【正文】 34108=1026焦耳。 解：光子的能量E=焦耳。利用這個關(guān)系式，（f）/P（0）與頻率的關(guān)系曲線，頻率范圍是0～1000MHz。試證明光脈沖的寬度應(yīng)不大于5ns。這三段光纖的損耗分別是多少dB/km？接頭損耗是多少dB？第二段和第三段光纖接頭處接頭損耗較大的原因是什么？解：（1）根據(jù)光纖的損耗P(L)=P(0)可知，pp2的值由圖給出如下：第一段P1(L=0)和P2(L=2)讀數(shù)分別是70 和30；第二段P1(L=1km)和P2(L=2km)讀數(shù)分別是30 和10；第三段P1(L=2km)和P2(L=3km)讀數(shù)分別是7 ；第一個接頭損耗：第二個接頭損耗：（2）第二段和第三段光纖的模場直徑MFD不一樣。km），此時單位長度光纖的3dB帶寬有多寬？解：根據(jù)公式 將數(shù)據(jù)代入得到B=。1%(dB/km) 光纖至少5Km。光纖至少應(yīng)有多長？解： 10(177。如果兩次功率測量時電壓讀數(shù)相差177。因此 dB/km。14. 某工程師想測量一根1895m長的光纖在波長1310nm上的損耗，唯一可用的儀器是光檢測器，它的輸出讀數(shù)的單位是伏特。計算光纖帶寬。解：最大帶寬距離積為，而NA=，將以上數(shù)據(jù)帶入可得到B=。10. 一段12km長的光纖線路，；（a） ，則發(fā)送端的功率至少為多少？（b） ，則所需的輸入光功率為多少？解：（a）利用 ，得到= （b） ，得到 =11. 考慮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n1=，相對折射率差Δ=：（a） 求接收端最快和最慢的模式之間的時間差；（b） 求由模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬；（c） 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？解：（a）=5***105=107 s （b）均方根脈沖展寬就是最快和最慢的模式之間的時延差，107 s （c）帶寬距離積為10（Mb/s）km12. 考慮10km長，NA=。假設(shè)下面兩種光信號同時進入光纖：1300nm波長的150μW的光信號和1550nm波長的100μW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μW為單位。 路徑最短的光通過光纖的時間為=T/2＝104 s從而解得：L= km7. 階躍型光纖，若n1=，λ0=，（1） Δ=，為保證單模傳輸，光纖纖芯半徑a應(yīng)取多大？（2） 若取芯徑a=5μm，保證單模傳輸時，Δ應(yīng)怎樣選擇？解：（1）單模傳輸要求 解得到 （3） 同樣用 得到 Δ 8. 漸變型光纖的折射指數(shù)分布為求光纖的本地數(shù)值孔徑。試問：（a） 其纖芯直徑為多少？（b） 在1310nm波長上可以支持多少個模式？（c） 在1550nm波長上可以支持多少個模式？解：（a），而從而得到纖芯半徑：a=V/（）=，（b），與波長的平方成反比因此在1310nm上的模式數(shù)為M=（850/1310）21000=421 （c）在1550nm上的模式數(shù)為M=（850/1550）21000=3006. 纖芯折射指數(shù)為n1=，長度未知的弱導(dǎo)波光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率f0=8MHz的光脈沖，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L。解：（1）= （2）NA== 4. 已知階躍光纖纖芯的折射率為n1=，相對折射指數(shù)差Δ=，纖芯半徑a=25μm，若λ0=1μm，計算光纖的歸一化頻率V及其中傳播的模數(shù)量M。如果光纖端面外介質(zhì)折射率n=，則允許的最大入射角θmax為多少？解：NA== 最大入射角θmax=arcsin（）=3. 弱導(dǎo)波階躍光纖纖芯和包層折射率指數(shù)分別為n1=，n2=，試計算：（1） 纖芯和包層的相對折射指數(shù)差Δ。則反射角θr=θ，折射角θ2=1809057=33度，假設(shè)空氣的折射率為n1=1，由折射定理n1sinθ=n2sinθ2 得到玻璃的折射率為 n2=n1sinθ/ sinθ2 = 全反射發(fā)生在從玻璃射向空氣的時候，此時θc=sin1(n1/n2)=。第二章1. 光波從空氣中以角度θ1=330投射到平板玻璃表面上，這里的θ1是入射光線與玻璃表面之間的夾角，根據(jù)投射到玻璃表面的角度，光束部分被反射，另一部分發(fā)生折射。（2）OXC和OADM對信號的速率和格式透明，可以建立一個支持多種電通信格式的、透明的光傳送平臺。答：WDM波分復(fù)用技術(shù)是光纖擴容的首選方案，由于每一路系統(tǒng)的工作速率為原來的1/N，因而對光和電器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技術(shù)與價格相比其他復(fù)用方式如OTDM等，有很大優(yōu)勢；另一方面，光纖放大器EDFA的使用使得中繼器的價格和數(shù)量下降，采用一個光放大器可以同時放大多個波長信號，使波分復(fù)用（WDM）的實現(xiàn)成為可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纖通信系統(tǒng)的主流方案。這樣就充分利用光纖的巨大帶寬資源，可以同時傳輸多種不同類型的信號，節(jié)約線路投資，降低器件的超高速要求。6. 簡述WDM的概念。5. 簡述未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)。2. 光通信系統(tǒng)由哪幾部分組成，各部分功能是什么？答：通信鏈路中最基本的三個組成部分是光發(fā)射機、光接收機和光纖鏈路。第1章1. 光通信的優(yōu)缺點各是什么？答：優(yōu)點有：通信容量大；傳輸距離長；抗電磁干擾；抗噪聲干擾；適應(yīng)環(huán)境；重量輕、安全、易敷設(shè)；保密；壽命長。缺點：接口昂貴；強度差；不能傳送電力；需要專用的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)；未經(jīng)受長時間的檢驗。3. 假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在載波頻率1%的比特率下工作，？答：5GHz1％/64k＝781路 （3108/106）1％/64k＝3107路4. SDH體制有什么優(yōu)點？答：主要為字節(jié)間插同步復(fù)用、安排有開銷字節(jié)用于性能監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)管理，因此更加適合高速光纖線路傳輸。答：未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢為全光網(wǎng)，關(guān)鍵技術(shù)為多波長傳輸和波長交換技術(shù)。答：WDM的基本思想是將工作波長略微不同，各自攜帶了不同信息的多個光源發(fā)出的光信號，一起注入同一根光纖，進行傳輸。7. 解釋光纖通信為何越來越多的采用WDM+EDFA方式。8. WDM光傳送網(wǎng)絡(luò)（OTN）的優(yōu)點是什么？答： （1）可以極大地提高光纖的傳輸容量和節(jié)點的吞吐量，適應(yīng)未來高速寬帶通信網(wǎng)的要求。（3）以波長路由為基礎(chǔ)，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)重構(gòu)和故障的自動恢復(fù)，構(gòu)成具有高度靈活性和生存性的光傳送網(wǎng)。如果折射光束和反射光束之間的夾角正好為900，請問玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又為多少？解： 入射光束與玻璃表面的法線角度（即入射角）θ=9033=57度。2. 計算n1==。（2） 光纖的數(shù)值孔徑NA。解：=225μm/1μm（2）= 模數(shù)量=5555. 。解：脈沖周期T=1/ f0=104 s。解：n2=n(0)[12Δ]1/2 NA 9. 。解： 因此 將數(shù)值代入可得到：對1310nm、150μW的光信號，；對1550nm波長的100μW的光信號。計算光纖帶寬。13. 考慮10km長，NA=。解：最大帶寬距離積為，而NA=，將以上數(shù)據(jù)帶入可得到B=。利用這個儀器，使用截斷法測量損耗，試求光纖的損耗是多少dB/km？解：光檢測器輸出電壓與光功率