光纤通信复习思考题参考答案讲解VIP免费

原荣编著《光纤通信（第3版）》1第8章复习思考题参考答案8-1光纤通信系统的基本结构有哪几种答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。图8.1.1光纤通信网络基本结构8-2试画出点对点光纤传输系统的构成框图答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。图8.1.2点对点光纤传输系统8-3什么是损耗限制系统？什么是色散限制系统答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B的增加按对数关系减小。在短波长0.85m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为2.5dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30km。而长波长1.3~1.6m系统，由于光纤损耗较小，在1.3m处损耗的典型值为0.3~0.4dB/km，在1.55m处为0.2dB/km，中继距离可以达到100~200km，第8章复习思考题参考答案2尤其在1.55m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200km。一般说来，1.3m单模光纤通信系统在B<1Gb/s时为损耗限制系统，在B>1Gb/s时可能成为色散限制系统。8-4若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。8-5简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求答：光纤通信对光源的要求是：（1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高；（2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR>100（20dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。（3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。（4）但是在1.55m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。（5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFBLD，以减小频率啁啾的影响。对光电探测器的要求是灵敏度高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高，并且它的光敏面应与光纤芯径匹配。对光纤的基本要求是：从发射光源耦合进光纤的光功率要最大，光信号通过光纤传输后产生的畸变要最小，光纤的传输窗口要满足系统应用的要求。具体的设计要根据使用条件进行折中。（1）衰减在选定的波长，衰减要足够小，以使在满足接收机所要求的光功率的前提下，使中继距离尽可能大。（2）耦合损耗它包括光源耦合损耗和检测器耦合损耗。纤芯尺寸和数值孔径大，可减小光源的耦合损耗；但要增加检测器耦合损耗。为了减小和检测器的耦合损耗，要求纤芯尺寸和数值孔径要足够小，以使出射光完全落在检测器上。纤芯尺寸和数值孔径大的光纤，其传输带宽小，适合于采用发光管（LED）的系统。（3）连接损耗连接损耗包括连接器和接头的损耗。纤芯直径的公差、不圆度和纤芯与包层同心度误差要尽可能小，以得到最小连接损耗。提高光纤的几何精度，要增加制造成本，增大纤芯尺寸和数值孔径可以减小几何公差对连接损耗的不利影响，但与增大带宽相矛盾。原荣编著《光纤通信（第3版）》3（4）色散和带宽为了使已调制的光信号以最小畸变通过光纤全长，光纤色散要足够小。为了减小光纤色散，要严格控制折射率分布指数（g）和零色散波长。对具体系统要正确选择光纤类型和工作波长，例如长距离高速率海缆系统要选择零色散移位到1.55m的G.654单模光纤。波分复用系统要选择色散系数虽然很小、但不为零的G.655单模光纤，以减小四波混频的影响。用于城域网的DWDM系统要选择因无水峰可用波长范围特别宽的全波光纤。采用发光管（LED）的系统，要充分考虑材料色...