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1、第二章习题4、目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长：、目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长：0.85m、1.31m、1.55 m？答答:(1)光纤通信使用光纤通信使用0.85m工作波长的光纤主要是受到工作波长的光纤主要是受到早期光源发光波长的限制早期光源发光波长的限制,早期发明的光源都是短波长早期发明的光源都是短波长光源光源,由于光纤损耗随波长的增加而减小由于光纤损耗随波长的增加而减小,因而选择了因而选择了相对来说波长较长损耗较小的相对来说波长较长损耗较小的0.85m作为光纤的工作作为光纤的工作波长波长.(2)由于石英光纤在由于石英光纤在1.31m处处可以达到零色散并且损耗可以达到零色散并
2、且损耗也达到极小也达到极小,因而在长波长光源问世后开始使用这种工因而在长波长光源问世后开始使用这种工作波长的光纤作波长的光纤.(3)由于使用了新技术后由于使用了新技术后,石英光纤的零色散窗口可以移到石英光纤的零色散窗口可以移到更长的更长的1.55m处处,并且此时的损耗要比使用并且此时的损耗要比使用1.31m波波长传输更小长传输更小,于是又开始使用工作波长为于是又开始使用工作波长为1.55m的的光光纤纤.5光纤通信为什么向长波长光纤通信为什么向长波长,单模光纤方向发展单模光纤方向发展?答答:(1)在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输在长波长波段石英光纤可以实现零色散传输,从而使从而使系统带宽达
3、到最大系统带宽达到最大.同时光纤的损耗也随着波长的增加同时光纤的损耗也随着波长的增加而减小而减小,即系统的无中继通信距离随着波长的增加而增即系统的无中继通信距离随着波长的增加而增长长,因此光纤通信系统要向长波长方向发展因此光纤通信系统要向长波长方向发展.(2)从损耗角度来看从损耗角度来看:由多模突变型光纤、多模渐变型光由多模突变型光纤、多模渐变型光纤到单模光纤损耗依次减小纤到单模光纤损耗依次减小,从而无中继距离依次增大从而无中继距离依次增大.从色散角度看从色散角度看:由多模突变型光纤、渐变型光纤到单由多模突变型光纤、渐变型光纤到单模光纤模光纤,色散依次减小色散依次减小,从而带宽依次增大从而带宽
4、依次增大,传输容量依传输容量依次增大次增大.而通信的主要目的就是最大限度的实现远的传输距离和而通信的主要目的就是最大限度的实现远的传输距离和大的传输容量大的传输容量,因此光纤通信的发展方向是由多模光纤到因此光纤通信的发展方向是由多模光纤到单模光纤单模光纤.6.6.光纤色散产生的原因及其危害是什么光纤色散产生的原因及其危害是什么?答答:光纤色散光纤色散是指由于各种不同频率的光在光纤中传输的是指由于各种不同频率的光在光纤中传输的速度不同速度不同,从而使得各个频率的光在到达终点时产生了一从而使得各个频率的光在到达终点时产生了一个时间上的延迟个时间上的延迟,造成输出波形失真的一种现象造成输出波形失真的
5、一种现象.光纤色散一般包括光纤色散一般包括模式色散模式色散,材料色散和波导色散材料色散和波导色散.模式色散模式色散是指在光纤中由于个频率光的轴向速度不同是指在光纤中由于个频率光的轴向速度不同而引起的色散而引起的色散.材料色散材料色散是指由于构成光纤的材料的折射率随传输光是指由于构成光纤的材料的折射率随传输光波的频率变化而导致不同频率光信号的速度不同波的频率变化而导致不同频率光信号的速度不同,从而引从而引起的色散起的色散.波导色散波导色散是由于光纤的几何结构所引起的色散是由于光纤的几何结构所引起的色散.色散的危害色散的危害:色散会引起接收端接收到的信号波形失色散会引起接收端接收到的信号波形失真真
6、.对于模拟信号对于模拟信号,色散会限制系统带宽色散会限制系统带宽.对于数对于数字信号字信号,色散会引起脉冲展宽色散会引起脉冲展宽.7.7.光纤损耗产生的原因及其危害是什么光纤损耗产生的原因及其危害是什么?答答:损耗是指由各种原因引起的光功率的损失损耗是指由各种原因引起的光功率的损失.吸收损耗吸收损耗:是指由于组成光纤的材料及其中的杂质是指由于组成光纤的材料及其中的杂质对光的吸收对光的吸收,使一部分光能转变为散失是热能使一部分光能转变为散失是热能,从从而造成光功率的损失而造成光功率的损失.散射损耗散射损耗:是指由远小于波长的不均匀性是指由远小于波长的不均匀性(如折射如折射率的不均匀率的不均匀,掺
7、杂离子浓度的不均匀等掺杂离子浓度的不均匀等)引起的光引起的光的散射造成的光的散射造成的光.波导不完善损耗波导不完善损耗由于光不能全部进行全反射而造由于光不能全部进行全反射而造成的光功率损失成的光功率损失.附加损耗附加损耗由于光纤弯折、接续而引起的光功率的由于光纤弯折、接续而引起的光功率的损失损失.光纤损耗的危害光纤损耗的危害:限制通信系统的无中继通信距离限制通信系统的无中继通信距离附加题附加题1 已知单模光纤的材料色散系数为已知单模光纤的材料色散系数为-2ps/km.nm，光源谱线宽度为光源谱线宽度为=10nm，若光纤长度为若光纤长度为20KM，问此光纤的脉冲展宽和带宽各是多少？问此光纤的脉冲展宽和带宽各是多少？2设设PIN光电二极管的量子效率为光电二极管的量子效率为80%，计，计算在算在1.3 m和和1.55 m波长时的响应度。波长时的响应度。3如果激光器在如果激光器在0.5 m上工作，输出上工作，输出1W的连续的连续功率，计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低功率，计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。能级的粒子数。