《光纤通信》试题计算分析题练习

要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！《光纤通信》计算、综合、分析练习公布精选精炼+课后精讲（在线讲解）张延锋2014/8/1忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！计算、综合、分析 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 练习一阶跃折射率光纤，纤芯折射率ni=1.5，相对折射率差厶=1%，工作波长为1310nm试计算：为了保证单模传输，其芯径应取多大？若取芯径a=5」m，求其数值孔径及其模式数。设PIN光电二极管的量子效率为75%,渡越时间为10ps。问：计算该检测器的3dB带宽；计算在1.3um和1.55um波长时的响应度，并说明为什么在1.55um处光电二极管比较灵敏。已知阶跃型光纤的n1=1.5，△=0.5%，工作波长入=1.31卩m光纤中的导模M=2求：光纤的数值孔径NA(2分)全反射临界角Bc。(3分)光纤的纤芯半径a。(5分)一个GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子，产生一个电子—空穴对，假设所有的电子都被接收。计算该器件的量子效率；设在1.31um波段接收功率是10—7W计算平均输出光生电流。计算这个光电铒极管的长波长截止点入c(超过此波长光电二极管将不工作)。某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100卩m折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长入=850nm计算该光纤的V参数；估算在该光纤内传输的模式数量；计算该光纤的数值孔径；计算该光纤单模工作的波长。有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300」m，材料折射率n=3.0，两端的解理面的反射率为0.35。求因非全反射导致的等效损耗系数。求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。若此激光器的中心波长入=1310nm与此相应的纵模序数。设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300nm,其他参数如下：发射光功率为-3dBm接收机的灵敏度为-38dBm(BER=10)，系统余量为4dB,连接器损耗为0.5dB/个，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤损耗为0.4dB/km,试计算损耗限制传输距离。分光比为3：1的定向耦合器，假设从输入口0输入的功率为1m\，从输入口0到输入口1的插入损耗为1.5dB，求两个输出口的输出光功率。已知阶跃折射率光纤中ni=1.52,丘=1.49。光纤浸没在水中(nO=1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角；光纤放置在空气中，求数值孔径。若一个565Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：光纤通信系统光纤损耗为0.4dB/km，光纤接头损耗为0.1dB/km，光源的入纤功率为-2.5dbm，接收机灵敏度为-37dbm,线路码型5B6B传输速率为677990kbit/s,光源采用MLWLD,光源谱宽为2nm,光纤的色散系数为2.5ps/(kmnm)光通道功率参数取0.115。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db,光纤富余度为0.1db/km,设备富余度为5.5db。试求：系统的最大中继距离。弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5,n2=1.45，试计算：纤芯和包层的相对折射指数差厶；光纤的数值孔径NA光波从空气中以角度q=33°投射到平板玻璃 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面上，这里的二是入射光与玻璃表面之间的夹角。根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°,请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？计算口=1.48及①=1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率n=1.00，则允许的最大入射角入ax为多少？已知阶跃光纤纤芯的折射率为口=1.5，相对折射(指数)差厶=0.01，纤芯半径a=25」m,若‘°-Vlm,计算光纤的归一化频率V及其中传播的模数量M。一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问：其纤芯直径为多少？在1310nm波长上可以支持多少个模？在1550nm波长上可以支持多少个模？用纤芯折射率为6=1.5，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率f。=8MHz的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度L。有阶跃型光纤，若n11.5,-0=1.3Vlm，那么若尺=0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a应取多大？若取芯径a=5」m，保证单模传输时，厶应怎么选择？渐变光纤的折射指数分布为-仃半严n(r)=n(0)1-2^1--2丿」求光纤的本地数值孔径。某光纤在1300nm处的损耗为0.6dB/km，在1550nm波长处的损耗为0.3dB/km。假设下面两种光信号同时进入光纤：1300nm波长的150・w的光信号和1550nm波长的100的光信号。试问这两种光信号在8km和20km处的功率各是多少？以・W为单位。一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km。试回答：如果在接收端保持03W的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为多少？有一段由阶跃折射率光纤构成的5km长的光纤链路，纤芯折射率n—1.49，相对折射率差0.01。求接收端最快和最慢的模式之间的时延差；求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？有10km长NA=0.30的多模阶跃折射光纤，如果其纤芯折射率为1.45，计算光纤带宽。计算一个波长为，=1」m的光子能量，分别对1MHz和100MHz的无线电做同样的计算。太阳向地球辐射光波，设其平均波长，=0.7」m，射到地球外面大气层的光强大约为I=0.14W/cm2。如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。如果激光器在■=0.5」m上工作，输出1W勺连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。设PIN光电二极管的量子效率为80%计算在1.3lm和1.55」m波长时的响应度，说明为什么在1.555处光电二极管比较灵敏。假设我们想要频分复用60路FM信号，如果其中30路信号的每一个信道的调制指数mi=3%，而另外30路信号的每一个信道的调制指数mi=4%，试求出激光器的光调制指数。假设一个SCM系统有120个信道，每个信道的调制指数为2.3%;链路包括一根损耗为1dB/km的12km长的单模光纤，每端有一个损耗为0.5dB的连接器；激光光源耦合进光纤的功率为2m\，光源的RIN=-135dB/Hz;PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W,B=5GHzId=10nAR=50Q,Ft=3dB试求本系统的载噪比。假设一个有32个信道的FDM系统中每个信道的调制指数为4.4%，若RIN=「135dB/Hz,PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B-5GHz，Id=10nA，Req=50：：•，Ft—3dB。若接收光功率为-10dBm，试求这个链路的载噪比；若每个信道的调制指数增加到7%接收光功率减少到-13dBm，试求这个链路的载噪比。一直有一个565Mb/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有5个接头，平均每个接头损耗为0.2dB，光源的入纤功率为-3dBm,接收机灵敏度为-56dB(BER=109)。光纤线路上的线路码型是5B6B光纤的色散系数为2ps/(km.nm),光源光谱宽度为1.8nm。求：最大中继距离是多少？注：设计中选取色散（功率）代价为1dB,光连接器损耗为1dB（发送和接收端各一个），光纤富于度为0.1dB/km，设备富于度为5.5dB。一个二进制传输系统具有以下特性：（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）在发射机和接收机处耦合损耗共计3dB。求：（1）数据速率为10和100Mb/s时，找出受损耗限制的最大传输距离。（2）数据速率为10和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，包括损耗和色散两种限制。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（1mV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。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6dB,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60km，此时的光缆的衰减系数为多大？阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，丘=1.49，纤芯半径a=4卩m工作波长入=1.31卩m。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一光纤通信系统的光纤损耗为0.35dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1dBm全程光纤平均接头损耗为0.05dB/km。设计要求系统富裕度为6dB,无中继传输距离为70km。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一10dBm,则光接收机的动态范围至少应取多少？已知阶跃型光纤的n1=1.5,△=0.01，芯子半径a=10卩m波长入0=1.5卩m,试计算：数值孔径NA归一化频率入射光线的激励角范围已知阶跃型光纤的n1=1.5,△=0.5%,入0=1.3卩m,若光纤中的导模数量N=2,试问至少纤芯半径为多大？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4dB/km,接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB,光纤色散系数w2.0ps/nm-km,光纤富余度为0.1dB/km。若考虑1dB色散代价(&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：系统总故障率。平均无故障时间。已知均匀光纤的n1=1.51,△=0.01，工作波长入0=0.85卩m,当纤芯半径a=25卩试求：此光纤中传输的导模数是多少？若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？系统中米用1:1的主备比，在系统发送和接收端各存在一个转换设备，转换设备的故障率为200fit(—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。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是多少次？某激光器的输出光功率为500mw,问此功率可折合为多少dBm?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？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？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100VV则其动态范围D为？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，贝(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。—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B;其临界传播角a其数值孔径NA其最大接收角B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?已知某光纤参数如下:问：,纤芯折射率为。试此光纤能否传输波长入卩的和模？说明理由。如要使和模能够传输，光波长应做怎样的调整？已知某光纤参数如下：卩,,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)当光波长分别为入□，入□，入□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？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，对于上例光波长为入卩而言，若假设总功率为1000dBm则包层传模式截止频率3.3827.01610.17313.3245.1368.41711.62014.79表2若干模的截止频率，其中光波50.输的功率包层为多少？表1若干模的截止频率模式截止频率2.0455.5208.65411.7923.8327.01610.17313.32已知某阶跃光纤参数如下：，纤芯折射率为长是入卩，求单模传输时光纤具有的纤芯半径。51.对于单纵模激光器，定义边模抑制比MSM主模功率主与次边摸功率边之比，它是半导体激光器频谱纯度的一种度量，若主贝UMSF为？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，贝U响应度R的大小为？某LAN光纤链路工作波长入，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)62.5/125卩的光纤表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/sxkm纤芯50卩纤芯62.5卩纤芯50卩纤芯62.5卩10Base-F850100020003.75500160100Base-FX1300200020001.5500500100Base-SX85020003.75500求：系统要求的上升时间△。模式色散引起的脉冲展宽△，即光线模式上升时间。色度色散引起的脉冲展宽△。求系统实际上升时间△。可以达到指定的比特率吗？如果光纤的带宽不能满足要求，你认为该如何解决？注：色度色散计算公式入-(X)和4入△入计算、综合、分析题练习 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 解：由单模传输条件得弄2.4°5'二2方•.n2-n2二2®12—2.405一2.36」m2口.2：由数值孔径的定义式有NA二.n：-n；二.2〉=0.21、,2兀af22兀an1斥503Vn^i「n2.25.03则模式数为^—=12.65,2所以光纤中存在13个模式。解：(1)fc二°^^=4.2104MHz=42GHzS10"0(2)响应度R定义为光生电流Ip与输入光功率Rn之比，即「=lp.Fn因为入射光功率对应于单位时间内平均入射的光子数巳/(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，则有响应度巴呱P=——-——hfc1.24波长为1.3um时，P=0.75灯.3=0.79(A/W)_1.24一波长为1.55um时，—0.751.55二0.94(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=n’.、2=1.5.、20.005=0.1522(2).=21二=0.005;2n1、n2-c=arcsin()=arcsin(n1(3)M=V1=2;22兀'~22Van1-n2Z7V扎匕=,0.99ni.0.99)=84.3,21.312=50%).——2.78（」m）TOC\o"1-5"\h\z2二n1、2；：23.141.5、、20.005解：（1）由量子效率的定义得n光生电子一空穴对_二入射光子数'（2）由公式=上•虹,得P0e[P°eP°e'p一hf一hc0.510*1.610“1.3110”ba劳85.310A6.628103108（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、=0.87」m。解：（1）由于归一化频率7旦a、、n2-忙2-•-501.4582-1.4520.85二56.36⑵传播的模式总数M二V2/2=1588⑶该光纤的数值孔径：NA=、fn2-n；=0.153（4）该光纤单模工作的波长：aJn2—n；=2.613aJn；—n；=2.613^50汇Jn；—n；=19.9（卩m）2.405解：已知ra=r2=0.351）因非全反射导致的等效损耗系数2)由山q=1,2,3:、第q个纵模的酱振频牽％=q圭一八〒■-■--..：.■....-(缶)9.510-0(m)波长间隔L3n0^*«'**3*1洌1374解：根据题意得PS=-3dBm，Pr二-38dBm，:f=0.4dB/km，:-$二0.05dB/km，:c=0.5dB/个,M=4dB由PS-Pr=2:匕L:fMLs得l=Ps-Pr—2：c-M-3--38-20.5-40.4+0.05二66.7kmTOC\o"1-5"\h\z解：由题意得Sr=3即Sr1:—P+P2R+P2故有P,=3P2已知-10lg$=1.5，得旦=10-0.15P。P)由于P0=1mw所以R=P010-0'15=10-0.15=0.70mw11P2R10-0.15=0.23mw33(1)见图，由折射定律可得nosina=esinB(1)msin(90°-B)=n2Sin丫(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，当丫=90。时，式(2)变为cosB=匹n1由式(1)和式⑶联立可得sin22n〔_门2a=——n°将题中已知参量代入式(4)，得到sin1522-1492133:0.226•••a"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)光纤放置在空气中，贝U21N1225122n249*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.m二ny1.69其中利用了空气折射率口二v-arcsinny这种玻璃的临界角为10.591.69解：阶跃光纤的数值孔径为NA=sin^max允许的最大入射角=n；n；:0.24/max=arcsin0.24自己用matlab算出来解：光纤的归一化频率2兀■-22Va厲…门2'0光纤中传播的模数量V2M554215.解：(1)由V^=—anf-n；=Jaa=33.3NA,得到纤芯直径为V11a―2兀(2)当'2=1.31」m，有丄2M?_‘22M7NANA2二2M10.852000NA拓30.272二0.202兀NA得到模的个数为3(km)色散的影响Ld=(£x106)/(BXAXXD)=(0.115X10)/(677.99X2X2.5)=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。对于弱导波光纤：A=(n1-n2)/n仁(1.5-1.45)/1.5=0.033;NA=n1V(2A)=1.5V(2*0.033)=0.387。解：入射光与玻璃表面之间的夹角二=33°,则入射角可=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°,所以折射角廿33°。由折射定律nsin日i=nysin日y,口=n0T得到sinr/sinr=sin67/sin3320.8521‘221000=421(1.312(3)当'2=1.55」m，得到模的个数为22入2(0.85)“2'2M3二—M121000=354(1.55216.解：信号的周期为T=1/f°信号在纤芯中传输的速度为v=c/厲TOC\o"1-5"\h\z由于信号延迟半个脉冲周期，则光纤的长度L为8Tc13疋101L二v6—12.5m2n12fo1.52x8x1017.解：（1）由归一化频率V二兰a.n2二n4兰a「12、得到■0'0■0Va二2二厲.2.■:为了保证光纤中只能存在一个模式，则要求V：：：2.405，则要求光纤纤芯半径0.47」m2二ni.2〉.2二1.5：：叮20.25（2）若取芯径a=5」m，保证单模传输时，则■02.4051.312.4055V'J1耳2.405'厲na;2C兀ma」:0.002a:::-12解：渐变光纤纤芯中某一点的数值孔径为NA（「）=Jn2（「）-n2（a）=2曲十矿三f解：由〉旦，得P0=P10_L10LPo对于1300nm波长的光信号，：=0.6dB/km丄=8km&2°km,R=15LW在8km和20km处的功率各是巳二只10一5=15010亠48側15010®W对于1550nm波长的光信号，：=0.3dB/km丄=8km&2°km,R=100」W在8km和20km处的功率各是PO=R10—：L/1°=10010^.2^lW，10010^.^lW解：（1）根据损耗系数定义得到发送端的功率至少为FO=R10心/10=0.3汇10亠8咖（2）如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为FO=R10—：l/10=0.310解：（1）纤芯和包层的相对折射率差厶为22-厂=0.012厲则得到n2=1.475接收端最快和最慢的模式之间的时延差22.23.24.25.26.27.28.,23-Ln1»5x10小c“c80.01=0.113」scn23x10x1.475(2)模式色散导致的均方根脉冲展宽实际上就等于最快和最慢的模式之间的时延差.2、.T=』.：：0.113七cn2(3)光纤的带宽距离积4c4汉3汇108BL28.05kmGb/s厲也21.49沃0.012解：纤芯和包层的相对折射率厶为NA2f0.30]1.45:0.021n1/由阶跃光纤的比特距离积BL：：：亠，得到光纤带宽cB49Mb/s2n^.：L解：波长为，=1」m的光子能量为8343汉10m/s_2oE二hfc二he/，=6.6310Js61.9910J10m对1MHz和100MHZ的无线电的光子能量分别为=6.6310^4J34=6.6310JE=hfcE=hfc解：光子数为In=hfc解：粒子数为4Ihc1010s1106Hz=6.6310公Js100106Hz=6.6310'6J34840.146.63103104J6610=3.98100.71034IIhc1汉6.63X10汉3X10n..6hfc0.510解：1.3」m时的响应度为R凹^：1.241.55」m时的响应度为R匕也1.248_21-二3.981008汉13-——=0.84A/W;1.240.81.551A/W。1.24因为响应度正比于波长，故在1.55」m处光电二极管比1.3lm处灵敏。1/22m"11/2I得至Um=(30汉0.03+40沢0.03『。1/22IN解：由m=Em2|得到m=(120汇0.023lii丿激光耦合进光纤的功率为P=2mW，用dBm表示R=lg2(dBm)，光检测器接收到的功率为R，根据:L20.5二R-P，得到1/2。P=R—oL-2汇0.5其中损耗系数〉=1dB/km，长度L=120km,20.5为两个连接器的损耗。由于是PIN，所以载噪比为C0.5(mRp)2氏二RIN(RP)2Beq2e(lplD)Beq4kTFtBeq/Req把参数e=1.610J9C,R=0.6A/W,RIN=「143dB/Hz,Beq=5GHz,lD=10nA,k=1.381023J/K,T=290K,Req=50门,Ft=3dB代入上式，就得出C/N的值。解：(1)由m/送m2得到m=(32江0.033厂，参数e=1.6x10,9C,"丿R=0.6A/W,P=-10dBm,RIN=-135dB/Hz,Beq=5GHz,Id=10nA,k=1.3810-3J/K,T=290K,R^=50",Ft=3dB代入上式,就得出C/N的值。,C0.5(mRP)2~N=RIN(RP)2Beq2e(IPID)Beq4kTFtBeq/Req(2)将上式的m=(32x0.07$,P=-13dBm,代入上式很容易就求出载噪比。解：(1)把Ps二-3Bm,Pr二-56dBm,-1dB，:s=0.2dB,M-5.5dB,:f=0.1dB/km,:m=0.1dB/km代入Ps-Pr-2%-5叫-M—1L=〉f*m其中右边分子上的1是指色散（功率）代价。于是可通过计算得到损耗限制的最大中继距离。（2）受色散限制的最大传输距离为,讣106BDj由于是单模光纤，所以；-0.100,D=2ps/（km.nm）,；「，=1.8nm,分子上的106是为了和分母的B的单位相匹配,B的单位一定要用Mb/s。代入数据就可以求出L的值来。其中B=565678Mb/s。5求出受色散限制的最大传输距离，然后与损耗限制的最大中继距离相比，取最小值，就是最大中继距离。31.解：（1）由“为了正常工作,APD接收机需要平均1000个光子/比特”得到hcAPD勺接收功率为Pr=1000匹其中h是普朗克常数，c是光速，■是波长。又已知Fs=5mW，把发射功率和接收功率用dBm表示出来。受损耗限制的最大传输距离为L=Ps-PR-3其中工f=0.2dB/km（2）受色散限制的最大传输距离为站106BD—L=由于是单模光纤，所以；-0.100,D=15ps/(nm.km)，二、=2nm,JU分子上的106是为了和分母的B的单位相匹配，B的单位一定要用Mb/s。代入数据就可以求出L的值来。包括损对这个特殊系统，用图表示最大传输距离与数据速率的关系，耗和色散两种限制。用matlab很容易表示。=3.5dB/km32.解：系统1:把Ps=Bn,Pr--50dBm，:^1dB,M=6dB，:f代入l=Ps—Pr—2：c-maf可得到损耗受限的最大传输距离。M=6dB,系统2:把Ps二-13dBm，Pr二-38dBm，:c=1dB，:f=1.5dB/km代入L=Ps—PR—2：c—M：'f可得到损耗受限的最大传输距离。L“十4°)一6_0.2_o.i=o.2dB/km33.解：：=Pt_Pr_Me_：s-Me6034.解：(1)n1=1.51，丘=1.49(m—住)/n1=(1.51-1.49)/1.51=0.013(2)M=V72V』2=M二埠a2n：」知421.5120.01311maxLC1-S辛弋勺"51谓13=6.510"s/km35.解:(1)由Pt=Pmin+La+La1+MPmin=Pt—L(a+a1)—M=-1-70X(0.35+0.05)-6=-35dBm(2)D=-10-(-35)=25dB36.解：(1J科A=丁2A=1于KjHxOJO1=□卫(2)F=昵=V2x0.0LJ5XLO._£.91.5动态范围D=Fmax—Pmin02-^n(P^37.解:V>2.40483卩=虬吗应V2X0.0Q5Jxl_5xtf>2.4&483a>3.3砂光纤半径至少为3l3pm解：9-2.3+38-2-1-5Q.4-0.U0.10.115x1^HxMxQ565x^x2x238l2Atw最大中继距离対S3.2km.解:©^=20000(2+7000x2xl0+200x斗20*7500x2=27900聲f②4〜尹几為严解：若蔓倾单梗传辅，0110*-2.5x10^=HOO所必I7,=y^TTR^=41(>w]<)-?1-2.5x10?^=(1.116x1DJ)J-+1.6xI0J=2-1455«10-62)T'l^iPl|h]-20X3tJ5XSix2.&4B5Xio^~a.5hTOC\o"1-5"\h\z解：7«n故障；XSfc=—X4=OJ24G刘5000解：r—500PT^10lg—=25.9S.dBm解：a(—)=(一)=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，依据公式解：，注意单位！解：(1)光纤长度单位和光速单位分别是km和km/s，则相比可以忽略不计，则最大)(2)输入光脉冲的宽度T与模式色散产生的展宽比特率为((2)a(--)=()=(3)()()⑷B47.解：(1)临界入射角B(一)(―)⑸数值孔径NA在实际计算时还有另外的计算公式为:则：一(一)-(——)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。48.解：(1)由方程—可得：冗n〒，而和模的归一化截止频率，显然，故不能传输波长为卩的和模。(2)对于和模，其截止波长为n——n入卩即入射光波长应小于卩时，才能传播。49.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。因为寸，所以有:TOC\o"1-5"\h\zn——n入nn入n——n入当入卩时，此时光纤中只能传输导波模。当入卩时，此时光纤中只能传输，，和导波模。当入卩时，此时光纤中只能传输，，，，，和导波模。故光纤中能传输的导波模有，，，，，和<(2)从(1)中可以看出，波长越短，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⑶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，即而言，，总功率为包层，对于光波长为入[150.51.52.53.lOOOdBm则包层传输的功率包层为包层解:解:解：依定义一——解：(1)带宽与比特率的关系△卩注意填写时加单位。，注意填写单位。，从而得:(2)由表可知，62.5/125卩光纤工作于850nm时的带宽距离积为160MHz・km由于链路长度是2000m故模式带宽(光电宽)为()，转换成电带宽AA(3)由色度色散计算公式入一(入)和4入△入，可入,故有A⑷有以上得AAA故系统实际上升时间AAA其中，光设备的上升时间A为8ns是已知条件。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。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。