本文格式為Word版，下載可任意編輯——光纖系統作業參考答案第一章作業

1、光纖通信與電通信有什么不同？在光纖通信中起主導作用的部件是什么？

光纖通信，就是用光作為信息的載體、以光纖作為傳輸介質的一種通信方式。起主導作用的是激光器和光纖。

2、常規的光纖的三個的低損耗窗口是在哪個波段？其損耗值各為多少？850nm3db/km；1310nm0.4db/km；1550nm0.2db/km

3、光纖通信有哪些優點？

（1）頻帶寬，通信容量大（2）損耗低，中繼距離長（3）抗電磁干擾（4）無竄音干擾，保密性好（5）光纖線徑細，重量輕，溫和（6）光纖原材料豐富，用光纖可儉約金屬材料（7）耐腐蝕，抗輻射，能源消耗小

4、PDH和SDH各表示什么？其速率等級標準是什么？

PDH表示準同步數字序列，即在低端基群采用同步，高次群復用采用異步，SDH表示同步數字序列

PDH速率標準

SDH速率等級標準：STM-1：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2.5Gbit/sSTM-64：10Gbit/s

5、圖示光纖通信系統，解釋系統基本結構。

輸入輸出光發送機通信信道光接收機光纖通信系統由光發送機、光纖光纜與光接收機等基本單元組成。系統中包含一些互連與光信號處理部件，如光纖連接器、隔離器、調制器、濾波器、光開關及路由器等。在長距離系統中還設置有中繼器(混合或全光)。

第2章1節布置的作業

1、光纖的主要材料是什么？光纖由哪幾部分構成？各起什么作用？SiO2；芯區、包層、圖層；芯區：提高折射率，光傳輸通道；包層：降低折射率，將光信號封閉在纖芯內，并保護纖芯；圖層：提高機械強度和溫和性

2、光纖中的纖芯折射率與包層折射率的關系？單模光纖和多模光纖中兩者的纖芯直徑一般分別為多少？

纖芯折射率較高，包層折射率較小

單模光纖纖芯直徑：2a=8μm～12μm，包層直徑：2b=125μm；多模光纖纖芯直徑：2a=50μm，包層直徑：2b=125μm。

3、根據芯、包折射率分布及模式傳播狀況，指出有哪些典型形式光纖？折射率在纖芯與包層介面突變的光纖稱為階躍光纖；折射率在纖芯內按某種規律逐漸降低的光纖稱為漸變光纖；根據模式傳播狀況不同分為多模光纖和單模光纖

4、什么是全反射？它的條件是什么？

指光從光密介質入射到光疏介質是，全部被反射會原介質的現象

條件：光從光密介質入射至光疏介質；入射角大于或等于臨界角（=arcsin（n2/n1））在光纖端面：要求入射角??C芯包界面全反射

5、數值孔徑NA的物理意義？表達式是什么？

反映光纖對光信號的集光能力，定義入射臨界角的正弦為數值孔徑NA，NA越大，對光信號的接受能力越強

NA=sin=

6、什么是光纖的自聚焦？產生在何種類型光纖里？假使折射率分部適合，就用可能使以不同角度入射的全部光線以同樣的軸向速度在光纖中傳播，同時到達光纖軸上的某點，即所有光線都有一致的空間周期L，這種現象稱為自聚焦。出現在漸變光纖里。當折射率分布按平方率分布（即雙曲正割變化），可形成自聚焦特性。

7、階躍光纖的纖芯和包層折射率分別為n1＝1.46和n2＝1.45，試計算：(a)相對芯包折射率差△；

(b)若該光纖的端面外為空氣，計算允許的最大入射角?0及數值孔徑NA；(c)若該光纖浸于水中，n0=1.33，計算?0及NA的大小。

解：（a）

（b）由得=9.8°NA=sin=0.17（c）同上8、有一SI型多模光纖的芯徑（纖芯直徑）為50?m，芯包折射率分別為nl=1.465和n2=1.46。

計算與光纖軸線夾角最大的那條子午射線，在1m的傳輸距離上共要反射多少次?

解：

=85.3°反射一次的軸向距離L=2*a/2*tan=2*50/2*tan85.3°=604μm

反射次數=（1*106）/604=1656

第2章2節布置的作業

1、導模的傳播常數應滿足什么條件？k2

3、數據重建由哪幾種電路構成？其任務是什么？

判決電路和時鐘恢復電路；把線性通道輸出的升余弦波形恢復成數字信號4、高阻抗前置放大器的輸入電阻為4M?，它與光檢測器的偏置電阻Rb相匹配，CT=6pF，計算未均衡時帶寬；若采用互阻抗，Rf=100k?，反饋環路的增益G=400，計算其帶寬。

第6章3節作業

1、光接收機中存在哪些噪聲？圖示這些噪聲分布。

散粒噪聲和熱噪聲，散粒噪聲包括光檢測器的量子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲和APD倍增噪聲。熱噪聲主要指負載電阻RL產生的熱噪聲，放大器對噪聲亦有影響。

量子噪聲(或散彈噪聲)：來自單位時間內到達光檢測器上信號光子數的隨機性，因此它與信號電平有關。在采用APD作光檢測器時，倍增過程的統計特征產生附加的散彈噪聲，它隨倍增增益而增加。暗電流噪聲：當沒有光信號照射光檢測器時，外界的一些雜散光或熱運動亦會產生一些電子—空穴對，光檢測器還會產生一些電流，這種殘留電流稱為暗電流Id，暗電流也要產生散粒噪聲。

漏電流噪聲：光檢測器表面物理狀態不完善和加有偏置電壓，也會引起很小的漏電流噪聲，但這種噪聲并非本征性噪聲，可通過光檢測器的合理設計，良好的結構和嚴格的工藝降低。熱噪聲：熱噪聲是在有限溫度下，導電媒質內自由電子和振動離子間熱相互作用引起的一種隨機脈動。一個電阻中的這種隨機脈動，即使沒有外加電壓也表現為一種電流波動。在光接收機中，前端負載電阻中產生的這種電流波動將疊加到光檢測器產生的光電流中。

放大器噪聲：前端的前置放大器要增加噪聲，而且其影響遠遠超過后級元器件產生的噪聲。

2、分解式4.4.19，寫出PIN光接收機與APD光接收機的信噪比表達式，分析在何種條件下

何種光接收機信噪比占優勢。解：（1）S/RPIN=

①散粒噪聲限制下S/RPIN=

SNR隨入射功率線性增加，只與量子效率、光子能量和帶寬有關

②熱噪聲限制下S/RPIN=

SNR隨入射功率平方倍變化，增加負載電阻可以提高信噪比（2）S/RAPD=

①散粒噪聲限制下S/RAPD=

SNR下降了Gx倍②噪聲限制下S/RAPD=

SNR降低了G2倍

散粒噪聲限制下：APD的SNR降低了GX倍，PIN占優。熱噪聲限制下：APD的SNR提高了G2倍，APD占優。

3、有一個光纖通信系統，光源為LED，輸出功率：10mW，工作波長850nm，LED與光纖的耦合損耗為14dB。系統光纖的總損耗20dB，其他損耗10dB。PIN光電二極管的R0＝0.5A／W，ID=2nA，負載電阻RL=50?，接收帶寬Be=10MHz，T=300K．計算接收光功率、檢測信號電流、散彈噪聲和熱噪聲功率，最終計算其信噪比。解：LED輸出功率=10mw=10dbm

接受光功率：PR=10dbm—14db—20db—10db=-34dbm=0.4μw光電流：IP=R0PR=（0.5A/w）（0.4x10-6w）=2x10-7A=0.2μA由于暗電流（2nA）多模階躍型光纖：cBL=2n1?多模漸變型光纖：BL=

②1.3μm光波系統，早期單模光纖，限制BL主要的因素是光源的譜寬。

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