发布时间 : 星期一 文章《光纤通信》试题计算分析题练习更新完毕开始阅读
求出激光器的光调制指数。
28. 假设一个SCM系统有120个信道，每个信道的调制指数为2.3%；链路包括
一根损耗为1dB/km的12km长的单模光纤，每端有一个损耗为0.5dB的连接器；激光光源耦合进光纤的功率为2mW，光源的RIN=-135dB/Hz；PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B=5GHz，ID=10nA，Req=50Ω,Ft=3dB。试求本系统的载噪比。
29. 假设一个有32个信道的FDM系统中每个信道的调制指数为4.4%，若
PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B?5GHz，RIN??135dB/Hz，
ID?10nA，Req?50?，Ft?3dB。
（1）若接收光功率为?10dBm，试求这个链路的载噪比；
（2）若每个信道的调制指数增加到7%，接收光功率减少到?13dBm，试求
这个链路的载噪比。
30. 一直有一个565Mb/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：
（1）光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有5个接头，平均每个接头损耗
为0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm，接收机灵敏度为-56dBm（BER=10-19）。 （2）光纤线路上的线路码型是5B6B，光纤的色散系数为2ps/（km.nm），光
源光谱宽度为1.8nm。 求：最大中继距离是多少？
注：设计中选取色散（功率）代价为1dB，光连接器损耗为1dB（发送和接
收端各一个），光纤富于度为0.1dB/km，设备富于度为5.5dB。
31. 一个二进制传输系统具有以下特性：
（1）单模光纤色散为15ps/(nm.km)，损耗为0.2dB/km。
（2）发射机用??1551nm的GaAs激光源，发射平均光功率为5mW，谱宽
为2nm。
（3）为了正常工作，APD接收机需要平均1000个光子/比特。 （4）在发射机和接收机处耦合损耗共计3dB。 求：
（1）数据速率为10和100Mb/s时，找出受损耗限制的最大传输距离。 （2）数据速率为10和100Mb/s时，找出受色散限制的最大传输距离。 （3）对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，包括损耗
和色散两种限制。
32. 比较下面两个速率为100Mb/s的系统其损耗受限的最大传输距离。
系统1工作在850nm：
（1）GaAlAs半导体激光器：0dBm(1mW)的功率耦合进光纤； （2）硅雪崩光电二极管：灵敏度为-50dBm；
（3）渐变折射率光纤：在850nm处的损耗为3.5dBm/km； （4）连接器损耗：每个连接器为1dB。 系统2工作在1300nm：
（1）InGaAsPLED：-13dBm的功率耦合进光纤； （2）InGaAsPIN光电二极管：灵敏度为-38dBm；
（3）渐变折射率光纤：在300nm处的损耗为1.5dBm/km； （4）连接器损耗：每个连接器为1dB。 每个系统均要求6dB的系统富于度。
《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第5页（答案在14页）
33. 某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备
富余度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？ 34. 阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，n2＝1.49，纤芯半径a＝4μm，工作波长λ＝1.31 μm。求： （1）相对折射指数差； （2）光纤中传输的模式数量； （3）每公里长度光纤的模式色散
35. 一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1 dBm，全程光纤平均接头损耗为0.05 dB/km。设计要求系统富裕度为6 dB，无中继传输距离为70 km。求：
（1）满足上述要求，光接收机灵敏度至少应取多少？
（2）若要求系统允许的最大接收功率为－10 dBm，则光接收机的动态范围至少应取多少？
36. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试
计算：
（1）数值孔径NA （2）归一化频率
（3）入射光线的激励角范围 37. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm, 若光纤中的导模数量N=2，试问至少纤芯半径为多大？
38. 有一五次群单模光缆传输系统，线路码型为3B4B码，应用InGaAs-LD，其
It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB。采用的光缆其固有损耗为0.4dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？
39. 一无备用系统的光缆通信系统，在420km内共设10个中继器，各种设备的故障率如下： 设备种类 故障率（fit） 140Mb/s光端机 20000（一端） 140Mb/s中继器 7000（一线） 光缆 200（一公里） 供电 7500（一端） 求：
（1）系统总故障率。 （2）平均无故障时间。
40. 已知均匀光纤的n1=1.51，Δ=0.01，工作波长λ0=0.85μm, 当纤芯半径a=25
μm。试求：
（1）此光纤中传输的导模数是多少？
《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第6页（答案在14页）
（2）若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？
（3）系统中采用1∶1的主备比，在系统发送和接收端各存在一个转换设备，
转换设备的故障率为200fit（一端），平均故障修复时间为4小时。 求：①此系统的失效率。
②若系统的设计寿命为20年，则在此间系统的中断通信时间。
41. 如果在无备用系统情况下，容许5000km光纤通信系统双向全程每年4次全
程故障，那么280km的数字段双向全程每年允许出现的全程故障是多少次？ 42. 某激光器的输出光功率为500mw, 问此功率可折合为多少dBm?
43. 某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是1.48和1.46，则其临界传播角为？ 44. 光接收机的灵敏度Sr是指在满足给定误码率或信噪比条件下，接收机接受微
弱信号的能力，工程上常用最低平均光功率 Pmin 来描述，现若有最低平均光功率Pmin为10mW，则其灵敏度Sr为？
45. 光接收机的动态范围D是指在保证系统误码率指标要求下，接收机的最低光
功率Pmin和最大允许光功率Pmax之比，现知Pmin和Pmax分别是10W和100W，则其动态范围D为？
46. 一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是： n1=1.486,n2=1.472,现仅考虑模式色散，则： （1）每1km长度的脉冲宽度。
（2）假设输入光脉冲的宽度T与模式色散产生的展宽?t相比可以忽略不计，
在以上情况下计算可传输光脉冲的最大比特率。
47. 一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n1=1.48,n2=1.46,求：
（1）其临界入射角θc； （2） 其临界传播角αC； （3）其数值孔径NA； （4）其最大接收角θ0；
（5）是否能得知相对折射率差?的大小？相对折射率差?和光纤与光源之间的
耦合效率有何关系？实际光纤对?有什么要求？ 48. 已知某光纤参数如下：a=4.0μm,?=0.003,纤芯折射率为n1=1.48。试问： （1） 此光纤能否传输波长λ=1.31μm的TE01和TM01模？说明理由。 （2）如要使TE01和TM01模能够传输，光波长应做怎样的调整？ 49. 已知某光纤参数如下：a=6μm,?=0.002,纤芯折射率为n1=1.5。若干HEmn
模的截止频率和若干EHmn模的截止频率如表1和表2。试问：
（1）当光波长分别为λ1=1.55μm，λ2=1.31μm，λ3=0.85μm时，光纤中
能传输哪些导波模？
（2）从（1）中能看出波长与归一化频率、可传输的模式数量有何关系？可
传输的模式数量与归一化频率的近似关系表达式是？
（3）归一化频率的值一般还决定了包层传输的功率占总功率的比例，对于上
例光波长为λ1=1.55μm而言，若假设总功率为1000dBm，则包层传输
的功率P包层为多少？
表1 若干HEmn模的截止频率 模式HEmn HE21 HE22 HE23 HE24 HE31 HE32 HE33 HE34 《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第7页（答案在14页）
截止频率Vc 模式EHmn 截止频率Vc 2.045 EH11 3.382 5.520 EH12 7.016 8.654 EH13 10.173 11.792 EH14 13.324 3.832 EH21 5.136 7.016 EH22 8.417 10.173 EH23 11.620 13.32 EH24 14.79 表2 若干EHmn模的截止频率
50. 已知某阶跃光纤参数如下：?=0.003，纤芯折射率为n1=1.46，其中光波长
是λ=1.31μm，求单模传输时光纤具有的纤芯半径a。 51. 对于单纵模激光器，定义边模抑制比MSR为主模功率P主与次边摸功率P边之
比，它是半导体激光器频谱纯度的一种度量，若P主=10dBm，P边=1dBm，则MSR为？
52. 光检测器的响应度R表明了光检测器将光信号转化成电信号的效率，现知光
检测器的光电流Ip=1.0A，其入射光功率为Pin=1.4286W，则响应度R的大小为？
53. 某LAN光纤链路工作波长λ=850nm，链路长度L=2000m，最大比特率为
16Mb/s，采用线宽为20nm的LED光源，光设备的上升时间为8ns，10/100Mb/s LAN最大光缆长度如表1，用MMF（多模光纤）62.5/125μm的光纤。
表1 10/100Mb/s LAN最大光缆长度
LAN类型 波长/nm 10Base-F 100Base-FX 100Base-SX 850 1300 850 1000 2000 2000 2000 2000 3.75 1.5 3.75 最大长度/m 纤芯50μm 纤芯62.5μm 最大损耗dB/km 带宽距离积/Mb/s×km 纤芯50μm 500 500 纤芯62.5μm 160 500 500 求：
(1) 系统要求的上升时间Δtr。
(2) 模式色散引起的脉冲展宽Δtmod，即光线模式上升时间。 (3) 色度色散引起的脉冲展宽Δtch。 (4) 求系统实际上升时间Δtsys。
(5) 可以达到指定的比特率吗？
(6) 如果光纤的带宽不能满足要求，你认为该如何解决？ 注：色度色散计算公式D(λ)=
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S04
（λ?
λ04λ3）和Δtch=|D(λ)|ΔλL。