光纤通信课后习题参考答案.pdfVIP

光纤通信课后习题参考答案

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。

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n?r????n1

?n2r?ar?a

?2??r???nm?1?2?????n?r????a???????nc渐变型光纤的折射率分布

r?ar?a

7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长

度L=10Km。试求：

（1）光纤的相对折射率差Δ；

（2）数值孔径NA；

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差

Δ。解：（1）?＝n1-n2

2n12221.52?1.452??3.3%22?1.5

（2）NA?n12??1.5?2?0.033?0.39

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，则相当于包层的折射率n2=1，

则

?＝n1-n2

2n12221.52?12??28.1%22?1.5

NA?n12??1.?2?0.2?811.12

而NA?sin?0最大为1，所以说只要光纤端面的入射角在90O以内，

就可以在光纤中形成全反射。

8．已知阶跃型光纤，纤芯折射率n1=1.50，相对折射率差Δ=0.5%，

工作波长λ0=1.31μm，试求：

（1）保证光纤单模传输时，光纤的纤芯半径a应为多大？

（2）若a=5μm，保证光纤单模传输时，n2应如何选择？

解：（1）因为是阶跃型光纤，所以归一化截止频率Vc＝2.405；

?V?

2??0n1a2??2.405?2.4051.31?m?

a??0???3.34??m?2?n12?2?1.50?2?0.5%2.405

2?（2）若a=5μm，保证光纤单模传输时，V??0n1a2??2.405

????2?2.405?0??na?2????1

?＝n1-n2

2n1222?2.4051.31?m?????1.50?5?m?2????2?0.22%?0.22%?

n2?n1?2??1.5??2?0.22%?1.4967

第三章光纤的传输特性

2．当光在一段长为10km光纤中传输时，输出端的光功率减小至输入

端光功率的一半。求：光纤的损耗系数α。

解：设输入端光功率为P1，输出端的光功率为P2。

则P1＝2P2

光纤的损耗系数?＝2P10P110lg?