《光纤通信技术》综练习.doc

《光纤通信技术》综合练习 1 概述 一、填空题 1.目前光纤通信所使用的光波的波长范围是（0.8~1.8μm），对应的频率范围是（167THz~375THz）。其中三个低损耗工作波长是：短波长为（0.85μm），长波长为（1.31μm ）和（1.55μm），对应的损耗值约为（2dB/km），（0.5dB/km）和（0.2dB/km）。 2.光纤通信是以（光波）作为载波，以（光纤）为传输介质的一种通信方式。 3.目前实用的光纤通信系统，普遍采用的调制方式是（强度调制）和检波方式是（直接检波）。 4.光纤数字长途通信系统主要有（光发送机）、（光接收机）、（光缆）和（放大器）四大部分组成。 5.通常根据传播方向上有无电场或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形态分为（TE）波、（TM）波和（TEM）波三类。 二、名词解释题 1.光纤通信 光纤通信是以光波作载波，以光纤为传输介质的一种通信方式。 三、简答题 1.何为TEM波，TE波和TM波？ 答：通常，根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形态分成如下三类： TEM波：在传播方向上没有电场和磁场分量，称为横电磁波。 TE波：在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。 TM波：在传播方向上有电场分量而无磁场分量，称为横磁波。 任何光都可以用这三种波的合成形式表示出来。 2.光纤通信的主要优点？ 答：（1）传输频带宽、通信容量大。 （2）传输损耗小。 （3）抗电磁干扰能力强。 （4）线径细、重量轻。 （5）资源丰富。 3.简述光纤通信技术的发展趋势。 答：光纤通信的发展趋势，可以通过以下几个方面展望： （1）为了实现越来越大的信息容量和长距离传输，必须使用低损耗和低色散的单模光纤。 （2）为了适应WDM系统的需要，近年已开始研制多波长光源器件（MLS）。 （3）对于光纤通信系统的接收端机，它的光电监测器和前置放大器，主要是向高速率或宽频带响应方向发展。 （4）光纤通信系统中的以点到点传输的PDH系统已不能适应现代电信网的发展，因此，光纤通信向联网化发展（SDH）已成为必然趋势。 （5）光纤接入网是当前重要的研究课题，有望FTTH早日实现。 四、画图题 请画出光纤数字通信系统的原理方框图。 P.24 图1-2 预备知识 一、简答题 1.麦克斯韦方程组各方程式的含义是什么？ 答：方程组中，各式的物理意义为 式（0-1）与式（0-5） ——表示电场随时间变化将产生变化磁场，称为全电流定律。 式（0-2）与式（0-6）——表示变化的磁场将感应出变化电场，称为电磁感应定律，又称法拉第定律。 式（0-3）与式（0-7）——表示磁力线是闭合的，无头无尾的，称为磁通连续性定理。 式（0-4）与式（0-8）——表示电位移矢量与源之间的关系。称为高斯定理。 2.当平面波投射到两种介质分界面时，将产生什么现象？用什么定律来说明？其表示式是什么？ 答：平面波沿k1方向由介质I射到两介质的分界面上，这时将产生反射和折射。一部分能量沿k1′方向反回原来的介质，这称为反射波；一部分能量沿k2方向进入第二种介质，称为折射波。入射线、反射线、折射线各在k1， k1′，k2方向， θ1， θ1′，θ2为入射线、反射线、折射线与法线之间的夹角，分别称为入射角、反射角和折射角。 反射和折射的基本规律是由斯奈耳定律和菲涅尔公式表示的，下面我们给出最后结果，即表示式为： θ1=θ1′ n1sinθ1= n2sinθ2 斯奈耳定律说明反射波、折射波与入射波方向之间的关系。 水平极化波： 垂直极化波： 菲涅尔公式表明反射波、折射波与入射波的复数振幅之间的关系。 3.什么是临界角？全反射的条件是什么？ 答：我们把折射角刚好达到90o时的入射角称为临界角，用θc表示。利用折射定律可得出 全反射的条件是： 4.写出介质I和介质II中合成波的表示式？并说明其物理意义？ 答：介质I中既有入射波，又有反射波，合成应为二者的叠加。下面以水平极化波的电场分量为例来进行分析 此式即为在全反射情况下，介质I中合成波的表达式。从式中可得出以下两个结论：（1）第一项cos(k1xx+Φ1)是合成波表达式的幅度中的一部分，由物理的波动学知道，这是一种驻波的形式，说明合成波沿X方向按三角函数规律变化，呈驻波分布；（2）第二项 ，，，在表达式中是相位成分，可看出相位随z增加而落后，即相位随传播距离z的增大而越落后。显然表示是一个沿Z传播的成份。即沿Z是呈行波状态。 介质II中只有折射波E2，现仍以水平极化波为例来进行分析 此式