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《光纤通信》试题计算分析题练习
(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)在发射机与接收机处耦合损耗共计3dB。 求:
(1)数据速率为10与100Mb/s时,找出受损耗限制的最大传输距离。 (2)数据速率为10与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,包括损耗与色
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。
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
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(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=25μm。试求:
(1)此光纤中传输的导模数就是多少？
(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,在系统发送与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就是多少次？
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、 某种光纤的纤芯与包层的折射率分别就是1、48与1、46,则其临界传播角为？
44、 光接收机的灵敏度就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 均光功率
为10mW,则其灵敏度为？
来描述,现若有最低平
45、 光接收机的动态范围D就是指在保证系统误码率指标要求下,接收机的最低
光功率
与最大允许光功率
之比,现知
与
分别就是10W与
100W,则其动态范围D为？
46、 一阶跃折射率光纤,已知纤芯与包层的折射率分别就是:
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,
,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,已知纤芯与包层的折射率分别就是:
,
,求:
(1)其临界入射角; （2） 其临界传播角(3)其数值孔径NA; (4)其最大接收角;
(5)就是否能得知相对折射率差的大小？相对折射率差与光纤与光源之间
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:试问:
（1） 此光纤能否传输波长(2)如要使
与
的
与
模？说明理由。
,
,纤芯折射率为
。
;
模能够传输,光波长应做怎样的调整？
,
,纤芯折射率为
。若干
49、 已知某光纤参数如下:
模的截止频率与若干(1)当光波长分别为
模的截止频率如表1与表2。试问: ,
,
时,光纤中
能传输哪些导波模？
(2)从(1)中能瞧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就是？
(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
光波长为功率
为多少？
表1 若干
模的截止频率
而言,若假设总功率为1000dBm,则包层传输的
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模式 截止频率 2、045 5、520 8、654 11、792 3、832 7、016 10、173 13、32 表2 若干
模式 模的截止频率
截止频率 3、382 7、016 10、173 13、324 5、136 8、417 11、620 14、79 50、 已知某阶跃光纤参数如下:
长就是
,纤芯折射率为,其中光波
,求单模传输时光纤具有的纤芯半径。
与次边摸功率
,
之,
51、 对于单纵模激光器,定义边模抑制比MSR为主模功率
比,它就是半导体激光器频谱纯度的一种度量,若
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
检测器的光电流大小为？
53、 某LAN光纤链路工作波长
,链路长度
,最大比特率为
,其入射光功率为
,则响应度R的
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、5/125
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 最大长度/m 纤芯50 纤芯62、5 3、75 1、5 3、75 最大损耗dB/km 带宽距离积/Mb/s×km 纤芯50500 500 纤芯62、5 的光纤。
2000 2000 2000 160 500 500 求: (1) 系统要求的上升时间
。
,即光线模式上升时间。 。
(2) 模式色散引起的脉冲展宽(3) 色度色散引起的脉冲展宽