D 光纤的波导色散。

4测定光纤衰减的测试方法有三中，它们是：A 切断法、插入损耗法和后向散射法；B 相移法、切断法和散射法；C插入损耗、脉冲时延法和散射法；D 切断法、插入损耗法和相移法。

《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 |p i p 0|/αdB ;0.2dB/km L =−10lg 1100.2=50km20dB/km L =−10lg 11020=0.5km2000dB/km L =−10lg 1102000=0.005km光功率p i =p 0exp⁡(−αL)衰减系数α=ln (p 0p i )∗αdB 10lg (p 0p i )=αdB 10lge ≅αdB 4.343 则α(cm −1)=αdB10lge ×10−5cm −10.2dB/km α=4.61×10−7cm −1 20dB/km α=4.61×10−5cm −12000dB/km α=4.61×10−3cm −11.2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 ，平均每字5个字母，试估计总比特数。

光纤通信课后答案1-1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出答：1966年7月英籍华人高锟提出用光导纤维可进行通信。

1-2 光纤通信有哪些优点光纤通信具有许多独特的优点，他们是： 1. 频带宽、传输容量大； 2. 损耗小、中继距离长； 3. 重量轻、体积小； 4. 抗电磁干扰性能好； 5. 泄漏小、保密性好；6．节约金属材料，有利于资源合理使用。

1-3 简述通信网络的分层结构构成通信网络的基础设施可用图1.1.3所示的分层模型来描述。

这种分层网络支持传统的电复用信号传输，但是也可以提供全光端对端透明连接。

在光层中传输的网络功能，如分插复用（ADM ）、交叉连接、信号存储以及业务调度均在光层中完成。

电交换/复接层( 层)LAN POTS CATVOXCOXCOXC业务和应用层光传送/网络层光接入声音视频网络管理OADMOADMOADM: OXC ：光分插复用光交叉连接SDH/ATM图1.1.3 通信网络的分层结构1-4 比较光在空气和光纤中传输的速度，哪个传输得快答：当光通过比真空密度大的光纤时，其传播速度要减慢，如图1.2.3所示，减慢的程度与介质折射率n 成反比。

图1.2.3 光通过密度大的介质时传播速度要减慢1-5 简述抗反射膜的工作原理。

答：当光入射到光电器件的表面时总会有一些光被反射回来，除增加耦合损耗外，还会对系统产生不利的影响，为此需要在器件表面镀一层电介质材料，以便减少反射，如图1.3.6所示。

在该例中，空气折射率11=n ，器件材料是硅，5.33=n ，电介质材料选用43N S i ，其折射率9.12≈n ，在空气和硅器件折射率之间。

当入射光到达空气和抗反射膜界面时，标记为A 的一些光被反射回来，因为它是外反射，所以反射光与入射光相比有180o 的相位变化。

该光波在电介质材料中传播，当到达抗反射膜和器件界面时，除大部分光进入器件外，一些光又被反射回来，标记为B 。

因为23n n >，还是外反射，B 光仍有180o 的相位变化，而且当它从抗反射膜出来时，已经受了2d 距离的传输延迟，d 为抗反射膜的厚度。

第1章概述1－1、什么是光纤通信？参考答案：光纤通信(Fiber-optic communication)是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，其先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。

光经过调变后便能携带资讯。

光纤通信利用了全反射原理，即当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。

1－2、光纤通信技术有哪些特点？参考答案：(1)无串音干扰，保密性好。

(2)频带极宽，通信容量大。

(3)抗电磁干扰能力强。

(4)损耗低，中继距离长。

(5)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。

除以上特点之外，还有光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长等特点。

1－3、光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。

参考答案：光纤通信系统最基本由光发送机、光接收机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。

其中光发送机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，光纤线路负责传输信号，而光接收机负责接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。

(1)光发送机：由光源、驱动器和调制器组成，实现电/光转换的光端机。

其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

(2)光接收机：由光检测器和光放大器组成，实现光/电转换的光端机。

其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。

(3)光纤线路：其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。

(4)中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。

它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

(5)无源器件：包括光纤连接器、耦合器等，完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。

第一章习题1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2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 。

1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。

(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。

第二章习题2-6 光从空气中入射到玻璃会发生光的反射和折射，已知玻璃的折射率n=1.48，空气的折射率近似为1，试求反射光为线偏振光时所对应的入射角。

解：由布儒斯特定律21120tan n n n i ==可得 ︒==-95.55tan 010n n i 2-7 有一介质，吸收系数为132.0-=cm α，透射光强分别为入射光强的10%、50%及80%时，介质的厚度各多少?解：光束穿过厚度为z 的介质后强度为 z e I I α-=0可得：ln 1I I z α-= 当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为7.196cm ；当透射光强分别为入射光强的50%时，介质的厚度为2.166cm ；当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为0.607cm ；2-8 构成激光器的三个基本条件是什么?构成一个激光器需要如下三个要素如图所示：（1） 激光工作物质（2） 激励（3） 光学谐振腔第三章习题3-1 填空题(1) 通信用的光纤绝大多数用 材料制成。

折射率高的中心部分叫 ，折射率稍低的外层称为 。

(2) 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为 ，用 表示。

《光纤通信系统及其应用》试题及答案一、填空题（每空2分，共30题）1．根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为波；二为波；三为波。

答案：TEM TE TM2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的的薄膜波导。

答案：折射率相同3.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为现象。

答案：自聚焦4.在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为层。

答案：本征层（I）5.在薄膜波导中，导波的特征方程是。

答案：2k1xd-2Φ12-2Φ13=2mπ6. EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：、作发射机的和。

答案：作前置放大器功率放大器作光中继器7. EDFA的工作波长范围是__。

答案：1.53~1.56um8.光缆主要由、_和等几部分组成。

答案：缆芯加强元件外护层9.形成光纤损耗的原因很多，归结起来主要包括两大类：_ _和。

答案：吸收损耗散射损耗10.LD适用于、的光纤传输系统。

答案：长距离大容量11.对光隔离器的主要要求是：和。

答案：插入损耗低隔离性好12.SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外，还包括、和区域。

答案：信息净负荷区域支路单元指针区域管理单元指针13.支路单元TU是SDH的一种信息结构，它是由VC和一个相应的组成的。

答案：支路单元指针14.EDFA作前置放大器使用时，要求其有和的特性。

答案：高增益低噪声15. STM-1帧结构中信息净负荷区域的位置是第__ _行，第列。

答案：1~9 10～27016. 利用并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。

答案：光17．光纤通信系统中的监控信号除可借助光缆中的金属导线传输外，还可利用来传输。

答案：光纤二、选择题（每题2分，共30题）1.速率为fb的NRZ码经4B1H码型变换后,其线路码的速率为（）A.1.25fbB.1.2fbC.fbD.0.8fb答案：D2.通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是（）A.光纤色散B.噪声C.光纤衰减D.光缆线路长度答案：B3.STM-1一帧的字节数为（）A.9×270×NB.9×261×NC.9×270D.9×261答案：C4.在薄膜波导中,导波的轴向相位常数k1z＝（）A.k0sinθ1B.k0n1θ1C.n1θ1D.k0n1sinθ1答案：D5.在阶跃型光纤中,当导波处于截止的临界状态时,其特性参数（）A.W＝0B.β＝0C.V＝0D.U＝0答案：D6.目前,掺铒光纤放大器噪声系数可低至（）A.－3dB～0dBB.0dB～3dBC.3dB～4dBD.10dB～15dB答案：C7.不属于半导体激光器特性参数的是（）A.输出光功率B.阈值电流C.转换效率D.消光比光发射机的答案：D8.光纤衰减系数的单位是（）A.dBB.dBmC.dBm/kmD.dB/km ？答案：D9.在EDFA中,用于降低放大器噪声的器件是（）A.光耦合器B.波分复用器C.光滤波器D.光隔离器答案：C10.薄膜波导中,导波的基模是（）A.TE0B.TM0C.TE1D.TM1答案：A11.半导体光放大器的增益一般在（A）dB。

1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。

电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．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的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。

光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。

传输损耗高达1000dB/km 左右。

2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。

答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。

系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。

中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。

3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。

第二章 光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。

纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。

2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G .652光纤（常规单模光纤）、G .653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。

（2）阶跃型光纤的折射率分布 () 21⎩⎨⎧≥<=ar n ar n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n cm α 3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA 是如何定义的？两者有何区别？它是用来衡量光纤什么的物理量？答：阶跃型光纤的数值孔径2s i n 10∆==n NA φ 渐变型光纤的数值孔径 ()() 20-0s i n220∆===n n n NA c φ两者区别：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。