《光纤通信》计算、综合、分析题练习.doc

《光纤通信》计算、综合、分析题练习公布
计算、综合、分析题练习
1. 一阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=，相对折射率差，工作波长为1310nm，试计算：
(1) 为了保证单模传输，其芯径应取多大？
(2) 若取芯径，求其数值孔径及其模式数。
2. 设PIN光电二极管的量子效率为75％，渡越时间为10ps。问：
(1) 计算该检测器的3dB带宽；
(2) ，。
=，△=％，工作波长λ==2求：
(1) 光纤的数值孔径NA。(2分)
(2) 全反射临界角θc。(3分)
(3) 光纤的纤芯半径a。(5分)
4. 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。
(1) 计算该器件的量子效率；
(2) －7W，计算平均输出光生电流。
(3) 计算这个光电铒极管的长波长截止点λc（超过此波长光电二极管将不工作）。
5. 某SI型光纤，光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=，包层的折射率n2=，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。
（1）计算该光纤的V参数；
（2）估算在该光纤内传输的模式数量；
（3）计算该光纤的数值孔径；
（4）计算该光纤单模工作的波长。
6. 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长为300，材料折射率n=，。
(1)求因非全反射导致的等效损耗系数。
(2)求相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。
(3)若此激光器的中心波长λ=1310nm，与此相应的纵模序数。
7. 设140Mb/s的数字光纤通信系统，工作波长1300 nm，其他参数如下：
发射光功率为-3dBm，接收机的灵敏度为-38 dBm （BER=10-9），系统余量为4 dB， dB /个， dB/km， dB/km，试计算损耗限制传输距离。
8. 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1mW，，求两个输出口的输出光功率。
9. 已知阶跃折射率光纤中n1=，n2=。
（1）光纤浸没在水中(n0=)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角；
（2）光纤放置在空气中，求数值孔径。
10. 若一个565Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：
，，光源的入纤功率为-，接收机灵敏度为-37dbm，线路码型5B6B，传输速率为677990kbit/s,光源采用MLM－LD，光源谱宽为2nm，/(km nm)，。设计中取光功率代价为1db,光连接器衰减为1db，,。
试求：系统的最大中继距离。
11. 弱导波阶跃光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=,n2=,试计算:
(1)纤芯和包层的相对折射指数差Δ；
(2)光纤的数值孔径NA。
12. 光波从空气中以角度33°投射到平板玻璃表面上，这里的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？
13. 计算及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，则允许的最大入射角为多少？
14. 已知阶跃光纤纤芯的折射率为，相对折射（指数）差，纤芯半径，若，计算光纤的归一化频率及其中传播的模数量。
15. 。试问：
（1）其纤芯直径为多少？
（2）在1310nm波长上可以支持多少个模？
（3）在1550nm波长上可以支持多少个模?
16. 用纤芯折射率为，长度未知的弱导光纤传输脉冲重复频率的光脉冲，经过该光纤后，信号延迟半个脉冲周期，试估算光纤的长度。
17. 有阶跃型光纤，若，，那么
（1）若，为保证单模传输，光纤纤芯半径应取多大？
（2）若取芯径，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
求光纤的本地数值孔径。
19. 某光纤在1300nm处的损耗为，在1550nm波长处的损耗为