1、精選資料精選資料 I - _'I I i | |A2013/12/10第一章計算題1、 某種光纖的纖芯和包層的折射率分別是1.48和1.46，則其臨界傳播角為。 ；11 _2， 1 _2 c 臚解：9門 W . . .I 1 i2、光接收機的靈敏度'是指在滿足給定誤碼率或信噪比條件下，接收機接受微弱信號的能力，工程上常用最低平均光功率V來描述，現若有最低平均光功率 V為10mW，則其靈敏度人為。解：該處必須注意單位"的單位是dBm，1的單位是mW，計算時要注意單位以免I出錯，依據公式 S: -_ U)'11ln - 103、光接收機的動態范圍D是指在保證系統誤

2、碼率指標要求下，接收機的最低光功率V和最大允許光功率 山 之比，現知V和宀 分別是10W和100W則其動態范圍 D為。片廿痕100解 '- J i p!，注意單位！1 = 1,486 匕=1.472 現4、一階躍折射率光纖，已知纖芯和包層的折射率分別是: 僅考慮模式色散，貝心(1每1km長度的脈沖寬度。(2) 假設輸入光脈沖的寬度 T與模式色散產生的展寬I相比可以忽略不計，在以上 情況下計算可傳輸光脈沖的最大比特率。解 :( 1 )光纖長度單位和光速單位分別是 km和 km/s ,貝卩-n2X 1 x 1.486/1.486-1.472口社=(冃丿=T47Z ) = 147 x 10&

3、quot;=47A(ns)輸入光脈沖的寬度T與模式色散產生的展寬”相比可以忽略不計，貝憬大比特率4 / / *' I I "1 1為卜.-衍,、5、已知語音信道的帶寬為3.4KHZ，則接收機信噪比是S/N=30dB的信道容量是。解：一 丨山字 i I - ： ； - Hi 、Io：- I： : :SU'.: - 1用4、: i'i d/S第二章計算題1、一階躍折射率光纖，已知纖芯和包層的折射率分別是：廠-山，求: | 、 I |1.46(1廂)NAn-nls122n-(1.482 3 4 5- 1.462)' = 0.242(1) 其臨界入射角叮； i

4、):. ,ii sir: ( A ；i 1 -I1'（5）數值孔徑 NA在實際計算時還有另外的計算公式為：2/IX21X -z2nzrk-0.242T48)一般而言，相對折射率差 大一些，光纖與光源之間的耦合效率就高一些，但是*要過大的話，色散影響就越嚴重，實際光纖總有 門。2、已知某光纖參數如下：心心,纖芯折射率為-： -山。試問：（1）此光纖能否傳輸波長，丨川川：的川：和模？說明理由。./ xi * / / I I I-j' J | !1I |-（2） 如要使和模能夠傳輸，光波長應做怎樣的調整？解: （ 1）由方程km.二可得：X 1、LUI x 10 6、,而和模的歸一化

5、截止頻率v -1'1-，顯然，故不能傳輸波長為:j 1 HUI的山：和小模。 ；|'J（2）對于"和模，其截止波長為2n2 it= niav;2? = x L48 x 4.0 x 106/2 X 0.003 = 1.20pmV £d T kJ即入射光波長應小于時，才能傳播。3、已知某光纖參數如下：|：兒|： "小門，纖芯折射率為11 - 1-若干Hl，：:'模 的截止頻率和若干LH ：|'模的截止頻率如表1和表2。試問：（1）當光波長分別為廠- 1"門，'- 門，“ - Wmi時，光纖中能傳輸哪 些導波模？（2）從

6、（1）中能看出波長與歸一化頻率、可傳輸的模式數量有何關系？可傳輸的模式數量與歸一化頻率的近似關系表達式是？張老師愿大家都能取得好成績(3) 歸一化頻率的值一般還決定了包層傳輸的功率占總功率的比例，對于上例光波長為入1 = 1.55口m而言，若假設總功率為iooodBm則包層傳輸的功率P包層為多 少？表1若干模的截止頻率模式HEnrnHEnHE劈|HE2+HE31HE算he勇截止頻率%2.0455.5208.65411.7923.8327.01610.17313.321 1表2若干匚模的截止頻率模式EHmnHHiiFigEH|3EHnEH2aEH 23截止頻率Vc3.3827.01610.173

7、13.3245.1368.41711.62014.79解：(1)我們先求出上述波長對應的歸一化頻率 V,然后將它們與前述各種模式歸一 化截止頻率”相比較，凡是滿足丫Y條件的模式都可以在光纖中傳輸。因為Y -： I： 'I i，所以有：2ttVi = nia/27 二2 IT155 x IO"6x l.Sx 6x 10-% x 0.002 = 2.3062 71V? =-n j ci *； 2 ?=2n131 x IO"6X 1.5 X 6 x 10-% x 0.002 = 2.732nV3 = ¥n1av2? = _X 1.5 X 6 x 10-/2 x

8、0.002 =4.211.55門I | :丫 - /.f.i-W I：: 1 |此時光纖中只能傳輸'導波模。TM當A - 1.3 1 J時：-| - 一丫 ： . ：|2.045LVt(TE0r tm01l此時光纖中只能傳輸導波模。3.832 lVctHE31T EH HErJJ < V3 = 4.21 < 5J36此時光纖中只能傳輸"1：1：111- "l ：-，LI，； 1- ；：1；'"1：|導波模。故光纖中能傳輸的導波模有''1-'門' "'（2）從（1）中可以看出，波長越短，歸

9、一化頻率越高，可傳輸的模式數量就越多， 可傳輸的模式數量與歸一化頻率的近似關系表達式是xI1 7丄（3）歸一化頻率的值一般還決定了包層傳輸的功率占總功率的比例，即 :.，對于%"j*I j* i*|光波長為入i = 1占5口m而言，Vl 2.306，總功率為P總=i000dBm則包層傳輸的功率-已二為2/2 2/2 - 一 -P知戸二亠 x P已=-_x 1000 = 408.85 dBm包層 3Vi 總 3 X 2.3064、已知某階躍光纖參數如下：*,纖芯折射率為|：: - - |：-，光波長丨./二則單模傳輸時光纖具有的纖芯半徑。2.405X2.405 x 1.31 x 10-

10、6,解：|:川J注意填寫時加單位。第三章計算題1、對于單縱模激光器，定義邊模抑制比 MSR為主模功率"I與次邊摸功率宀之比, 它是半導體激光器頻譜純度的一種度量， 若V -川汁|，G 1,則MSR為。 解：f 1（也-IgJ- :n邊第四章計算題1、光檢測器的響應度R表明了光檢測器將光信號轉化成電信號的效率，現知光檢測器的光電流-'tlA，其入射光功率為> -'1-'-:bAV，則響應度R的大小為。 解：依定義注意填寫單位。張老師愿大家都能取得好成績 5第五章計算題1、當光放大器的增益比較大時，自發輻射因子- 2 ,則其噪聲系數卜的大小為。解：當光放大器

11、的增益比較大時，噪聲系數-'L第六章計算題1、某LAN光纖鏈路工作波長鮎山川1,鏈路長度：.門)山；廠，最大比特率為16Mb/s，采用線寬為20nm的LED光源，光設備的上升時間為 8ns，10/100Mb/sLAN最大光纜:乂I.長度如表1,用MMF (多模光纖)62.5/125:的光纖。表110/100Mb/sLAN 最大光纜長度LAN類型波長/nm最大長度/m最大損耗dB/km帶寬距離積/Mb/s x km纖芯50m纖芯62.5m纖芯50師纖芯62.5叫10Base-F850100020003.75500160100Base-FX1300200020001.5500500100B

12、ase-SX85020003.75500求：(1)系統要求的上升時間模式色散引起的脈沖展寬A''-，即光線模式上升時間。色度色散引起的脈沖展寬"。(4) 求系統實際上升時間八。(5) 可以達到指定的比特率嗎？(6) 如果光纖的帶寬不能滿足要求，你認為該如何解決？注：色度色散計算公式V和川-1 "廠丄。解：(1)帶寬與比特率的關系"汕宀，從而得：0.350-35Atr 二二二 21.9 (ns)fsys 16 X 10"(2)由表可知，62.5/1251":光纖工作于850nm時的帶寬距離積為160MHz km，由于鏈路長度是2000m,故模式帶寬（光電寬）為160MHz km2000m=80轉換成電帶寬山：C 衣；，：. l 17. I .0.350.35則h ._.“九屮眾5Xn 斗I（3）由色度色散計算公式和，可得D （入）夸 0.1ns/（ns'km）,故有4匕=:二1 x 20nm x 2km = 4 ns .".i.（4）有以上得山二.J : : I丨.：.：:宀故系統實際上升時間山護二 J®t石2 +心奇二加 + 2 = 10.9 ns; .*"r''.*!1,a j r !其中，光設備的上升時間'為8ns是已知條件