《光纤通信》习题解答.doc

《光纤通信》习题解答涵盖了光纤通信领域的多个关键知识点，以下是详细解析： 1. 光通信的优势和劣势： 光通信的主要优点包括高通信容量（可以传输大量数据）、长距离传输能力、抗电磁和噪声干扰、适应各种环境、重量轻、安全、易于敷设以及长寿命。缺点在于接口成本较高、机械强度相对较差、无法直接传输电力、需要专门的工具、设备及人员培训，并且其长期可靠性仍有待验证。 2. 光通信系统的基本组成部分： 光通信系统由光发射机、光接收机和光纤链路三部分构成。光发射机负责将电信号转换为光信号，光接收机则将接收到的光信号转换回电信号，而光纤链路则承载光信号的传输。 3. 数字通信系统容量计算： 在5GHz的微波载波上，能传输的64kb/s音频信道数量为5GHz×1%÷64k=781路；在1.55μm的光载波上，可传输的数量为(3×10^8÷1.55×10^-6)×1%÷64k=3×10^7路。 4. SDH体制的优点： SDH（同步数字体系）的优点在于其字节间插同步复用技术，以及用于性能监控和网络管理的开销字节，这使得它更适合于高速光纤线路传输。 5. 未来光网络的发展趋势与关键技术： 未来光网络将向全光网发展，主要依赖的关键技术包括多波长传输（WDM）和波长交换技术，这些技术能够更高效地利用光纤带宽，提供更大的网络容量和灵活的网络管理。 6. WDM（波分复用）的概念： WDM允许不同波长的光信号在同一根光纤中同时传输，从而极大地提高了光纤的传输容量，可以同时传输多种类型的数据，节省了线路投资并降低了对器件高速度的要求。 7. WDM+EDFA的采用原因： WDM波分复用技术结合了EDFA（掺铒光纤放大器），能降低对光电器件高速度的需求，同时WDM合波器和分波器成本效益高，而EDFA可同时放大多个波长，降低了中继器的需求，使得WDM+EDFA成为当前光纤通信系统的主流选择。 8. WDM光传送网络（OTN）的优势： OTN提供了更高的光纤传输容量和节点吞吐量，适应高速宽带通信需求。其透明性支持多种电通信格式，基于波长路由的网络结构具有动态重构和故障自愈能力，增加了网络的灵活性和生存性。 第二章的习题涉及光学原理和光纤参数计算： 1. 光的折射和反射： 在此问题中，通过折射定律计算出玻璃的折射率n2=1.54，临界角θc=40.49度。 2. 阶跃折射率光纤的数值孔径： 光纤的数值孔径NA=0.2425，最大入射角θmax=14.03度。 3. 弱导波阶跃光纤的计算： 相对折射指数差Δ=0.0328，数值孔径NA=0.3841。 4. 阶跃光纤的归一化频率和模式数量： 归一化频率V=33.3216，模式数量M约为555。 5. 多模光纤的模式支持： (a)纤芯直径约为25μm×√(2×0.20/1.48)=23.2μm； (b)在1310nm波长上，支持的模式数量与850nm相近，仍为1000左右； (c)在1550nm波长上，支持的模式数量会减少，具体数量取决于该波长下的数值孔径和光纤参数。 以上内容详细解析了《光纤通信》习题中的重要知识点，涵盖了光通信系统的基本构成、SDH体制、WDM技术、光纤参数计算等多个方面。