《光纤通信》试题计算分析题练习

16. 用纤芯折射率为n1?1.5，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率f0?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。 17. 有阶跃型光纤，若n1?1.5，?0?1.31?m，那么

（1）若??0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径a应取多大？ （2）若取芯径a?5?m，保证单模传输时，?应怎么选择？ 18. 渐变光纤的折射指数分布为

???r??n?r??n?0??1?2?????a?????1/2

求光纤的本地数值孔径。

19. 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?W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。

20. 一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km。试回答：

（1）如果在接收端保持0.3?W的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？ （2）如果光纤的损耗变为2.5dB/km，则所需的输入光功率为多少？ 21. 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n1?1.49，相对折射率差??0.01。

（1）求接收端最快和最慢的模式之间的时延差； （2）求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；

（3）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？ 22. 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

《光纤通信》考前练习题之计算、综合、分析题……第5页（答案在14页）

光纤带宽。

23. 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。

24. 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。

25. 如果激光器在??0.5?m上工作，输出1W的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。

26. 设PIN光电二极管的量子效率为80%，计算在1.3?m和1.55?m波长时的响应

度，说明为什么在1.55?m处光电二极管比较灵敏。

27. 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。

28. 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2mW，光源的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=50Ω,Ft=3dB。试求本系统的载噪比。

29. 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

PIN光电二极管接收机的响应度为0.6A/W，B?5GHz，RIN??135dB/Hz，

ID?10nA，Req?50?，Ft?3dB。

（1）若接收光功率为?10dBm，试求这个链路的载噪比；

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（2）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。

30. 一直有一个565Mb/s单模光纤传输系统，其系统总体要求如下：

（1）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-56dBm（BER=10-19）。

（2）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。

31. 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。

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32. 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(1mW)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。

33. 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6 dB，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60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？

34. 阶跃型光纤中，已知纤芯折射率n1=1.51，n2＝1.49，纤芯半径a＝4μm，工作波长λ＝1.31 μm。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

35. 一光纤通信系统的光纤损耗为0.35 dB/km，光发射机的平均发送光功率为-1

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