光纖通信 課后答案 人民郵電出版社

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1、《光纖通信》人民郵電出版社課后答案第一章基本理論1、階躍型折射率光纖的單模傳輸原理是什么？答：當(dāng)歸一化頻率V小于二階模LP11歸一化截止頻率，即0＜V＜2.40483時(shí)，此時(shí)管線中只有一種傳輸模式，即單模傳輸。2、管線的損耗和色散對(duì)光纖通信系統(tǒng)有哪些影響？答：在光纖通信系統(tǒng)中，光纖損耗是限制無(wú)中繼通信距離的重要因素之一，在很大程度上決定著傳輸系統(tǒng)的中繼距離；光纖的色散引起傳輸信號(hào)的畸變，使通信質(zhì)量下降，從而限制了通信容量和通信距離。3、光纖中有哪幾種色散？解釋其含義。答：（1）模式色散：在多模光纖中存在許多傳輸模式，不同模式沿光纖軸向的傳輸速度也不同，

2、到達(dá)接收端所用的時(shí)間不同，而產(chǎn)生了模式色散。（2）材料色散：由于光纖材料的折射率是波長(zhǎng)的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長(zhǎng)的變化而變化，由此引起的色散稱為材料色散。（3）波導(dǎo)色散：統(tǒng)一模式的相位常數(shù)隨波長(zhǎng)而變化，即群速度隨波長(zhǎng)而變化，由此引起的色散稱為波導(dǎo)色散。5、光纖非線性效應(yīng)對(duì)光纖通信系統(tǒng)有什么影響？答：光纖中的非線性效應(yīng)對(duì)于光纖通信系統(tǒng)有正反兩方面的作用，一方面可引起傳輸信號(hào)的附加損耗，波分復(fù)用系統(tǒng)中信道之間的串話以及信號(hào)載波的移動(dòng)等，另一方面又可以被利用來(lái)開發(fā)如放大器、調(diào)制器等新型器件。6、單模光纖有哪幾類？答：?jiǎn)文９饫w分為四類：非色散位移單

3、模光纖、色散位移單模光纖、截止波長(zhǎng)位移單模光纖、非零色散位移單模光纖。12、光纜由哪幾部分組成？答：加強(qiáng)件、纜芯、外護(hù)層。*、光纖優(yōu)點(diǎn)：巨大帶寬（200THz）、傳輸損耗小、體積小重量輕、抗電磁干擾、節(jié)約金屬。*、光纖損耗：光纖對(duì)光波產(chǎn)生的衰減作用。引起光纖損耗的因素：本征損耗、制造損耗、附加損耗。*、光纖色散：由于光纖所傳輸?shù)男盘?hào)是由不同頻率成分和不同模式成分所攜帶的，不同頻率成分和不同模式成分的傳輸速度不同，導(dǎo)致信號(hào)的畸變。引起光纖色散的因素：光信號(hào)不是單色光、光纖對(duì)于光信號(hào)的色散作用。色散種類：模式色散（同波長(zhǎng)不同模式）、材料色散（折射率）、波導(dǎo)

4、色散（同模式，相位常數(shù)）。*、單模光纖：指在給定的工作波長(zhǎng)上只傳輸單一基模的光纖。第二章光源和光發(fā)射機(jī)1、光與物質(zhì)間的作用有哪三種基本過(guò)程？它們各自的特點(diǎn)是什么？答：（1）自發(fā)輻射：處于高能級(jí)電子的自發(fā)行為，與是否存在外界激勵(lì)作用無(wú)關(guān)；自發(fā)輻射可以發(fā)生在一系列的能級(jí)之間，用此材料的發(fā)射光譜范圍很寬；即使躍遷過(guò)程滿足相同能級(jí)差，它們也是獨(dú)立的、隨機(jī)的輻射，產(chǎn)生的光子能量相同而彼此無(wú)關(guān)，各列光波可以有不同的相位和偏振方向，而且向空間各個(gè)角度傳播，是一種非相干光。（2）受激輻射：感應(yīng)光子的能量等于向下躍遷的能級(jí)之差；受激輻射產(chǎn)生的光子與感應(yīng)光子全是全同光子，

5、它們是相干的；受激輻射過(guò)程實(shí)質(zhì)上是對(duì)外來(lái)入射光的放大過(guò)程。（3）受激吸收：受激吸收時(shí)需要消耗外來(lái)光能；受激吸收過(guò)程對(duì)應(yīng)光子被吸收，生成電子—空穴對(duì)的光電轉(zhuǎn)化過(guò)程。2、什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？答：處于高能態(tài)的粒子數(shù)多于處于低能態(tài)的粒子數(shù)。3、怎樣實(shí)現(xiàn)光放大？答：使媒質(zhì)中高能級(jí)上的電子密度大于低能級(jí)上的電子密度，則受激輻射占主導(dǎo)地位，光波經(jīng)過(guò)媒質(zhì)時(shí)強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，光波被放大，則實(shí)現(xiàn)光放大。4、構(gòu)成激光器必須具備哪些功能部件？答：有源區(qū)，光反饋裝置，頻率選擇元件，光束的方向選擇元件，光波導(dǎo)。5、有哪些方法實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振腔？與之對(duì)應(yīng)的激光器類型是什么？答：（1

6、）用晶體天然的解理面形成法布里-珀羅諧振腔（F-P腔），當(dāng)光在諧振腔中滿足一定的相位條件和諧振條件時(shí)，建立起穩(wěn)定的光振蕩；（2）利用有源區(qū)一側(cè)的周期性波紋結(jié)構(gòu)提供光耦合來(lái)形成光振蕩。*、激射的一般條件：（1）有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布；（2）存在光學(xué)諧振機(jī)制，并在有源區(qū)里建立起穩(wěn)定的激光振蕩第三章光接收機(jī)1、分析光電二極管和APD的工作原理。答：光電二極管：受激吸收，電子—空穴對(duì)運(yùn)動(dòng)；APD：電子—空穴對(duì)多次碰撞產(chǎn)生雪崩光倍增。2、分析光電二極管和APD性能參數(shù)上的異同點(diǎn)。答：APD是有增益的光電二極管，在光接收機(jī)靈敏度要求較高的場(chǎng)合，用APD有

7、利于延長(zhǎng)系統(tǒng)的傳輸距離，在靈敏度要求不高的場(chǎng)合，一般用沒有增益的PIN光電檢測(cè)器。第四章光纖通信系統(tǒng)2、什么是SDH？簡(jiǎn)述出主要特點(diǎn)答：（1）SDH技術(shù)是在信息結(jié)構(gòu)等級(jí)、開銷安排、同步復(fù)用映射結(jié)構(gòu)、指針定位調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口等方面標(biāo)準(zhǔn)化的、主要采用光纖傳輸媒質(zhì)（少量微波和電纜）的數(shù)字傳送技術(shù)。（2）特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）：①具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)光接口；②開銷比特豐富；③采用數(shù)字同步復(fù)用；④數(shù)字分插復(fù)用直接上下2Mbit/s；⑤數(shù)字交叉連接提高網(wǎng)絡(luò)靈活性；⑥環(huán)形網(wǎng)具有“自愈”能力。3、SDH的幀結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：SDH的幀結(jié)構(gòu)由三部分組成：（1）

8、STM-N凈負(fù)荷：存放STM-N傳送的各種用戶信息碼塊；（2）段開銷SOH：保證信息凈負(fù)荷正常