光纖通信課后習(xí)題答案匯總

1、習(xí)題一1光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長；無串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體 積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原材料來源豐富，潛在價(jià)格低廉等。 缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長時(shí)間的檢驗(yàn)等。2 光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？ 答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。 光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。光源組件包括光源、光源光纖耦合 器和一段光纖（尾纖或光纖跳線）組成。模擬或數(shù)字電接的作用是實(shí)現(xiàn)口阻抗匹配和信號(hào)電平匹配（限制輸入信號(hào)的振幅

2、）作用。光源是LED或LD,這兩種二極管的光功率與驅(qū)動(dòng)電流成正比。電壓電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來將輸入 信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源光纖耦合器的作用是把光源發(fā)出的光耦合到光纖或光纜中。 光接收機(jī)由光檢測(cè)器組件、放大電路和模擬或數(shù)字電接口組成。光檢測(cè)器組件包括一段光纖（尾纖或光纖跳 線）、光纖光檢波器耦合器、光檢測(cè)器和電流電壓轉(zhuǎn)換器。光檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。常用的器件有PIN和APD然后再通過電流一電壓轉(zhuǎn)換器，變成電壓信號(hào)輸出。模擬或數(shù)字電接口對(duì)輸出電路其阻抗匹配和信號(hào)電平匹配作用。光纖鏈路由光纖光纜、光纖連接器、光纜終端盒、光纜線路盒和中繼器等組成。光纖光纜由

3、石英或塑料光纖、金屬包層和外套管組成。光纜線路盒：光纜生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的光纜一般為2km一盤，因而，如果光發(fā)送與光接收之間的距離超多2km時(shí)，每隔2km將需要用光纜線路盒把光纜連接起來。光纜終端盒：主要用于將光纜從戶外（或戶內(nèi)）引入到戶內(nèi)（或戶外），將光纜中的光纖從光纜中分出來，一般放置在光設(shè)備機(jī)房內(nèi)。光纖連接器：主要用于將光發(fā)送機(jī)（或光接收機(jī)）與光纜終端盒分出來的光纖連接 起來，即連接光纖跳線與光纜中的光纖。3 假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在高達(dá)1%勺載波頻率的比特率下工作，試問在5GHz的微波載波和1.55卩m的光載波上能傳輸多少路 64kb/s 的音頻信道？解：根據(jù)題意，求得在 5GHz的微波載波下

4、，數(shù)字通信系統(tǒng)的比特率為50Mb/s，則能傳輸781路64kb/s的音頻信道。根據(jù)題意，求得在 1.55卩m的光載波下，數(shù)字通信系統(tǒng)的比特率為1.935Gb/s，則能傳輸30241935路 64kb/s 的音頻信道。4 SDH體制有什么優(yōu)點(diǎn)？答：（1） SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通， 因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字體制（PDH完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性；（2）SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將

5、高速信號(hào)一次直接分插出低速支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，克服了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)分解然后再生復(fù)用的過程，由于大大簡化了數(shù)字交叉連接（DXC,減少了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透明性；（3） 由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器（ ADM、數(shù)字交叉連接（DXC、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非 常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號(hào)的 5%開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并 能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存能力起到 了積極作用；（4、由于SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增

6、強(qiáng)網(wǎng)監(jiān)，運(yùn)行管理和自動(dòng)配置功能， 優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活、安全、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化；（5）SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過功能塊的自由組合，實(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)?結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活；(6) SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率則需用光纖。這 一特點(diǎn)表明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國的國家與省級(jí)有線電視干線網(wǎng)就是采用SDH而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng) (HFC)相兼容；SDH上采用(7) 從OSI模型的觀點(diǎn)來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對(duì)其高層有嚴(yán)格的限制，便于在 各

7、種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持 ATM或 IP傳輸；(8) SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整；(9) 標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。5.簡述未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)。答：全光網(wǎng)絡(luò)將成為繼純電纜網(wǎng)絡(luò)、光電耦合網(wǎng)絡(luò)后的第三代網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才 進(jìn)行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在，因此在整個(gè)傳輸過程中沒 有電的處理。全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)主要有光放大中繼技術(shù)、光復(fù)用技術(shù)、光交換技術(shù)、光分插復(fù)用技術(shù)等。6 .簡述WDM勺概念。7 .解釋光纖通信為何越來越多地采用WDM+EDF方式

8、。答：采用 WDM技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開的，它有如下優(yōu)點(diǎn):(1)(2)(3)(4)(5)(6)采用(1)(2)(3)(4)(5)答：波分復(fù)用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(gè)光源發(fā)出的光信號(hào)，一起注入 到同一根光纖中進(jìn)行傳輸。充分利用了光纖的巨大帶寬資源； 同時(shí)傳輸多種不同類型的信號(hào)； 實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸； 多種應(yīng)用形式； 節(jié)約線路投資； 降低器件的超高速要求。EDFA技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開的，它有如下優(yōu)點(diǎn)： 中繼器的價(jià)格下降了；對(duì)傳送的數(shù)據(jù)速率和調(diào)制格式透明，這樣系統(tǒng)只需改變鏈路的終端設(shè)備就很容易升級(jí)到高的速率； 可以同時(shí)放大多個(gè)波長信號(hào)，使波分復(fù)用(WD

9、M的實(shí)現(xiàn)成為可能；提供了系統(tǒng)擴(kuò)容的新途徑，無需增加光纖和工作的速率，只需通過增加波長就可提高系統(tǒng)的容量;最關(guān)鍵的是系統(tǒng)的成本下降了。8.全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質(zhì)量好，開放性，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展性, 結(jié)構(gòu)簡單，透明性，可靠性高，可維護(hù)性好。習(xí)題二1.光波從空氣中以角度 q =33。投射到平板玻璃表面上，這里的匕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)生折射，如果折射光束和反射光束之間的夾角正好 為90 °，請(qǐng)問玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又是多少？解：入射光與玻璃表面之間的夾

10、角q =33°，則入射角q =57°，反射角包=57°。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 =33 °。由折射定律 niSi n =n yS in Q，得到 ny =si n£/si nTy =s in 67 / si n33 (自己用 matlab 算出來)1其中利用了空氣折射率n =1。這種玻璃的臨界角為 a =arcsin(自己用matlab算出來)nyn = 1.00，則允許的2 .計(jì)算ni =1.48及n2 =1.46的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。如果光纖端面外介質(zhì)折射率最大入射角emax為多少?解：階躍

11、光纖的數(shù)值孔徑為NA =sin日max = Jn； -n； ；t0.24允許的最大入射角Tmax =arcsin(0.24 )自己用matlab算出來3 弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為m =1.5 , n2 =1.45，試計(jì)算(1) 纖芯和包層的相對(duì)折射率 A ;(2) 光纖的數(shù)值孔徑 NA 。解：階躍光纖纖芯和包層的相對(duì)折射率差為2 2口1 口27032口光纖的數(shù)值孔徑為NA=an1 -n； ".384 .已知階躍光纖纖芯的折射率為m =1.5，相對(duì)折射(指數(shù))差 A =0.01 ,纖芯半徑a =25Pm，若兀0 =l4m，計(jì)算光纖的歸一化頻率 V及其中傳播的模數(shù)量解：光纖的歸

12、一化頻率V -ajnuj Xg光纖中傳播的模數(shù)量 M止一=5542M。2兀,a nV2心=33.3>05 .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(1) 其纖芯直徑為多少？(2) 在1310nm波長上可以支持多少個(gè)模？(3) 在1550nm波長上可以支持多少個(gè)模 ？1000個(gè)左右的傳播模式。試問:解：(1)由V1 = aJn2 -n；=a NA ,得到纖芯直徑為a='V12兀NA=竺5姮0俺30.27NA2 花0.20(2)當(dāng) >2=1.314m，有72MNA赳2兀J5M7NA得到模的個(gè)數(shù)為 M2 =7VM12(0.85 ) p=X1000

13、 =421(1.31)(3)當(dāng)、卜2 =1.55師，得到模的個(gè)數(shù)為M_ 2 2聳M1 =®85|x1000 =354 燉(1.55)6 .用纖芯折射率為n1 =1.5，長度未知的弱導(dǎo)光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率fo =8MHz的光脈沖，經(jīng)過該光纖后,信號(hào)延遲半個(gè)脈沖周期，試估算光纖的長度解：信號(hào)的周期為T =1/ fo信號(hào)在纖芯中傳輸?shù)乃俣葹閂 =c/冷由于信號(hào)延遲半個(gè)脈沖周期，則光纖的長度T=vx2cn1 2f03X1081.52x8x1016 =12.5m7 .有階躍型光纖，若6=1.5,打=1.31卩m,那么(1 )若也=0.25，為保證單模傳輸，光纖纖芯半徑a應(yīng)取27也應(yīng)怎么選擇？f

14、 /口 J冠得到a = 9(2)若取芯徑a =5Am，保證單模傳輸時(shí)，則 =-2f 衍 2.405I2兀n1a丿7.002多大？ ( 2)若取芯徑a =5 Pm，保證單模傳輸時(shí)，解：(1)由歸一化頻率-n2 = a得到 3_/J0/02 兀 nv2也為了保證光纖中只能存在一個(gè)模式，則要求V <2.405，則要求光纖纖芯半徑747帥>0 2.405 _1.312.4052兀 n,42兀 1.5xj2X0.25a丿Po =R10 雀/10=15104W , 150X1042 咖對(duì)于1550nm波長的光信號(hào)，在8km和20km處的功率各是Po =R10 雀/10=100勺0比4咖,100

15、"04.6帥 =1/28漸變光纖的折射指數(shù)分布為n(r)=n(0 ) 1 -2也匸1求光纖的本地?cái)?shù)值孔徑。Lla 丿 j解：漸變光纖纖芯中某一點(diǎn)的數(shù)值孔徑為NA(r )=Jn2(r) r? (a )=232(0 )1 L 3丿 .某光纖在1300nm處的損耗為0.6dB/km，在1550nm波長處的損耗為0.3dB/km。假設(shè)下面兩種光信號(hào)同 時(shí)進(jìn)入光纖：1300nm波長的150 AW的光信號(hào)和1550nm波長的100MW的光信號(hào)。試問這兩種光信號(hào)在8km和20km處的功率各是多少？以 MW為單位。解：對(duì)于1300nm波長的光信號(hào)，在 8km和20km處的功率各是10. 一段12km

16、長的光纖線路，其損耗為 1.5dB/km。試回答：(1) 如果在接收端保持 0.3MW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)?2.5dB/km，則所需的輸入光功率為多少? 解：(1)根據(jù)損耗系數(shù)定義10 P a =Ig L 9巳得到發(fā)送端的功率至少為巳=R10310 =0.3>c10d8»w(2) 如果光纖的損耗變?yōu)?2.5dB/km，則所需的輸入光功率為PO =R10 展/10 =0.3X102mw11.有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長的光纖鏈路，纖芯折射率口=1.49，相對(duì)折射率差 = 0.01。(1) 求接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差；(

17、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? 解：(1)纖芯和包層的相對(duì)折射率差 i為22"親 “01則得到n2 =1.475接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差帀=圧也=汽1。3X0.01=0.113曲cn23x10 X 1.475(2)模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬實(shí)際上就等于最快和最慢的模式之間的時(shí)延差I(lǐng)26T =旦也上0.113氏cn24c4X3X108光纖的帶寬距離積BL=1.49 ".012 =8.05km Gb/s12 .有10km長NA=0.30的多模階躍折射光纖，如果其纖芯折射率為1.45，計(jì)算光纖帶寬

18、。解：纖芯和包層的相對(duì)折射率A為NA2 5丿J 厚 L0.0212 11.45 J由階躍光纖的比特距離積BL壯，得到光纖帶寬cB%49Mb/S習(xí)題三1.計(jì)算一個(gè)波長為扎=14m的光子能量，分別對(duì) 1MHz和 100MHz的無線電做同樣的計(jì)算。 解：波長為幾=1 Pm的光子能量為8343x10 m/ s20E =hfc =hc/ A =6.63x10 J sx 106=1.99x10 J對(duì)1MHz和100MHz的無線電的光子能量分別為34E =hfc =6.63咒10 一 J6 28E =hfc =6.63X10 鬥，sX100X106 Hz =6.63X10公JSX1X10 Hz =6.63X

19、10一 J2.太陽向地球輻射光波，設(shè)其平均波長A=0.74m，射到地球外面大氣層的光強(qiáng)大約為I =0.14W/cm2。如果恰好在大氣層外放一個(gè)太陽能電池，試計(jì)算每秒鐘到達(dá)太陽能電池上每平方米板上的光子數(shù)。 解：光子數(shù)為0.14X6.63X10咒104 =3.98：1060.7X103.如果激光器在入=0.5Pm上工作,輸出1W的連續(xù)功率，試計(jì)算每秒從激活物質(zhì)的高能級(jí)躍遷到低能級(jí)的粒子數(shù)。解：粒子數(shù)為I n = hfcZIhc 1X6.63X1034x3X100.5X10“8I21一 =3.98X10c亠1.1Gh-In其中a是介質(zhì)的損耗系數(shù),ri ,2分別是諧振腔反射鏡的反射系數(shù)。當(dāng)激光器的增

20、益G - Gth時(shí)，才能有激光放出。（詳細(xì)推導(dǎo)請(qǐng)看補(bǔ)充題1、2）4 .光與物質(zhì)間的相互作用過程有哪些？ 答：受激吸收，受激輻射和自發(fā)輻射。5.什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實(shí)現(xiàn)光放大？答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是指高能級(jí)粒子布居數(shù)大于低能級(jí)的粒子布居數(shù)。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)（叫 激活介質(zhì)）可實(shí)現(xiàn)光放大。7. 由表達(dá)式E=hc/幾說明為什么LED的FWHM功率譜寬度在長波長中會(huì)變得更寬些?he證明：由E = hc /入得到也E 也幾，于是得到 Du = 也E，可見當(dāng)AE 一定時(shí)，也與幾成正幾hc比。8試畫出APD雪崩二極管結(jié)構(gòu)示意圖，并指出高場(chǎng)區(qū)及耗盡層的范圍。解：先把一種高阻的 P型材料作為外延層

21、，沉積在P+材料上(P+是P型重?fù)诫s)，然后在高阻區(qū)進(jìn)行 P型擴(kuò)散或電離摻雜(叫 n層),最后一層是一個(gè) N+ (N+是N型重?fù)诫s)層。高場(chǎng)區(qū)是P區(qū)，耗盡區(qū)是 Pn區(qū)。9 一個(gè)GaAsPIN光電二極管平均每三個(gè)入射光子產(chǎn)生一個(gè)電子空穴對(duì)。假設(shè)所以的電 子都被收集，那么(1)計(jì)算該器件的量子效率；(2)在0.8Pm波段接收功率是10丄W，計(jì)算平均是輸出光電流;即長波長截止點(diǎn)(3) 計(jì)算波長，當(dāng)這個(gè)光電二極管超過此波長時(shí)將停止工作,解：(1)量子效率為n= 1/3 =0.33(2)由量子效率n=仝=上世得到Pn /hv Fin eIp/eIp = =%Pn =2.2x10A = 22nAP Pn/

22、hv hc(3)GaAsPIN的禁帶寬度為 Eg =1.424eV，則截止波長為1 24屮 m)Eg1 24=0.87怖1.42410.什么是雪崩增益效應(yīng)？答：一次光生載流子穿過一個(gè)具有非常高的電場(chǎng)高場(chǎng)區(qū)。在這個(gè)高場(chǎng)區(qū)，光生電子-空穴可以獲得很高 的能量。他們高速碰撞在價(jià)帶上的電子，使之電離，從而激發(fā)出新的電子一空穴對(duì)。新產(chǎn)生的的載流子同樣 由電場(chǎng)加速，并獲得足夠的能量，從而導(dǎo)致更多的碰撞電離產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫雪崩效應(yīng)。11.設(shè)PIN光電二極管的量子效率為80%計(jì)算在1.3Pm和1.55Pm波長時(shí)的響應(yīng)度，說明為什么在1.5 m處光電二極管比較靈敏。解：1.34m時(shí)的響應(yīng)度為 R =2 二0妙衛(wèi)

23、=0.84A/W ；1.241.241.55Am時(shí)的響應(yīng)度為R = Wm)二0.8"551.241.24= 1A/W。因?yàn)轫憫?yīng)度正比于波長，故在1.55卩m處光電二極管比1.3卩m處靈敏。12.光檢測(cè)過程中都有哪些噪聲？答：量子噪聲，暗電流噪聲，漏電流噪聲和熱噪聲。補(bǔ)充題1 .一束光在介質(zhì)中傳播時(shí)，其光強(qiáng)I隨傳播距離z的變化通常表示為I =l0e(G)z，其中l(wèi)0為初始光強(qiáng)，G為光強(qiáng)增益系數(shù)，a為光強(qiáng)損耗系數(shù)。試推到這個(gè)式子，并說明此式成立條件。解：設(shè)光束通過厚度為dz的一層介質(zhì)時(shí)，其光強(qiáng)由I變?yōu)镮 +dl，在光放大時(shí)dl > 0，可寫成 dl = GIdz ,即dl /1 =

24、Gdz，若G為常數(shù)，則積分得到I = |0eGz ；在衰減時(shí)，dl <0，可寫成dl = -aldz ,即卩dl /1 = -adz，若a為常數(shù),則積分得到I = 10e汝；所以，當(dāng)光放大和光衰減同時(shí)存在時(shí)，便有I =l0e(GQz。顯然，此式成立的條件是：G, a都與I , z無關(guān)。補(bǔ)充題2 .設(shè)LD的光學(xué)諧振腔長為 L,諧振腔前、后鏡片的光強(qiáng)反射系數(shù)分別為r1,r2，諧振腔介質(zhì)的光強(qiáng)損耗系數(shù)為a ,諧振腔的光強(qiáng)增益系數(shù)為 G，試證明：激光所要求的諧振條件(閾值增益條件)為G >a + In2L解：在諧振腔內(nèi)任取一點(diǎn)z，此點(diǎn)光強(qiáng)l(z)，該光強(qiáng)向右傳播到前鏡片，經(jīng)反射后向左傳播到

25、后鏡片,再經(jīng)過反射向右傳播回到z 點(diǎn)，則光強(qiáng)變?yōu)?|(z + 2L) =1 (z)rr2e(G£)2L顯然，產(chǎn)生激光的條件為返回z點(diǎn)的光強(qiáng)要大于z點(diǎn)發(fā)出的光強(qiáng)l(z + 2L)>l(z)即 l(z)rr2e(G£)2L> I (z)，得到 rr2e(G"®21，因而 G +丄In 丄2L市2記Gth三a+丄In ，是諧振腔的總損耗，只有增益G >Gth時(shí)，才能產(chǎn)生激光，故把 Gth叫激光器的閾值2 L訂2條件。習(xí)題四1 .光纖的連接損耗有哪些？如何降低連接損耗？ 答：光纖連接器引入的損耗有插入損耗( 接缺陷造成的光信號(hào)損失，插入損耗越小

26、越好。 反射波對(duì)光源造成干擾，故回波損耗越大越好。insertion loss)和回波損耗(return loss)。插入損耗是由光纖端 回波損耗是由于光波在光纖端接的界面處產(chǎn)生菲涅耳反射，ITU建議回波損耗值不小于38dB。由徑向偏移產(chǎn)生的損耗比縱向偏移大得多，因而首先要保證光纖軸心對(duì)準(zhǔn)、靠緊。2 試用2X2耦合器構(gòu)成一個(gè) 8X8空分開關(guān)陣列，畫出連接圖和輸入、輸出端口信號(hào)間的流向，計(jì)算所需 要開關(guān)數(shù)。_ 丄二_s耳a1= ” Q=二 - 1L =tu 一一， N8-55H解：由 M = Iog2 N，得到 M =2|og28 =12 2 23 .討論圖4.19所示平面陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計(jì)思想

27、和方法。(或畸變小)或把/解復(fù)用器。答：集成陣列波導(dǎo)光柵由輸入/輸出波導(dǎo)、星型波導(dǎo)和陣列波導(dǎo)三部分組成。輸入、星型波導(dǎo)與陣列波 導(dǎo)組成一個(gè)相位控制器，使得到達(dá)衍射光柵的光波相位與光的輸入端口和光波長有關(guān)。與陣列波導(dǎo)輸出端面 相連的星型波導(dǎo)的輸入端面充當(dāng)衍射光柵的作用。每個(gè)陣列中的波導(dǎo)正對(duì)中心的輸入/輸出波導(dǎo)，端面展開 以減小耦合損耗，陣列波導(dǎo)數(shù)要保證所有衍射光能被收集。這樣從輸入波導(dǎo)進(jìn)來的光就能被無畸變傳輸?shù)捷敵霾▽?dǎo)。波導(dǎo)陣列中相鄰波導(dǎo)間的長度差為常數(shù)，對(duì)入射光的相位周期性地調(diào)制。4 .簡述光耦合器和 WDM分波器有什么不同？ 答：光纖耦合器是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分路 /合路的功能器件，一般用于把一個(gè)輸

28、入光信號(hào)分配給多個(gè)輸出, 多個(gè)輸入光信號(hào)組合成一個(gè)輸入。耦合器大多與波長無關(guān)，與波長相關(guān)的耦合器專稱為波分復(fù)用器5光濾波器有哪些種類？濾波器應(yīng)用在什么場(chǎng)合？F-P濾波答：光濾波器種類有：1.F-P腔型光濾波器：光纖型 F-P腔濾波器，鐵電液晶光濾波器，微機(jī)械 器；2.馬赫-曾德干涉型光濾波器：3.基于光柵的濾波器：聲光可調(diào)濾波器，電光可調(diào)濾波器，光柵濾波器， 光纖布拉格光柵濾波器；4.介質(zhì)膜濾波器；5.有源濾波器；6.原子共振濾波器。光濾波器主要應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中。6 光開關(guān)有哪些性能參數(shù)？在光纖通信中有什么作用？答：光開關(guān)的性能參數(shù)有：開關(guān)速度，通斷消光比，插入損耗，串?dāng)_，偏振依賴損耗。光

29、開關(guān)是空分光 交換(SDOS)的核心器件，它通過機(jī)械、電或光的作用進(jìn)行控制，能使輸入端任一信道按照要求與輸出端 任一信道相連，完成信道在空間位置上的交換。7 .簡述F-P腔可調(diào)諧濾波器的工作原理。Z1i+v囲1光纖壁F-P腔濾波菇答：F-P腔可調(diào)諧濾波器的種類：光纖型F P腔濾波器、鐵電液晶光濾波器以及MEMS濾波器。這里就以光纖型F P腔(FFP)濾波器為例說說它的工作原理。光纖型F P腔(FFP)濾波器如圖所示。圖中兩根光纖相對(duì)的端面鍍膜以增強(qiáng)反射率，形成FP光學(xué)諧振腔。在光纖型FP腔濾波器中利用了壓電陶瓷的壓電F P諧振腔的腔長，造成效應(yīng)，通過改變外加電壓的大小改變壓電陶瓷的長度，從而改

30、變了由光纖構(gòu)成的 諧振波長改變，實(shí)現(xiàn)了用電信號(hào)來選通光波長。8. 討論光纖光柵在光通信中的應(yīng)用？答：光纖激光器、 WDM合波/分波器、超高速系統(tǒng)的色散補(bǔ)償器、EDFA增益均衡器等。9.如果濾波器的中心波長為Z =1300nm,An =0.07，根據(jù)式（4.15 ）,則光柵周期 A為多少?解：由公式An 得到 A = k/in= 1300/0.07 =18571 nm。10. NLOM否可作光開關(guān)？答：可以。當(dāng)傳輸光纖有行進(jìn)的光波時(shí)，在耦合器中耦合進(jìn)光纖環(huán)，并繞環(huán)行進(jìn)一周后又返回耦合器， 繞環(huán)后的光波與來自傳輸光纖的光波之間將產(chǎn)生相移，相移的大小由環(huán)的長度和光波的波長決定。因此，這 兩個(gè)光波之間

31、將產(chǎn)生相長或相消干涉，利用這個(gè)原理，可以用非線性光纖環(huán)鏡來選擇所需的信號(hào)：對(duì)于不需 要的波長信號(hào)，讓其相移為 180 °對(duì)于需要的波長信號(hào)，讓其相移為 360°。習(xí)題五1 .光放大器包括哪些種類？簡述它們的原理和特點(diǎn)。EDFA有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：光放大器包括半導(dǎo)體光放大器、光纖放大器（由可分為非線性光纖放大器和摻雜光纖放大器）1）半導(dǎo)體光放大器它是根據(jù)半導(dǎo)體激光器的工作原理制成的光放大器。將半導(dǎo)體激光器兩端的反射腔去除，就成為沒有反 饋的半導(dǎo)體行波放大器。它能適合不同波長的光放大，缺點(diǎn)是耦合損耗大，增益受偏振影響大，噪聲及串?dāng)_ 大。2）光纖放大器（1）非線性光纖放大器強(qiáng)光信號(hào)在

32、光纖中傳輸，會(huì)與光纖介質(zhì)作用產(chǎn)生非線性效應(yīng)，非線性光纖放大器就是利用這些非線性效 應(yīng)制作而成。包括受激拉曼放大器（ SRA ）和受激布里淵放大器（SBA ）兩種。（2）摻雜光纖放大器（常見的有摻鉺和摻鐠光纖放大器）在泵浦光作用下，摻雜光纖中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，從而使光信號(hào)得到放大。EDFA優(yōu)點(diǎn)：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長正好是在光纖的最低損耗窗口等。2 . EDFA的泵浦方式有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：EDFA的三種泵浦形式：同向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。同向泵浦：信號(hào)光和泵浦光經(jīng)WDM復(fù)用器合在一起同向輸入到摻鉺光纖中，在摻鉺光纖中同向傳輸；反向泵浦：信號(hào)光和泵浦在摻鉺光

33、纖中反向 傳輸；雙向泵浦：在摻鉺光纖的兩端各有泵浦光相向輸入到摻鉺光纖中。同向泵浦增益最低，而反向泵浦比同向泵浦可以提高增益3dB5dB。這是因?yàn)樵谳敵龆说谋闷止獗容^強(qiáng)可以更多地轉(zhuǎn)化為信號(hào)光。而雙向泵浦又比反向泵浦輸出信號(hào)提高約3dB，這是因?yàn)殡p向泵浦的泵功率也提高了 3dB。其次，從噪聲特性來看，由于輸出功率加大將導(dǎo)致粒子反轉(zhuǎn)數(shù)的下降，因此在未飽和區(qū)，同向泵 浦式EDFA的噪聲系數(shù)最小，但在飽和區(qū)，情況將發(fā)生變化。不管摻鉺光纖的長度如何，同向泵浦的噪聲系 數(shù)均較小。最后，考慮三種泵浦方式的飽和輸出特性。同向EDFA的飽和輸出最小。雙向泵浦EDFA的輸出功率最大，并且放大器性能與輸出信號(hào)方向無

34、關(guān)，但耦合損耗較大，并增加了一個(gè)泵浦，使成本上升。3.一個(gè)EDFA功率放大器，波長為1542nm的輸入信號(hào)功率為 2dBm得到的輸出功率為 Pout =27dBm，求放大 器的增益。解：G= 10log10 ( Pout/Pin) = 10log10Pout -10log10Pin=27-2=25dB4 簡述FBA與FRA間的區(qū)別。為什么在 FBA中信號(hào)與泵浦光必須反向傳輸? 答：FBA與FRA間的區(qū)別：是同向泵浦，F(xiàn)BA是反向泵浦；產(chǎn)生的是光學(xué)聲子，F(xiàn)BR產(chǎn)生的是聲學(xué)聲子， 比FBA的閾值功率大；比FBA的增益帶寬大。1、2、3、4、FRAFRAFRAFRA在SBA中，泵浦光在光纖的布里淵散

35、射下，產(chǎn)生低頻的斯托克斯光， 方向與泵浦光傳播方向相反。如果這個(gè)斯托克斯光與信號(hào)光同頻、同相，那么信號(hào)光得到加強(qiáng)。故要使信號(hào)光得到放大，信號(hào)光應(yīng)與泵浦光方 向相反。5 .一個(gè)長250卩m的半導(dǎo)體激光器用做 F-P放大器，有源區(qū)折射率為 4,則放大器通帶帶寬是多少? 此題可能有誤，半導(dǎo)體光放大器的通帶帶寬目前還沒找到公式計(jì)算。6. EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用形式有哪些？作為后置放大器，將 EDFA置于光發(fā)射機(jī)的輸答：(1)作為光中繼器，用 EDFA可代替半導(dǎo)體光放大器，對(duì)線路中的光信號(hào)直接進(jìn)行放大，使得全光 通信技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。(2)作為前置放大器，由于 EDFA具有低噪聲特點(diǎn)，因而如將它置于

36、光接收機(jī)的前面, 放大非常微弱的光信號(hào)，則可以大大提高接收機(jī)靈敏度。(3)出端，則可用來提高發(fā)射光功率，增加入纖功率，延長傳輸距離。7. EDFA的主要性能指標(biāo)有哪些？說明其含義？如果用分貝作單位定義為G=10log 10 ( Pout/Pin)；Fn=( SNR) in/ ( SNR) out 。答：(1)增益，是指輸出功率與輸入功率之比G=Pout/Pi(2 )噪聲系數(shù)，是指輸入信號(hào)的信噪比與輸出信號(hào)的信噪比8 分別敘述光放大器在四種應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)各自的要求是什么？(2)后(3)前置放大器：將 (4 )功率補(bǔ)償放大器：功率補(bǔ)償放 B.將光放大器用于光子交換系統(tǒng)等答：(1)在線放大器：當(dāng)光纖色散

37、和放大器自發(fā)輻射噪聲的累積，尚未使系統(tǒng)性能惡化到不能工作時(shí), 用在線放大器代替光電光混合中繼器是完全可以的。特別是對(duì)多信道光波系統(tǒng)，節(jié)約大量設(shè)備投資。 置放大器：將光放大器接在光發(fā)送機(jī)后，以提高光發(fā)送機(jī)的發(fā)送功率，增加通信距離。 光放大器接在光接收機(jī)前，以提高接收機(jī)功率和信噪比，增加通信距離。 大器的運(yùn)用場(chǎng)合：A.用于補(bǔ)償局域網(wǎng)中的分配損耗，以增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)； 多種場(chǎng)合。9 .敘述SOA-XGM波長變換的原理。答：探測(cè)波人和泵浦波Zp經(jīng)耦合注入到 SOA中，SOA對(duì)入射光功率存在增益飽和特性：當(dāng)入射光強(qiáng)增加時(shí)，增益變??；當(dāng)入射光強(qiáng)減小時(shí)，增益變大。因此，當(dāng)受過調(diào)制的泵浦波注入SOA時(shí)，泵浦波將

38、調(diào)制SOA的增益，這個(gè)增益又影響探測(cè)波的強(qiáng)度變化，使得探測(cè)波的強(qiáng)度按泵浦波的強(qiáng)度變化，用帶通濾波器取出變換后的 人信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)從 打到人的全光波長變換。習(xí)題六1.光接收機(jī)中有哪些噪聲？答：熱噪聲、散粒噪聲和自發(fā)輻射噪聲。2 . RZ碼和NRZ碼有什么特點(diǎn)？答：NRZ （非歸零碼）：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期，0對(duì)應(yīng)無光脈沖。RZ （歸零碼）：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期的一半，0對(duì)應(yīng)無光脈沖。NRZ碼的優(yōu)點(diǎn)是占據(jù)頻寬窄，只是 RZ碼的一半；缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)長連“ 1或“0時(shí)，光脈沖沒有交替變換，接收時(shí)對(duì)比特時(shí)鐘的提取是不利的。RZ碼解決了長連“1的問題，但長連

39、“0的問題沒解決。3 通信中常用的線路碼型有哪些？答：擾碼、mBnB碼、插入碼和多電平碼。4 光源的外調(diào)制都有哪些類型？內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：光源的外調(diào)制類型有：電折射調(diào)制、電吸收 MQW調(diào)制、M-Z型調(diào)制。內(nèi)調(diào)制器簡單且廉價(jià)，這種 調(diào)制會(huì)引起輸出光載波的頻率啁啾；外調(diào)制器可以有更高的速率工作，并且有較小的信號(hào)畸變。4dB,接收機(jī)負(fù)載為 Rl =10或，溫度 BER =10，即Y上7 ,試計(jì)算接收機(jī)的則散粒噪聲系數(shù)為5假定接收機(jī)工作于 1550nm,帶寬為3GHz前置放大器噪聲系數(shù)為 T =300K，量子效率 n =1 , R =1.55/1.24 =1.25A/W , Gm =1

40、，設(shè)計(jì) 靈敏度。解：接收機(jī)工作于 1550nm，則電離系數(shù)比為k0.7 , Gm =1 ,1FA（Gm） =kAGm+（1kA）（2 ）787G m熱噪聲電流方差為-R7FnBe （帶數(shù)據(jù)自己計(jì)算）接收機(jī)靈敏度為Pr =YeBeFA（Gm卩+ &2 1 （帶數(shù)據(jù)自己計(jì)算）R LGm6 在考慮熱噪聲和散粒噪聲的情況下，設(shè)APD的FA（Gm） =Gm , X迂（0,1），推導(dǎo)APD的Gm的最佳值Gop，此 時(shí)APD接收機(jī)的SNR最大。解：光接收機(jī)輸出端的信噪比定義為：SNR=光電流信號(hào)功率/ （光檢測(cè)器噪聲功率+放大器噪聲功率）光檢測(cè)器的噪聲功率表示為2 2Ci散粒 =4eGm Fa (G

41、m) RPR Be其中Fa （Gm）是APD的散粒噪聲系數(shù)，下標(biāo) A表示APD的意思，Gm是APD的倍增因子（系數(shù)），R是相應(yīng) 度，R是靈敏度，Be是接收機(jī)電帶寬。假設(shè)放大器的輸入阻抗遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻R，所以放大器電路的熱噪聲遠(yuǎn)小于Rl的熱噪聲，那么光檢測(cè)器負(fù)載電阻的均方熱噪聲電流為24kBTCtRe =FFnBeRl其中Fn是放大器的噪聲因子（系數(shù)），kB是波爾茲曼常數(shù)，T是溫度。放大器輸入端的信號(hào)功率為（i；）Gm，其中（ipp）是信號(hào)功率，ip是用pin檢測(cè)到的信號(hào)電流?；虬演斎敕糯笃鞯男盘?hào)功率表示為（GmRPr）2，其中Pr是輸入到PIN的功率。得到放大器輸入端的信噪比為SNR=GRPr

42、）24eGmFA（Gm）RRBe +4kBi-RTFnBe設(shè)APD的FA（Gm）=Gm，代入上式得到要使APD接收機(jī)的的最佳值為SNR=GRRj4eGmGmRP.Be + 乎 FnBe RlSNR最大，可以求出一個(gè)最佳的 Gm值。通過信噪比對(duì)Gm求導(dǎo)，并使導(dǎo)數(shù)為零，解出 G< 2kBTFn 廣(xeRPRL 丿7 .證明：對(duì)于 00K直接檢測(cè)接收機(jī)，其誤碼率公式為BER =Q J0+5丿證明：“ 0”碼被誤判為“1”碼和“ 1”碼被誤判為“ 0”碼的幾率一樣，不妨就以“ 1”碼被誤判為“ 0” 碼為例來計(jì)算誤碼率?！?”碼被誤判為“ 0”碼的概率為frBER = Po|1 =Q I 11

43、 ThI碼丿當(dāng)“0”碼被誤判為“ 1 ”碼和“ 1”碼被誤判為“ 0”碼的幾率一樣時(shí)，閾值電流為 叫！ +1。%Ith代入上式得到BER =Qf|1-l0 5代1丿10 .推導(dǎo)具有光放大器的光接收機(jī)的誤碼率BER 昇。2能1）PnBe 丿證明：當(dāng)輸入為“ 1”碼時(shí)，有光輸入，光檢測(cè)器輸出的光生電流（均值電流）與入射光功率成正比IRG P在接收機(jī)中，信號(hào)與噪聲的差動(dòng)噪聲電流方差（“1”碼時(shí)光生電流方差）為2 2d =4R GPPi (G 1 貝“0”碼時(shí)的光生電流lo =0，“ 0”碼時(shí)的光生電流方差為=0，代入fBER =Q I-5+1 丿li 10得到BER %代Be,習(xí)題七1 商業(yè)級(jí)寬帶接

44、收機(jī)的等效電阻Req =7曲。保持發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的參數(shù)和圖7.5的例子相同，在接收機(jī)光功率范圍內(nèi)0 16dBm時(shí)計(jì)算總載噪比，并畫出相應(yīng)的曲線。類似于7.2.2節(jié)的推導(dǎo)，推出其載噪比的極限表達(dá)式。證明當(dāng)Req =750時(shí)，任何接收光功率電平下，熱噪聲都超過量子噪聲而成為起決定作用的噪聲因素。解：因?yàn)槭荘IN ,所以G =1，由C =0.5("'72得到NRIN(R P)2Beq +2e(l p + Id)G2 枚 Beq +4kTFtBeq 侃口0.5(mRGp)20.5(mRP)2C =N " RIN(RP)2 Beq + 2e( I P + I d ) Beq

45、+ 4kTFtBeq / Req再由一次光生電流I P = Rp ,得到0.5(mRP)2C _NRIN(R P)2Be q + 2eRPBe q + 2elDBe q + 4kTFtBeq/Rq其中P是光檢測(cè)器接收到的平均光功率。把參數(shù) e=1.6X109C , R=0.6A/W , RIN = 143dB / Hz , Beq =10MHz , Id =10 nA ,k =1.3103J/K , T =290K , Req=7如,F3dB代入上式，就得出 C/ N隨P變化的關(guān)系曲線方程。當(dāng)接收機(jī)的光功率較低時(shí)，系統(tǒng)的噪聲主要是前置放大器電路的噪聲，于是載噪比為C = 0.5(mRp)2N4

46、kTFt Beq / Req把P =OdBm =1mW 代入可以求出其值。對(duì)于設(shè)計(jì)較好的光電二極管，與中等強(qiáng)度的接收光信號(hào)的散彈(量子)噪聲相比，體暗電流和表面暗電 流產(chǎn)生的噪聲很小。因此在中等強(qiáng)度接收光信號(hào)條件下，系統(tǒng)噪聲主要是光電二極管的量子噪聲，此時(shí)有：2 2C _ 0.5(mRP)_ 0.5(mRP)N=2e(l P+lD)Beq 二 2eI yBeq2 2 _ 0.5(mRP) m RP2eRPRq4eBeq把P =OdBm =1mW代入可以求出其值。如果激光器的RIN值很高，反射噪聲將超過其他噪聲項(xiàng)，成為起主要作用的噪聲因素，于是載噪比為C0.5(mRP)2= 2N RIN(R P

47、) Beq把P = OdBm =1mW代入可以求出其值。當(dāng)Rq =750時(shí)，熱噪聲為4kTFtBeq/Req;量子噪聲為2eRPB,q。把把P=0dBm=1mW代入，得到4kTFtBeq/Req :>2eRpQq。即任何接收光功率電平下，熱噪聲都超過量子噪聲而成為起決定作用的噪聲因素。2 .假設(shè)我們想要頻分復(fù)用60路FM信號(hào)，如果其中30路信號(hào)的每一個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)m =3%，而另外30路信號(hào)的每一個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)m =4%，試求出激光器的光調(diào)制指數(shù)。解：由m =1/2得到 m =(30X0.03+40X0.03 1。/3 .假設(shè)一個(gè)SCM系統(tǒng)有的單模光纖，每端有一個(gè)損耗為 0.5dB的

48、連接器；激光光源耦合進(jìn)光纖的功率為 PIN光電二極管接收機(jī)的響應(yīng)度為120個(gè)信道，每個(gè)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2mW光源的 RIN=-135dB/Hz ;0.6A/W, B=5GHz Id=10nA, Rq=50Q ,Ft=3dB。試求本系統(tǒng)的載噪比。解：由 mJfmJ2 得到 5=(1209023 )1/2。ly 丿激光耦合進(jìn)光纖的功率為P = 2mW，用dBm表示P = Ig 2(dBm),光檢測(cè)器接收到的功率為 P ,根據(jù)aL +2XO.5 = R -P，得到P =R "L -2X0.5其中損耗系數(shù)a =1dB/km，長度L =120

49、km , 2咒0.5為兩個(gè)連接器的損耗。由于是PIN,所以載噪比為0.5(mRP)2 2RIN(R P)2Beq +2e(l p + lD)Beq +4kTFtBeq/Req把參數(shù) e=1.6X1049C , R=0.6A/W , RIN = 143dB / Hz , Be5GHz ,=10 nA ,k =1.310-3J/K，T =290K，電=5E，F(xiàn)t =3dB代入上式，就得出 C/N 的值。4如果將題3中的PIN光電二極管用一個(gè) M =10和F(M) = M0.7的InGaAs雪崩光電二極管替代，那么系統(tǒng)載噪比又是多少？解：用InGaAs雪崩光電二極管作為光檢測(cè)器，那么系統(tǒng)載噪比為其中

50、雪崩增益的載噪比。5 假設(shè)一個(gè)有0.5(mRMP)22 2RIN(R P) Beq +2e(l p+Id)M F(M )Be<4kTFtBeq / ReqM =10 ,雪崩光電二極管過剩噪聲系數(shù) F(M) = M 0.7 ,其他參數(shù)不變，代入上式便得到系統(tǒng)32個(gè)信道的FDM系統(tǒng)中每個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)為4.4%，若RIN = 135dB / Hz，PIN光電二極管接收機(jī)的響應(yīng)度為 0.6A/W，B=5GHz，ID =10nA，Req =5g，F(xiàn)t=3dB。(1)(2)若接收光功率為 -10dBm，試求這個(gè)鏈路的載噪比；若每個(gè)信道的調(diào)制指數(shù)增加到7%,接收光功率減少到 -13dBm，試求這個(gè)鏈

51、路的載噪比。解：/N彳 /2 1/2Z m2 (得到 m=(30. 033，參數(shù) e = 1.6x109C , R = 0.6A/W , z 丿P= -10dBm , RIN =-135dB/Hz , Beq =5GHz , I10nA , 1.38<13J / K ,T =290K ,Req =500 , Ft =3dB代入上式，就得出C / N的值。，0.5(mRP)2N "RNWBeq +2e(l P +lD)Beq +4kTFtBeq/Rq1/2 (2)將上式的m =(32X0.07 ) , P =13dBm，代入上式很容易就求出載噪比。6 .一直有一個(gè)565Mb/s單

52、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(gè)接頭，平均每個(gè)接頭損耗為0.2dB ,率為-3dBm,接收機(jī)靈敏度為 -56dBm ( BER=1019)。(2) 光纖線路上的線路碼型是5B6B,光纖的色散系數(shù)為 2ps/ ( km.nn),光源光譜寬度為 求：最大中繼距離是多少？注：設(shè)計(jì)中選取色散(功率)代價(jià)為 1dB,光連接器損耗為1dB (發(fā)送和接收端各一個(gè))，光纖富于度為 0.1dB/km，設(shè)備富于度為 5.5dB。光源的入纖功1.8 nm。解：(1 )把= -3dBm , P,=-56dBm, a 1dB , «s=0.2dB ,

53、 M =5.5dB , a f=0.1dB/km,=0.1dB/km 代入Ps Pr 2% -5cts - M -1L =其中右邊分子上的1是指色散(功率)代價(jià)。于是可通過計(jì)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,嚇 106l =BDj由于是單模光纖，所以 Z =0.100 , D =2ps/(km.nm) , g =1.8nm，分子上的106是為了和分母的 B的A單位相匹配，B的單位一定要用 Mb/s。代入數(shù)據(jù)就可以求出 L的值來。其中B =565xE = 678Mb / s。57 .一個(gè)二進(jìn)制傳輸系統(tǒng)具有以下特性：單模光纖色散為 15ps/(nm.km)，損耗為0.2dB/km。發(fā)射機(jī)用幾=1551 nm的GaAs激光源，發(fā)