光纖通信第二版劉增基參考答案_第1頁(yè)
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1、2301111光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么?答與傳統(tǒng)的金屬電纜通信、磁波無(wú)線電通信相比,光纖通信具有如下有點(diǎn):(1)通信容量大。首先,光載波的中心頻率很高,約為21014Hz,最大可用帶寬一般取載波頻率的10%,則容許的最大信號(hào)帶寬為20000GHz(20THz);如果微波的載波頻率選擇為20GHz,相應(yīng)的最大可用帶寬為2GHz。兩者相差10000倍。其次,單模光纖的色散幾乎為零,其帶寬距離(乘)積可達(dá)幾十GHzkm;采用波分復(fù)用(多載波傳

2、輸)技術(shù)還可使傳輸容量增加幾十倍至上百倍。目前,單波長(zhǎng)的典型傳輸速率是10Gb/s,一個(gè)采用128個(gè)波長(zhǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸速率就是1.28Tb/s。(2)中繼距離長(zhǎng)。中繼距離受光纖損耗限制和色散限制,單模光纖的傳輸損耗可小于0.2dB/km,色散接近于零。(3)抗電磁干擾。光纖由電絕緣的石英材料制成,因而光纖通信線路不受普通電磁場(chǎng)的干擾,包括閃電、火花、電力線、無(wú)線電波的干擾。同時(shí)光纖也不會(huì)對(duì)工作于無(wú)線電波波段的通信、雷達(dá)等設(shè)備產(chǎn)生干

3、擾。這使光纖通信系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性。(4)傳輸誤碼率極低。光信號(hào)在光纖中傳輸?shù)膿p耗和波形的畸變均很小,而且穩(wěn)定,噪聲主要來(lái)源于量子噪聲及光檢測(cè)器后面的電阻熱噪聲和前置放大器的噪聲。只要設(shè)計(jì)適當(dāng),在中繼距離內(nèi)傳輸?shù)恼`碼率可達(dá)109甚至更低。此外,光纖通信系統(tǒng)還具有適應(yīng)能力強(qiáng)、保密性好以及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。當(dāng)然光纖通信系統(tǒng)也存在一些不足:(1)有些光器件(如激光器、光纖放大器)比較昂貴。(2)光纖的機(jī)械強(qiáng)度差。為了提高強(qiáng)度,實(shí)際使用時(shí)

4、要構(gòu)成包含多條光纖的光纜,在光纜中要有加強(qiáng)件和保護(hù)套。(3)不能傳送電力。有時(shí)需要為遠(yuǎn)處的接口或再生的設(shè)備提供電能,光纖顯然不能勝任。為了傳送電能,在光纜系統(tǒng)中還必須額外使用金屬導(dǎo)線。(4)光纖斷裂后的維修比較困難,需要專用工具。1212光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成簡(jiǎn)述各部分作用。答光纖通信系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和光纖線路三個(gè)部分組成(參看圖14)。發(fā)射機(jī)又分為電發(fā)射機(jī)和光發(fā)射機(jī)。相應(yīng)地,接收機(jī)也分為光接收機(jī)和電接收機(jī)。電發(fā)射機(jī)的作用是將信

5、(息)源輸出的基帶電信號(hào)變換為適合于信道傳輸?shù)碾娦盘?hào),包括多路復(fù)接、碼型變換等:光發(fā)射機(jī)的作用是把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度地注入光纖線路。光發(fā)射機(jī)由光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器組成,光源是光發(fā)射機(jī)的核心。光發(fā)射機(jī)的性能基本取決于光源的特性;光源的輸出是光的載波信號(hào),調(diào)制器讓攜帶信息的電信號(hào)去改變光載波的某一參數(shù)(如光的強(qiáng)度)。光纖線路把來(lái)自于光發(fā)射機(jī)的光信號(hào),以盡可能小的畸變(失真)和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光

6、纖、光纖接頭和光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體,接頭和連接器是不可缺少的器件。光接收機(jī)把從光纖線路輸出的產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)還原為電信號(hào)。光接收機(jī)的功能主要由光檢測(cè)器完成,光檢測(cè)器是光接收機(jī)的核心。電接收機(jī)的作用一是放大,二是完成與電發(fā)射機(jī)相反的變換,包括碼型反變換和多路分接等。1313假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在高達(dá)1%的載波頻率的比特率下工作,試問(wèn)在5GHz的微波載波和1.55m的光載波?上能傳輸多少64kbs的話路解在5GHz

7、微波載波上能傳輸?shù)?4kbs的話路數(shù)935101%781()6410k?????路在1.55的光載波上能傳輸?shù)?4kbs的話路數(shù)m?8678310()1%1.55103.024210()6410k????????路1414簡(jiǎn)述未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)。答未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨于智能化、全光化。其關(guān)鍵技術(shù)包括:長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器、低損耗單模光纖、高效光放大器、WDM復(fù)用技術(shù)和全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1515光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是什么答光網(wǎng)絡(luò)具有如下的主要優(yōu)點(diǎn):(

8、1)可以極大地提高光纖的傳輸容量和結(jié)點(diǎn)的吞吐量,以適應(yīng)未來(lái)寬帶(高速)通信網(wǎng)的要求。232得cos0.198c??由01sincosccnn???得10cos1.520.198sin0.2261.33ccnn??????13c???(2)2222121.521.490.3NAnn?????2929一階躍折射率光纖,折射率n1=1.5,相對(duì)折射率差=1%,長(zhǎng)度L=1km。求:?(1)光纖的數(shù)值孔徑;(2)子午線的最大時(shí)延差;(3)若將光纖

9、的包層和涂敷層去掉,求裸光纖的NA和最大時(shí)延差。解(1)2212120.212NAnnn?????(2)1max81.510000.0150310nLnsc?????????(3)若將光纖的包層和涂敷層去掉,則此時(shí)n1=1.5,n2=1.0,所以222121.511.118NAnn?????112max22.5nLnnscn???????210210一階躍折射率光纖的相對(duì)折射率差=0.005,n1=1.5,當(dāng)波長(zhǎng)分別為0.85、1.31

10、、1.55時(shí),?m?m?m?要實(shí)現(xiàn)單模傳輸,纖芯半徑應(yīng)小于多少?a解由單模傳輸?shù)臈l件221222.405aVnn?????推導(dǎo)出22122.4052ann?????2212120.15nnn????當(dāng)時(shí),0.85m???622122.4052.4050.85102.16420.152amnn?????????????同理,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),。1.31m???3.343am??1.55m???3.955am??212212一個(gè)階躍折射率光纖,

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