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
计算、综合、分析题练习答案
1. 解：由单模传输条件
V?2?a2?an12n1?n2?2??2.405 2??得 a? 由数值孔径的定义式有
2.405??2.36?m
2?n12?2 NA?n1?n22?n12??0.21
V?2?an12?a2n1?n2?2??5.03 2??V2?12.65， 则模式数为m?2所以光纤中存在13个模式。 2. 解：（1）fc?0.42?d?0.424?4.2?10MHz?42GHz ?1210?10（2）响应度R定义为光生电流IP与输入光功率Pin之比，即??IpPin 因为入射光功率对应于单位时间内平均入射的光子数Pin/(hfc)而入射光子以量子效率?部分被吸收，并在外电路中产生光电流，则有响应度 ?? 波长为1.3um时，??e???? hfc1.240.75?1.3?0.79(A/W)_
1.240.75?1.55 波长为1.55um时，???0.94(A/W)
1.24 由上式可知，在量子效率一定时，响应度与波长成正比。所以由PIN在1.55um处的灵敏度高于在1.3um处。
3. 解：(1)NA?n12??1.52?0.005?0.15
22(2)???n1?n2?0.005;22n1?n2?n10.99
?c?arcsin(n2)?arcsin(0.99)?84.3?， n1?V?2
(3)M
?V2?2;2《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第9页（答案在14页）
2?2 ?V?2?an1?n2?n1a2??22??
?a?V?2?1.31??2.78(?m)
2?n12?2?3.14?1.5?2?0.0054. 解： (1) 由量子效率的定义得
??光生电子－空穴对＝1＝50％）
入射光子数2 （2）由公式?＝Ip?IpP0?hf,得 e?P0e
hfhc
?7?19?60.5?10?1.6?10?1.31?10??5.3?10?8A?3486.628?10?3?10??P0e? （3) 根据光电效应的产生条件hf>Eg可得?c?1.24/Eg，因GaAs的禁带宽
度为1.424ev,所以?c?0.87?m。
2?25. 解：(1) 由于归一化频率 V? an12?n2?2???50?1.4582?1.452 0.85?56.36
(2)传播的模式总数M?V2/2?1588
2(3)该光纤的数值孔径: NA?n12?n2?0.153
(4)该光纤单模工作的波长:
2?222?2.613an12?n2?2.613?50?n12?n2?19.9(μm) ???c?an12?n22.4056. 解 ： 已知
1) 因非全反射导致的等效损耗系数
(mm-1)
2)由 q=1,2,3….
(Hz)
《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第10页（答案在14页）
波长间隔 9.5?10?10 (m)
3）由
7. 解：根据题意得
1374
PS??3 dBm，PR??38 dBm，?f?0.4 dB/km，?s?0.05 dB/km，
?c?0.5 dB/个 ,M?4 dB
由PS?PR?2?c?L?f?M?L?s 得L?PS?PR?2?c?M?3???38??2?0.5?4??66.7 km
?f??s0.4?0.05PP1:2 P1?P2P1?P28. 解：由题意得 SR?3即SR?故有 P1?3P2 已知 -10lgPP1?1.5 ，得 1?10-0.15 P0P0-0.15?10-0.15=0.70 mw 由于 P0?1 mw所以 P1?P01011-0.15P2?P?10?0.23 mw 1339. （1）见图，由折射定律可得 n0sinα=n1sinβ （1） n1sin(90°-β)=n2sinγ （2）
要使光波能在光纤中传输，右图中的A点必须满足全反射条件。因此，当γ=90°
时，式（2）变为 cosβ=
n2 n1 (3)
2n1?n22由式(1)和式(3)联立可得 sinα=将题中已知参量代入式(4)，得到
sinα=
152.2?149.2?0.226
133.n0 (4)
∴α≈13.06°
即光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角为13.06°。
2（2）光纤放置在空气中，则n0=1NA=n1?n2.2?149.2?0.30 2?15210. 解：衰减的影响
La=(PT-PR-2Ac-Pp-Me)/(Af+As+Mc)=(-2.5+37-2-1-5.5)/(0.4+0.1+0.1)=43.3(km)
《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第11页（答案在14页）
色散的影响
LD=(ε×106)/(B×Δλ×D)=(0.115×106)/(677.99×2×2.5)=33.9km
由上述计算可以看出,中继段距离只能小于33.9km,对于大于33.9km的线段,可采取加接转站的方法解决。
11. 对于弱导波光纤:Δ=(n1-n2)/n1=(1.5-1.45)/1.5=0.033;NA=n1√(2Δ)=1.5√
(2*0.033)=0.387。 12. 解：入射光与玻璃表面之间的夹角?1?33°，则入射角?i?57°，反射角
?r?57°。由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角?y?33°。
由折射定律nisin?i?nysin?y，ni?n0?1得到
n1?ny?sin?i/sin?y?sin67/sin33
?1.69
其中利用了空气折射率ni?1。这种玻璃的临界角为
11??0.59ny1.69
??arcsin13. 解：阶跃光纤的数值孔径为
2NA?sin?max?n12?n2?0.24
允许的最大入射角
?max?arcsin?0.24?自己用matlab算出来
14. 解：光纤的归一化频率
V?2??02an12?n2?2??0a?n12??33.3
光纤中传播的模数量
V2M??554
22?2?2?a?NA，得到纤芯直径为 15. 解：（1）由V1?an12?n2?1?1a?2M10.852000?1V1???1???30.27 2?NA2?NA2?0.20（2）当?2?1.31?m，有
2M1?22M2?1 ???2?NA2?NA得到模的个数为
《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第12页（答案在14页）