2022年光纤通信新增计算题.pdf

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1、精心整理光纤通信试题公布新增加的计算题张延锋2013/12/10 第一章 计算题1、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。解：=2、光接收机的灵敏度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来描述，现若有最低平均光功率为10mW，则其灵敏度为。解：该处必须注意单位的单位是 dBm，的单位是 mW，计算时要注意单位以免出错，依据公式3、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和最大允许光功率之比，现知和分别是 10W和 100W ，则其动态范围D为。解：，注意单位！精品资料 - - -

2、 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理4、一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：, 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。解： （1）光纤长度单位和光速单位分别是km和 km/s，则(2) 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，则最大比特率为5、已知语音信道的带宽为3.4KHz，则接收机信噪比是S/

3、N=30dB的信道容量是。解：第二章 计算题1、一阶跃折射率光纤， 已知纤芯和包层的折射率分别是：, 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）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？解： （1）临界入射角。（2）=。（3）(4)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理(5) 数值孔径 NA在实际计算时还有另外的计算公

4、式为：则：。一般而言，相对折射率差大一些，光纤与光源之间的耦合效率就高一些，但是要过大的话，色散影响就越严重，实际光纤总有。2、已知某光纤参数如下：, 纤芯折射率为。试问：（1）此光纤能否传输波长的和模？说明理由。（2）如要使和模能够传输，光波长应做怎样的调整？解： （1）由方程可得：，而和模的归一化截止频率，显然，故不能传输波长为的和模。（2）对于和模，其截止波长为即入射光波长应小于时，才能传播。3、已知某光纤参数如下：, 纤芯折射率为。若干模的截止频率和若干模的截止频率如表1 和表 2。试问：（1）当光波长分别为，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

5、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？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理（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，对于上例光波长为而言，若假设总功率为1000dBm ，则包层传输的功率为多少？表 1 若干模的截止频率模式截止频率2.045 5.520 8.654 11.792 3.832 7.016 10.173 13.32 表 2 若干模的截止频率模式截止频率3.382 7.

6、016 10.173 13.324 5.136 8.417 11.620 14.79 解： （1）我们先求出上述波长对应的归一化频率V，然后将它们与前述各种模式归一化截止频率相比较，凡是满足条件的模式都可以在光纤中传输。因为，所以有：当时，此时光纤中只能传输导波模。当时，此时光纤中只能传输导波模。当时，精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理，此时光纤中只能传输导波模。故光纤中能传输的导波模有。（2）从（1）中可以看出，波长越短，

7、归一化频率越高，可传输的模式数量就越多，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,即， 对于光波长为而言，总功率为1000dBm ，则包层传输的功率为4、 已知某阶跃光纤参数如下：， 纤芯折射率为， 光波长，则单模传输时光纤具有的纤芯半径。解：注意填写时加单位。第三章 计算题1、对于单纵模激光器，定义边模抑制比MSR 为主模功率与次边摸功率之比，它是半导体激光器频谱纯度的一种度量，若，则 MSR 为。解：第四章 计算题1、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， 其入射光功率为， 则响

8、应度 R的大小为。解：依定义，注意填写单位。第五章 计算题1、当光放大器的增益比较大时，自发辐射因子, 则其噪声系数的大小为。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理解：当光放大器的增益比较大时，噪声系数。第六章 计算题1、某 LAN光纤链路工作波长， 链路长度， 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/sLAN 最大光缆长度如表 1，用 MMF（多模光纤） 6

9、2.5/125的光纤。表 110/100Mb/sLAN 最大光缆长度LAN类型波长/nm 最大长度 /m 最大损耗dB/km 带宽距离积 /Mb/s km 纤芯 50纤芯 62.5纤芯 50纤芯 62.510Base-F 850 1000 2000 3.75 500 160 100Base-FX 1300 2000 2000 1.5 500 500 100Base-SX 850 2000 3.75 500 求：(1)系统要求的上升时间。(2)模式色散引起的脉冲展宽，即光线模式上升时间。(3)色度色散引起的脉冲展宽。(4)求系统实际上升时间。(5)可以达到指定的比特率吗？(6)如果光纤的带宽不能

10、满足要求，你认为该如何解决？注：色度色散计算公式和。解：（1）带宽与比特率的关系，从而得：（2）由表可知， 62.5/125光纤工作于 850nm 时的带宽距离积为160MHzkm，由于链路长度是 2000m，故模式带宽（光电宽）为，转换成电带宽精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 精心整理则（3）由色度色散计算公式和，可得,故有(4)有以上得故系统实际上升时间其中，光设备的上升时间为 8ns是已知条件。（5）由于系统实际上升时间小于系统所要求的上升时间，故光纤的选择满足系统设计的要求。（6）如果光纤的带宽不能满足要求，可以将波长换为1300nm 或采用 LD光源。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -