1、第三章光纖的傳輸特性1.簡述石英系光纖損耗產(chǎn)生的原因，光纖損耗的理論極限值是由什么決定的? 答：（1）r吸收損耗3光纖損耗 <紫外吸收廣本征吸收紅外吸收OH水質(zhì)吸收3渡金屬離了吸收|原子缺陷吸收散射損耗T瑞利散射損耗、結構不完善引起的散射損耗l彎曲損耗，光纖彎曲損耗光纖微彎損耗（2）光纖損耗的理論極限值是由紫外吸收損耗、紅外吸收損耗和瑞利散射決定的。2 .當光在一段長為10km光纖中傳輸時，輸出端的光功率減小至輸入端光功率的一 半。求：光纖的損耗系數(shù)解：設輸入端光功率為 Pl,輸出端的光功率為 P2。貝U Pi = 2P2 10P 10 2P光纖的損耗系數(shù)：=-lg 1 lg 2=0.3

2、dB/kmL P2 10kmP23 .光纖色散產(chǎn)生的原因有哪些？對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)有何危害？答：（1）按照色散產(chǎn)生的原因，光纖的色散主要分為：模式（模間）色散、材 料色散、波導色散和極化色散。（2）在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中， 色散會引起光脈沖展寬， 嚴重時前后脈沖將相互 重疊，形成碼間干擾，增加誤碼率，影響了光纖的傳輸帶寬。因此，色散會限制光 纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離。4 .為什么單模光纖的帶寬比多模光纖的帶寬大得多？答：光纖的帶寬特性是在頻域中的表現(xiàn)形式，而色散特性是在時域中的表現(xiàn)形式，即色散越大，帶寬越窄。由于光纖中存在著模式色散、材料色散、波導色散和 極化色散四種，并且模式色散 >

3、;>材料色散波導色散極化色散。由于極化色散很 小，一般忽略不計。在多模光纖中，主要存在模式色散、材料色散和波導色散；單 模光纖中不存在模式色散，而只存在材料色散和波導色散。因此，多模光纖的色散 比單模光纖的色散大得多，也就是單模光纖的帶寬比多模光纖寬得多。5 .均勻光纖纖芯和包層的折射率分別為ni=1.50, n2=1.45,光纖的長度 L=10km。試求：(1)子午光線的最大時延差；(2)若將光纖的包層和涂敷層去掉，求子午光線的最大時延差。解：(1) tm = L - L = Ln1n1 _1M C . 口 C C 32J一sinic2n1n110km 1.50 1.50,=z-1 =

4、1.72s3 105km 1.45(2)若將光纖的包層和涂敷層去掉，則n2=1.0LLLn1n11M =7-1Csin“C<n2n1n1= m0 型-1 =25s 3 105km1.06. 一制造長度為 2km的階躍型多模光纖，纖芯和包層的折射率分別為n1=1.47,n2=1.45,使用工作波長為1.31 m，光源的譜線寬度 A七3nm,材料色散系數(shù) Dm = 6ps/nmkm,波導色散 麻=0,光纖的帶寬距離指數(shù) 丫 =0.8。試求：(1)光纖的總色散；(2)總帶寬和單位公里帶寬。初/.、 Ln1% ;2kmM 1.47A.47 -、解：(1)tm =-1,-1 =z1 1 = 135

5、.2(ns)C W23 3M105km/sl1.45 Jm = Dm L = 6ps/nm km 3nm 2km = 36 ps, 總=，m2 +m +Tw)2 ="：135.22 +0.0362 =135.2(ns)(2) BT0.4410.441135.2ns= 3.26 MHzB=Bt L ' =3.26 20.8 -5.68 M H z7. 一制造長度為2km的拋物線型漸變多模光纖，纖芯軸線處的折射率n(0)=1.5,包層的折射率nC=1.48,使用工作波長為 0.85師，光源的譜線寬度 A七6nm,材 料色散系數(shù)Dm=15ps/nm -km,波導色散 = 10 ps

6、,光纖的帶寬距離指數(shù) 丫 =0.9。試求：(1)光纖的總色散；(2)總帶寬和單位公里帶寬。22_2-2珈 “、 n 0 -nc1.52 -1.482一解：(1)2 =1.34%2n 02 1.5， 一 一一一 21 皿 22km 1.5 O。134 = 898 ps2 C 23 105km/sm = Dm ,。； L =15ps/nm km 6nm 2km = 180 ps.總M2 ( mw)2 = . 8982 180 10 2 = 918 ps(2) Bt0.4410.441918 ps= 480 MHz0 9B =Bt L =480 2=896 MHz8.某系統(tǒng)使用工作波長%= 1.31 pm,譜線寬度 A七5nm的光源和長度為 3km的階躍型光纖，其纖芯的折射率n=1.458 ,相對折射率差 A= 0.8%,纖芯半徑a= 8 g, 光纖的材料色散系數(shù) Dm=8ps/nmkm,波導色散 q=0,其帶寬速率比為0.8。試 求光纖的模式畸變帶寬和波長色散帶寬。解：M3k