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1、.word格式整理版.光纤通信试题公布新增加的计算题第一章计算题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：ocC = arc sin Vl - (n2) 2=arcsin Vi - (146) 2=9.4Cn11.482、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Pmin来描述,现若有最低平均光功率Pmin为10mW,则其灵敏度&为。 解：该处必须注意单位Sr的单位是dBm, Pmin的单位是mW,计算时 要注意单位以免出错，依据公式 6 = 10lgPmin = 101g10 = 10 dB
2、m 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Pmin和最大允许光功率Pmax之比，现知Pmin和Pmax分 别是10WF口 100W 则其动态范围 D为。解：D = 101gx = 10lg = 1 dB,注意单位！PminV 104、一阶跃折射率光纤，已知纤芯和包层的折射率分别是：n1 =1.486,1=1.472,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？t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？t =JnAJL
3、)=整詈1486-1.472 ) = 1.47 X 10-8 (s) = 47.1(ns)c n2 /3X 1(5 1.472/ (2)输入光脉冲的宽度T与模式色散产生的展宽？t相比可以忽略不计， 则最大比特率为B = = 1 = 10.6 (Mb/s)max 2?t2X 1.47 X -0/5、已知语音信道的带宽为 3.4KHz,则接收机信噪比是 S/N=30dB的 范文.范例 参考分享.word格式整理版.信道容量是。解：C= Blog2(1 + S)= 3.4 X103 Xlog2(1 + 30) = 1.684 X105 b/s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
4、分别是：1=1.48, n2 = 1.46,求：(1)其临界入射角9c;(2)其临界传播角配；(3)其数值孔径NA(4)其最大接收角与；(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 a=arc sin ( -2) = arc sin (146) = 80.60。1 462。府)=9.4。n11.48(2) oc = arc sin V1 - () 2=arcsi- V1 -(n1c c 1 ?2cc 1?2(3) NA= sin 00 = (n2-n2)= (1.482 - 1.462 )= 0.242(
5、4) 0 = arcsin(NA) = 140NA =(5)数值孔径 NA在实际计算时还有另外的计算公式为:.八/22、1?2sin (0 = (n2 - n2)=则：？= 1(sL&)2 = 12 n 121c c 1?2(2n2) 2x(n1-n 2)1= n1 国(2n2) 20.242、 2 一一 )=0.013368。1.48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 ? 1。2、 已知某光纤参数如下：a= 4.0 q？= 0.003,纤芯折射率为n1 =1.48。试问：(1)此光纤能否传输波长入=1.31W咕TE
6、i和TMoi模？说明理由。(2)如要使TE01和TM01模能够传输，光波长应做怎样的调整？解：(1)由方程V= koaZ可得：V=红n1av2?= 红=X1.48 X4.0 X10-6 豆 X0.003 = 2.2,入 11.31 X 106而TE01和TM01模的归一化截止频率 Vc= 2.045,显然V VC条件的模式都可以在光纤中传输。因为V二包12历，所以有:入V1 = 在n1av72?=-2-r X1.5 X6 X10-6，2 x 0.002 = 2.3061 兀 11.55 X10-6Yn1av72?=-2-T X1.5 X6H 11.31 X10-6X10-6 ,2X0.002
7、=2.73V3 =立n1av72；X1.5 X63% 10.85 X10-6X10-6 ,2X0.002 =4.21当？1 = 1.55 w的,0Vc(HE11) V1 = 2.306 2.045%旧,TM01),此时光纤中只能传输HE11导波模。2.045乂(TE01，TM01,当 = 1.31画寸,HE21) V2 = 2.73 23.832VC(HE31,EH11)此时光纤中只能传输TE。，TM01 , HE21 ffiHE11l1o3.832Vc(HE31 ， EH11 ,HE12) V3 = 4.21 5.136VC(EH21),此时光纤中只能传输HE31,EH11, HE12, T
8、E01 , TM01 , HE21 和 HE11 导波模。故光纤中能传输的导波模有HE31, EH11, HE12, TE01, TM01, HE21和HE11。(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1 ?N = -V22口J包层即P总(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士，对于光波长为 4=1.55 w而言，V1 = 2.306,总功率 3V为P总= 1000dBm则包层传输的功率P包层为2V2-X1000 = 408.85 dBm 3 x 2.3064、已知某阶跃光纤参数如下：？=
9、0.003,纤芯折射率为n1 = 1.46,光波长入=1.31 pm,则单模传输时光名T具有的纤芯半径 a解：a 口 =2.405 X131 =4.44”注意填写时加单位。2ntn1V2?2 7tx 1.462X 0.0031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P主与次边摸功率P边之比，它是半导体激光器频谱纯度的一种度量，若P主 10dBm, P边=1dBm,贝U MSR 为解：MSR= 101g 巴=101g 10= 10边1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Ip = 1.0A,其入射光功率为Pn =
10、.word格式整理版.1.4286W,则响应度 R的大小为。解：依定义R=乜=J= 0.7 AIW,注意填写单位。Pin 1.4286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nsp = 2,则其噪声系数Fn的大小为。解：当光放大器的增益比较大时，噪声系数 Fn 2nsp = 4。第六章计算题1、某LAN光纤链路工作波长入=850nm,链路长度L = 2000m,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, 10I100Mb/s LAN最大光缆长度如表1,用MMF (多模光 纤)62.5/125 pm的光纤。表1 10/100Mb/s L
11、AN最大光缆长度LAN类型波长Inm最大长度/m取大损耗dB/km带宽距离积/Mb/s x km纤芯50纤芯 62.5m纤芯50纤芯 62.5m10Base-F850100020003.75500160100Base-FX1300200020001.5500500100Base-SX85020003.75500求：(1)系统要求的上升时间(2)模式色散引起的脉冲展宽Amod ,即光线模式上升时间(3)色度色散引起的脉冲展宽A&。(4)求系统实际上升时间ASys。(5)可以达到指定的比特率吗？(6)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D( 2 = * (入-吊)和A
12、ch = |D(分| %L解：(1)带宽与比特率的关系 “s = B = 16MHz,从而得：0.350.35Ar =-7- = 21.9 (ns)r 掂 16X106、 7(2)由表可知，62.5/125 pm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、r 160MHz km _ _ z .、Mod =2000m= 80(MHz)，转换成电带宽 AMmod = 0.707 X Amod = 56.6(MHz),0.350.35则 AmOd = -= 567= 6.2 (ns)e-mod56.6(3)由色度色散计算公式D(分二包(入
13、-4)和& = |D( ) %L 4入3可得D( N =0.1ns/(ns km),故有 4ch = 01ns卜巾x 20nm X2km = 4 ns(4)有以上得 Afib =，( 4od )2 + ( ACh)2 = V6.2+ 42 = 7.4 ns故系统实际上升时间Asys = vt A fib )2 + ( Aeq)2 = V7.42 + 82 = 10.9 ns其中，光设备的上升时间Ajq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21.9ns,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。范文.范例 参考分享