1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上要自信，絕對的自信，無條件的自信，時刻自信，即使在錯的時候！光纖通信計算、綜合、分析練習(xí)公布精選精煉+課后精講（QQ在線講解）張延鋒2014/8/1忍人之所不能忍，方能為人知所不能為！計算、綜合、分析題練習(xí)1. 一階躍折射率光纖，纖芯折射率n1=1.5，相對折射率差，工作波長為1310nm，試計算： (1) 為了保證單模傳輸，其芯徑應(yīng)取多大？ (2) 若取芯徑，求其數(shù)值孔徑及其模式數(shù)。2. 設(shè)PIN光電二極管的量子效率為75，渡越時間為10ps。問：(1) 計算該檢測器的3dB帶寬；(2) 計算在1.3um和1.55um波長時的響應(yīng)度，并說明為什么在1.55um處光電

2、二極管比較靈敏。3.已知階躍型光纖的n1=1.5，=0.5，工作波長=1.31m光纖中的導(dǎo)模M=2求：(1) 光纖的數(shù)值孔徑NA。(2分)(2) 全反射臨界角c。(3分) (3) 光纖的纖芯半徑a。(5分)4. 一個GaAsPIN光電二極管平均每兩個入射光子，產(chǎn)生一個電子空穴對，假設(shè)所有的電子都被接收。(1) 計算該器件的量子效率；(2) 設(shè)在1.31um波段接收功率是107W，計算平均輸出光生電流。(3) 計算這個光電鉺極管的長波長截止點c（超過此波長光電二極管將不工作）。5. 某SI型光纖，光纖的芯徑d=2a為100m，折射率n1=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)?/p>

3、光波的波長=850nm。（1）計算該光纖的V參數(shù)；（2）估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量；（3）計算該光纖的數(shù)值孔徑；（4）計算該光纖單模工作的波長。6. 有一GaAlAs半導(dǎo)體激光器，其諧振腔長為300，材料折射率n=3.0，兩端的解理面的反射率為0.35。(1)求因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù)。(2)求相鄰縱模間的頻率間隔和波長間隔。(3)若此激光器的中心波長=1310nm，與此相應(yīng)的縱模序數(shù)。7. 設(shè)140Mb/s的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，工作波長1300 nm，其他參數(shù)如下：發(fā)射光功率為-3dBm，接收機的靈敏度為-38 dBm （BER=10-9），系統(tǒng)余量為4 dB，連接器損耗為0.5 dB

4、/個，平均接頭損耗為0.05 dB/km，光纖損耗為0.4 dB/km，試計算損耗限制傳輸距離。8. 分光比為3：1的定向耦合器，假設(shè)從輸入口0輸入的功率為1mW，從輸入口0到輸入口1的插入損耗為1.5dB，求兩個輸出口的輸出光功率。9. 已知階躍折射率光纖中n1=1.52，n2=1.49。（1）光纖浸沒在水中(n0=1.33)，求光從水中入射到光纖輸入端面的光纖最大接收角；（2）光纖放置在空氣中，求數(shù)值孔徑。10. 若一個565Mbit/s單模光纜傳輸系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體要求如下：光纖通信系統(tǒng)光纖損耗為0.4dB/km，光纖接頭損耗為0.1dB/km，光源的入纖功率為-2.5dbm，接收機靈敏度

5、為-37dbm，線路碼型5B6B，傳輸速率為kbit/s,光源采用MLMLD，光源譜寬為2nm，光纖的色散系數(shù)為2.5ps/(km nm)，光通道功率參數(shù)取0.115。設(shè)計中取光功率代價為1db,光連接器衰減為1db，光纖富余度為0.1db/km,設(shè)備富余度為5.5db。試求：系統(tǒng)的最大中繼距離。11. 弱導(dǎo)波階躍光纖芯子和包層的折射指數(shù)分別為n1=1.5,n2=1.45,試計算:(1)纖芯和包層的相對折射指數(shù)差；(2)光纖的數(shù)值孔徑NA。12. 光波從空氣中以角度33°投射到平板玻璃表面上，這里的是入射光與玻璃表面之間的夾角。根據(jù)投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分發(fā)生

6、折射，如果折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°，請問玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又是多少？13. 計算及的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。如果光纖端面外介質(zhì)折射率，則允許的最大入射角為多少？14. 已知階躍光纖纖芯的折射率為，相對折射（指數(shù)）差，纖芯半徑，若，計算光纖的歸一化頻率及其中傳播的模數(shù)量。15. 一根數(shù)值孔徑為0.20的階躍折射率多模光纖在850nm波長上可以支持1000個左右的傳播模式。試問：（1）其纖芯直徑為多少？（2）在1310nm波長上可以支持多少個模？（3）在1550nm波長上可以支持多少個模?16. 用纖芯折射率為，長度未知的弱導(dǎo)光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率的光

7、脈沖，經(jīng)過該光纖后，信號延遲半個脈沖周期，試估算光纖的長度。17. 有階躍型光纖，若，那么（1）若，為保證單模傳輸，光纖纖芯半徑應(yīng)取多大？（2）若取芯徑，保證單模傳輸時，應(yīng)怎么選擇？18. 漸變光纖的折射指數(shù)分布為求光纖的本地數(shù)值孔徑。19. 某光纖在1300nm處的損耗為，在1550nm波長處的損耗為。假設(shè)下面兩種光信號同時進入光纖：1300nm波長的的光信號和1550nm波長的的光信號。試問這兩種光信號在8km和20km處的功率各是多少？以為單位。20. 一段12km長的光纖線路，其損耗為。試回答：（1）如果在接收端保持的接收光功率，則發(fā)送端的功率至少為多少？（2）如果光纖的損耗變?yōu)椋瑒t所

8、需的輸入光功率為多少？21. 有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長的光纖鏈路，纖芯折射率，相對折射率差。（1）求接收端最快和最慢的模式之間的時延差；（2）求由模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬；（3）假設(shè)最大比特率就等于帶寬，則此光纖的帶寬距離積是多少？22. 有10km長的多模階躍折射光纖，如果其纖芯折射率為，計算光纖帶寬。23. 計算一個波長為的光子能量，分別對1MHz和100MHz的無線電做同樣的計算。24. 太陽向地球輻射光波，設(shè)其平均波長，射到地球外面大氣層的光強大約為。如果恰好在大氣層外放一個太陽能電池，試計算每秒鐘到達太陽能電池上每平方米板上的光子數(shù)。25. 如果激光器在上工作，輸出1

9、W的連續(xù)功率，試計算每秒從激活物質(zhì)的高能級躍遷到低能級的粒子數(shù)。26. 設(shè)PIN光電二極管的量子效率為80%，計算在和波長時的響應(yīng)度，說明為什么在處光電二極管比較靈敏。27. 假設(shè)我們想要頻分復(fù)用60路FM信號，如果其中30路信號的每一個信道的調(diào)制指數(shù)，而另外30路信號的每一個信道的調(diào)制指數(shù)，試求出激光器的光調(diào)制指數(shù)。28. 假設(shè)一個SCM系統(tǒng)有120個信道，每個信道的調(diào)制指數(shù)為2.3%；鏈路包括一根損耗為1dB/km的12km長的單模光纖，每端有一個損耗為0.5dB的連接器；激光光源耦合進光纖的功率為2mW，光源的RIN=-135dB/Hz；PIN光電二極管接收機的響應(yīng)度為0.6A/W，B=

10、5GHz，ID=10nA，Req=50,Ft=3dB。試求本系統(tǒng)的載噪比。29. 假設(shè)一個有32個信道的FDM系統(tǒng)中每個信道的調(diào)制指數(shù)為4.4%，若，PIN光電二極管接收機的響應(yīng)度為，。（1）若接收光功率為，試求這個鏈路的載噪比；（2）若每個信道的調(diào)制指數(shù)增加到7%，接收光功率減少到，試求這個鏈路的載噪比。30. 一直有一個565Mb/s單模光纖傳輸系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體要求如下：（1）光纖通信系統(tǒng)的光纖損耗為0.1dB/km，有5個接頭，平均每個接頭損耗為0.2dB，光源的入纖功率為-3dBm，接收機靈敏度為-56dBm（BER=10-19）。（2）光纖線路上的線路碼型是5B6B，光纖的色散系數(shù)為

11、2ps/（km.nm），光源光譜寬度為1.8nm。求：最大中繼距離是多少？注：設(shè)計中選取色散（功率）代價為1dB，光連接器損耗為1dB（發(fā)送和接收端各一個），光纖富于度為0.1dB/km，設(shè)備富于度為5.5dB。31. 一個二進制傳輸系統(tǒng)具有以下特性：（1）單模光纖色散為15ps/(nm.km)，損耗為0.2dB/km。（2）發(fā)射機用的GaAs激光源，發(fā)射平均光功率為5mW，譜寬為2nm。（3）為了正常工作，APD接收機需要平均1000個光子/比特。（4）在發(fā)射機和接收機處耦合損耗共計3dB。求：（1）數(shù)據(jù)速率為10和100Mb/s時，找出受損耗限制的最大傳輸距離。（2）數(shù)據(jù)速率為10和100

12、Mb/s時，找出受色散限制的最大傳輸距離。（3）對這個特殊系統(tǒng)，用圖表示最大傳輸距離與數(shù)據(jù)速率的關(guān)系，包括損耗和色散兩種限制。32. 比較下面兩個速率為100Mb/s的系統(tǒng)其損耗受限的最大傳輸距離。系統(tǒng)1工作在850nm：（1）GaAlAs半導(dǎo)體激光器：0dBm(1mW)的功率耦合進光纖；（2）硅雪崩光電二極管：靈敏度為-50dBm；（3）漸變折射率光纖：在850nm處的損耗為3.5dBm/km；（4）連接器損耗：每個連接器為1dB。系統(tǒng)2工作在1300nm：（1）InGaAsPLED：-13dBm的功率耦合進光纖；（2）InGaAsPIN光電二極管：靈敏度為-38dBm；（3）漸變折射率光纖

13、：在300nm處的損耗為1.5dBm/km；（4）連接器損耗：每個連接器為1dB。每個系統(tǒng)均要求6dB的系統(tǒng)富于度。33. 某光纖通信系統(tǒng)，其發(fā)送光功率為-4dBm，光接收機靈敏度為-40dBm，設(shè)備富余度為6 dB，光纜富余度為0.1dB/km，光纖接頭損耗為0.2dB/km，且不考慮色散的影響，求當(dāng)無光纜配線架時，如果希望最長中繼距離為60 km，此時的光纜的衰減系數(shù)為多大？34. 階躍型光纖中，已知纖芯折射率n1=1.51，n21.49，纖芯半徑a4m，工作波長1.31 m。求：（1）相對折射指數(shù)差；（2）光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量；（3）每公里長度光纖的模式色散35. 一光纖通信系統(tǒng)的光纖損

14、耗為0.35 dB/km，光發(fā)射機的平均發(fā)送光功率為-1 dBm，全程光纖平均接頭損耗為0.05 dB/km。設(shè)計要求系統(tǒng)富裕度為6 dB，無中繼傳輸距離為70 km。求：（1）滿足上述要求，光接收機靈敏度至少應(yīng)取多少？（2）若要求系統(tǒng)允許的最大接收功率為10 dBm，則光接收機的動態(tài)范圍至少應(yīng)取多少？36. 已知階躍型光纖的n1=1.5，=0.01，芯子半徑a=10m，波長0=1.5m, 試計算：    （1）數(shù)值孔徑NA  （2）歸一化頻率   （3）入射光線的激勵角范圍37. 已知階躍型光

15、纖的n1=1.5，=0.5%，0=1.3m, 若光纖中的導(dǎo)模數(shù)量N=2，試問至少纖芯半徑為多大？ 38. 有一五次群單模光纜傳輸系統(tǒng)，線路碼型為3B4B碼，應(yīng)用InGaAs-LD，其It<50mA，標稱波長為1310nm，光譜寬度為2nm，發(fā)送光功率為-2.3dBm, 接收靈敏度為-38dBm, 動態(tài)范圍20dB。采用的光纜其固有損耗為0.4dB/km, 接頭損耗為0.1dB/km，光連接器衰減為1dB，光纖色散系數(shù)2.0ps/nm·km, 光纖富余度為0.1dB/km。若考慮1dB色散代價（取0.115），5dB設(shè)備

16、富余度，試計算在系統(tǒng)設(shè)計時，最大中繼距離為多少？39. 一無備用系統(tǒng)的光纜通信系統(tǒng)，在420km內(nèi)共設(shè)10個中繼器，各種設(shè)備的故障率如下：  設(shè)備種類故障率（fit）140Mb/s光端機20000（一端）140Mb/s中繼器7000（一線）光纜 200（一公里）供電 7500（一端）求：（1）系統(tǒng)總故障率。     （2）平均無故障時間。 40. 已知均勻光纖的n1=1.51，=0.01，工作波長0=0.85m, 當(dāng)纖芯半徑a=25m。試求：（1）此光纖中傳輸?shù)膶?dǎo)模數(shù)是多少？（2）若要

17、實現(xiàn)單模傳輸，纖芯半徑應(yīng)為多少？（3）系統(tǒng)中采用11的主備比，在系統(tǒng)發(fā)送和接收端各存在一個轉(zhuǎn)換設(shè)備，轉(zhuǎn)換設(shè)備的故障率為200fit（一端），平均故障修復(fù)時間為4小時。 求：此系統(tǒng)的失效率。         若系統(tǒng)的設(shè)計壽命為20年，則在此間系統(tǒng)的中斷通信時間。41. 如果在無備用系統(tǒng)情況下，容許5000km光纖通信系統(tǒng)雙向全程每年4次全程故障，那么280km的數(shù)字段雙向全程每年允許出現(xiàn)的全程故障是多少次？42. 某激光器的輸出光功率為500mw, 問此功率可折合為多少dBm? 43.

18、某種光纖的纖芯和包層的折射率分別是1.48和1.46，則其臨界傳播角為？44. 光接收機的靈敏度Sr是指在滿足給定誤碼率或信噪比條件下，接收機接受微弱信號的能力，工程上常用最低平均光功率 Pmin 來描述，現(xiàn)若有最低平均光功率Pmin為10mW，則其靈敏度Sr為？45. 光接收機的動態(tài)范圍D是指在保證系統(tǒng)誤碼率指標要求下，接收機的最低光功率Pmin和最大允許光功率Pmax之比，現(xiàn)知Pmin和Pmax分別是10W和100W，則其動態(tài)范圍D為？46. 一階躍折射率光纖，已知纖芯和包層的折射率分別是： n1=1.486,n2=1.472,現(xiàn)僅考慮模式色散，則：（1）每1km長度的脈沖寬度。（2）假設(shè)

19、輸入光脈沖的寬度T與模式色散產(chǎn)生的展寬t相比可以忽略不計，在以上情況下計算可傳輸光脈沖的最大比特率。47. 一階躍折射率光纖，已知纖芯和包層的折射率分別是：n1=1.48,n2=1.46,求：（1）其臨界入射角c；（2） 其臨界傳播角C；（3）其數(shù)值孔徑NA；（4）其最大接收角0；（5）是否能得知相對折射率差的大小？相對折射率差和光纖與光源之間的耦合效率有何關(guān)系？實際光纖對有什么要求？48. 已知某光纖參數(shù)如下：a=4.0m,=0.003,纖芯折射率為n1=1.48。試問：（1） 此光纖能否傳輸波長=1.31m的TE01和TM01模？說明理由。（2）如要使TE01和TM01模能夠傳輸，光波長應(yīng)

20、做怎樣的調(diào)整？49. 已知某光纖參數(shù)如下：a=6m,=0.002,纖芯折射率為n1=1.5。若干HEmn 模的截止頻率和若干EHmn模的截止頻率如表1和表2。試問：（1）當(dāng)光波長分別為1=1.55m，2=1.31m，3=0.85m時，光纖中能傳輸哪些導(dǎo)波模？（2）從（1）中能看出波長與歸一化頻率、可傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量有何關(guān)系？可傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量與歸一化頻率的近似關(guān)系表達式是？（3）歸一化頻率的值一般還決定了包層傳輸?shù)墓β收伎偣β实谋壤瑢τ谏侠獠ㄩL為1=1.55m而言，若假設(shè)總功率為1000dBm，則包層傳輸?shù)墓β蔖包層為多少？表1 若干HEmn模的截止頻率模式HEmnHE21HE22HE23HE

21、24HE31HE32HE33HE34截止頻率Vc2.0455.5208.65411.7923.8327.01610.17313.32表2 若干EHmn模的截止頻率模式EHmnEH11EH12EH13EH14EH21EH22EH23EH24截止頻率Vc3.3827.01610.17313.3245.1368.41711.62014.7950. 已知某階躍光纖參數(shù)如下：=0.003，纖芯折射率為n1=1.46，其中光波長是=1.31m，求單模傳輸時光纖具有的纖芯半徑a。51. 對于單縱模激光器，定義邊模抑制比MSR為主模功率P主與次邊摸功率P邊之比，它是半導(dǎo)體激光器頻譜純度的一種度量，若P主=10

22、dBm，P邊=1dBm，則MSR為？52. 光檢測器的響應(yīng)度R表明了光檢測器將光信號轉(zhuǎn)化成電信號的效率，現(xiàn)知光檢測器的光電流Ip=1.0A，其入射光功率為Pin=1.4286W，則響應(yīng)度R的大小為？53. 某LAN光纖鏈路工作波長=850nm，鏈路長度L=2000m，最大比特率為16Mb/s，采用線寬為20nm的LED光源，光設(shè)備的上升時間為8ns，10/100Mb/s LAN最大光纜長度如表1，用MMF（多模光纖）62.5/125m的光纖。表1 10/100Mb/s LAN最大光纜長度LAN類型波長/nm最大長度/m最大損耗dB/km帶寬距離積/Mb/s×km纖芯50m纖芯62.5

23、m纖芯50m纖芯62.5m10Base-F850100020003.75500160100Base-FX1300200020001.5500500100Base-SX85020003.75500求：(1) 系統(tǒng)要求的上升時間tr。(2) 模式色散引起的脈沖展寬tmod，即光線模式上升時間。(3) 色度色散引起的脈沖展寬tch。(4) 求系統(tǒng)實際上升時間tsys。(5) 可以達到指定的比特率嗎？(6) 如果光纖的帶寬不能滿足要求，你認為該如何解決？注：色度色散計算公式D=S04（-043）和tch=|D|L。計算、綜合、分析題練習(xí)答案1. 解：由單模傳輸條件 得 由數(shù)值孔徑的定義式有 則模式數(shù)為

24、， 所以光纖中存在13個模式。 2. 解：（1） （2）響應(yīng)度R定義為光生電流與輸入光功率之比，即 因為入射光功率對應(yīng)于單位時間內(nèi)平均入射的光子數(shù)而入射光子以量子效率部分被吸收，并在外電路中產(chǎn)生光電流，則有響應(yīng)度 波長為1.3um時，(A/W)_ 波長為1.55um時，(A/W) 由上式可知，在量子效率一定時，響應(yīng)度與波長成正比。所以由PIN在1.55um處的靈敏度高于在1.3um處。 3. 解：(1) (2) ， (3) 4. 解： (1) 由量子效率的定義得 ） （2）由公式得 （3) 根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件hf>Eg可得，因GaAs的禁帶寬度為1.424ev,所以。5. 解：(1)

25、 由于歸一化頻率 (2)傳播的模式總數(shù) (3)該光纖的數(shù)值孔徑: (4)該光纖單模工作的波長: (m)6. 解 ： 已知 1) 因非全反射導(dǎo)致的等效損耗系數(shù) (mm-1) 2)由 q=1,2,3. (Hz) 波長間隔 (m) 3）由 1374 7. 解：根據(jù)題意得， /個 ,由 得 8. 解：由題意得 即 故有 已知 ，得 由于 所以 9. （1）見圖，由折射定律可得 n0sin=n1sin（1） n1sin(90°-)=n2sin（2）要使光波能在光纖中傳輸，右圖中的A點必須滿足全反射條件。因此，當(dāng)=90°時，式（2）變?yōu)?cos= (3)由式(1)和式(3)聯(lián)立可得 s

26、in= (4)將題中已知參量代入式(4)，得到sin=13.06°即光從水中入射到光纖輸入端面的光纖最大接收角為13.06°。（2）光纖放置在空氣中，則n0=1NA=10. 解：衰減的影響La=(PT-PR-2Ac-Pp-Me)/(Af+As+Mc)=(-2.5+37-2-1-5.5)/(0.4+0.1+0.1)=43.3(km) 色散的影響LD=(×106)/(B××D)=(0.115×106)/(677.99×2×2.5)=33.9km由上述計算可以看出,中繼段距離只能小于33.9km,對于大于33.9km的線

27、段,可采取加接轉(zhuǎn)站的方法解決。11. 對于弱導(dǎo)波光纖:=(n1-n2)/n1=(1.5-1.45)/1.5=0.033;NA=n1(2)=1.5(2*0.033)=0.387。12. 解：入射光與玻璃表面之間的夾角33°，則入射角°，反射角°。由于折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°，所以折射角°。由折射定律，得到 其中利用了空氣折射率。這種玻璃的臨界角為13. 解：階躍光纖的數(shù)值孔徑為允許的最大入射角自己用matlab算出來14. 解：光纖的歸一化頻率光纖中傳播的模數(shù)量15. 解：（1）由，得到纖芯直徑為（2）當(dāng)，有得到模的個數(shù)為（3）當(dāng)

28、，得到模的個數(shù)為16. 解：信號的周期為信號在纖芯中傳輸?shù)乃俣葹橛捎谛盘栄舆t半個脈沖周期，則光纖的長度為17. 解：（1）由歸一化頻率得到為了保證光纖中只能存在一個模式，則要求，則要求光纖纖芯半徑（2）若取芯徑，保證單模傳輸時，則18. 解：漸變光纖纖芯中某一點的數(shù)值孔徑為19. 解：由, 得 對于1300nm波長的光信號，,在8km和20km處的功率各是，對于1550nm波長的光信號，,在8km和20km處的功率各是，20. 解：（1）根據(jù)損耗系數(shù)定義得到發(fā)送端的功率至少為（2）如果光纖的損耗變?yōu)椋瑒t所需的輸入光功率為21. 解：（1）纖芯和包層的相對折射率差為則得到接收端最快和最慢的模式之

29、間的時延差（2）模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬實際上就等于最快和最慢的模式之間的時延差（3）光纖的帶寬距離積22. 解：纖芯和包層的相對折射率為由階躍光纖的比特距離積，得到光纖帶寬23. 解：波長為的光子能量為對1MHz和100MHz的無線電的光子能量分別為24. 解：光子數(shù)為25. 解：粒子數(shù)為26. 解：時的響應(yīng)度為；時的響應(yīng)度為。因為響應(yīng)度正比于波長，故在處光電二極管比處靈敏。27. 解：由得到。28. 解：由得到。激光耦合進光纖的功率為，用dBm表示，光檢測器接收到的功率為，根據(jù)，得到其中損耗系數(shù)，長度，為兩個連接器的損耗。由于是PIN，所以載噪比為把參數(shù)，代入上式，就得出的值。29.

30、解：（1）由得到，參數(shù)，代入上式，就得出的值。，（2）將上式的，代入上式很容易就求出載噪比。30. 解：（1）把，代入其中右邊分子上的1是指色散（功率）代價。于是可通過計算得到損耗限制的最大中繼距離。（2）受色散限制的最大傳輸距離為由于是單模光纖，所以，分子上的是為了和分母的的單位相匹配，的單位一定要用Mb/s。代入數(shù)據(jù)就可以求出的值來。其中。求出受色散限制的最大傳輸距離，然后與損耗限制的最大中繼距離相比，取最小值，就是最大中繼距離。31. 解：（1）由“為了正常工作，APD接收機需要平均1000個光子/比特”得到APD的接收功率為其中是普朗克常數(shù)，是光速，是波長。又已知，把發(fā)射功率和接收功率

31、用dBm表示出來。受損耗限制的最大傳輸距離為其中（2）受色散限制的最大傳輸距離為由于是單模光纖，所以，分子上的是為了和分母的的單位相匹配，的單位一定要用Mb/s。代入數(shù)據(jù)就可以求出的值來。（3）對這個特殊系統(tǒng)，用圖表示最大傳輸距離與數(shù)據(jù)速率的關(guān)系，包括損耗和色散兩種限制。用matlab很容易表示。32. 解：系統(tǒng)1：把， 代入 可得到損耗受限的最大傳輸距離。系統(tǒng)2：把，代入 可得到損耗受限的最大傳輸距離。33.解： =34. 解：（1）n1=1.51，n21.49 (n1n2)/ n1=(1.51-1.49)/1.51=0.013 (2) M=V2/2 (3) 35. 解：(1) 由PT =

32、Pmin + L + L1 + M Pmin = PTL( + 1)M =-1-70×(0.35+0.05)-6=-35 dBm (2) 動態(tài)范圍D=PmaxPmin D=-10-(-35)=25 dB36.解:37.解：38.解：39.解：40.解：41.解：42.解：43. 解：C=arcsin1-（n2n1）2=arcsin1-（1.461.48）2=9.4° 44. 解：該處必須注意單位Sr的單位是dBm，Pmin的單位是mW，計算時要注意單位以免出錯，依據(jù)公式Sr=10lgPmin=10lg10=10 dBm45. 解：D=10lgPmaxPmin=10lg100

33、10=1 dB，注意單位！46. 解：（1）光纖長度單位和光速單位分別是km和km/s，則t=Ln1cn1-n2n2=1×1.4863×1051.486-1.4721.472=1.47×10-8s=47.1(ns) (2)輸入光脈沖的寬度T與模式色散產(chǎn)生的展寬t相比可以忽略不計，則最大比特率為Bmax=12t=12×1.47×10-8=10.6（Mb/s） 47. 解：（1）臨界入射角c=arcsin（n2n1）=arcsin（1.461.48）=80.60。（2）C=arcsin1-（n2n1）2=arcsin1-（1.461.48）2=9.

34、4°。（3）NA=sin0=（n12-n22）12=（1.482-1.462）12=0.242(4) 0=arcsinNA=140(5)數(shù)值孔徑NA在實際計算時還有另外的計算公式為：NA=sin0=（n12-n22）12=（2n12）12×（n12-n22）12（2n12）12=n12則：=12（sin0n1）2=12（0.2421.48）2=0.。一般而言，相對折射率差大一些，光纖與光源之間的耦合效率就高一些，但是要過大的話，色散影響就越嚴重，實際光纖總有1。48. 解：（1）由方程V=k0n1a2可得：V=2n1a2=21.31×10-6×1.48&

35、#215;4.0×10-62×0.003=2.2，而TE01和TM01模的歸一化截止頻率Vc=2.045，顯然V<2.045，故不能傳輸波長為1.31m的TE01和TM01模。（2）對于TE01和TM01模，其截止波長為c=2Vcn1a2=22.045×1.48×4.0×10-62×0.003=1.20m即入射光波長應(yīng)小于1.20m時，才能傳播。49. 解：（1）我們先求出上述波長對應(yīng)的歸一化頻率V，然后將它們與前述各種模式歸一化截止頻率Vc相比較，凡是滿足V>Vc條件的模式都可以在光纖中傳輸。因為V=2n1a2，所以有：V1=21n1a2=21.55×10-6×1.5×6×10-62×0.002=2.306V2=22n1a2=21.31×10-6×1.5×6×10-62×0.002=2.73V3=23n1a2=20.85×10-6×1.5×6×10-62×0.002=4.21當(dāng)1=1.55m時，0VcHE11<V1=2.306<2.045VcTE01，TM0