光纤通信 作业及答案

叮叮小文库光纤通信作业21 均匀光纤芯与包层的折射率分别为：n1=1.50，n2=1.45，试计算：光纤层与包层的相对折射率差为多少？光纤的数值孔径NA为多少？在1m长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差max为多少？解：纤芯和包层的相对折射率差=n1-n2n1=1.50-1.451.50=0.033NA=n12-n22=1.502-1.4520.384 maxn1Lc=n1Lcn1-n2n1=L(n1-n2)c=1(1.50-1.45)3108=1.66710-10s 210 一阶跃折射率光纤的相对折射率差=0.005，n1=1.5，当波长分别为0.85m、1.31m、1.55m时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？解：单模传输条件为：V=2an12-n222.405 a2.4052n12-n22n12-n22n12=0.15 当=0.85m时，a2.4050.8510-620.15=2.16910-6m=2.169m当=1.31m时，a2.4051.3110-620.15=3.34310-6m=3.343m当=1.55m时，a2.4051.5510-620.15=3.95510-6m=3.955m31 设激光器激活物质的高能级和低能级的能量各为E2和E1，频率为f，相应能级上的粒子密度各为N2和N1。试计算：当f=3000MHz，T=300K时，N2N1=？当=1m，T=300K时，N2N1=？当=1m，若N2N1=0.1。环境温度T=？(按玻尔兹曼分布规律计算)解：E2-E1=hf12 N2N1=exp-E2-E1kT=exp-hf12kT=e-hf12kT 其中，h=6.62810-34 Js，f12=3000MHz，k=1.38110-23 J/K，T=300K代入数据，得 N2N1=0.9995E2-E1=hf12，f12=cN2N1=exp-E2-E1kT=exp-hf12kT=exp-hckT=e-hckT 其中，h=6.62810-34 Js，c=3108m/s，=10-6m，k=1.38110-23 J/K，T=300K代入数据，得 N2N1=1.43310-21N2N1=e-hckT -hckT=ln(N2N1) T=-hckln(N2N1)其中，h=6.62810-34 Js，c=3108m/s，=10-6m，k=1.38110-23 J/K，N2N1=0.1代入数据，得 T=6253.1K310 一个半导体激光器发射波长为1.3m，谐振腔具有“箱式”结构，腔长l=150m，宽=20m，厚d=1.0m，介质的折射率n=4。假设谐振腔周围的壁能完全地反射光，则谐振腔模式满足(2nmsq)2=(md)2+(s)2+(ql)2m，s，q是整数，为1，2，3，它们分别表示各个方向上的模数，求：谐振腔允许的纵模模数；设m=1，s=1，计算纵模的波长间隔。解：已知 (2nmsq)2=(md)2+(s)2+(ql)2则 纵模模数 q=l22nmsq2-md2-(s)2其中 l=150m，n=4，msq=1.3m，d=1.0m，=20m 为定值当q取得最大值时，m、s均取最小值1此时，计算得 q=910.777 q910，且q为整数谐振腔允许的纵模模数为910=2nlq 由第问，得 当m=1，s=1时，q=910当q=910时，1=2nl910；当q=909时，2=2nl909=2-1=2nl1909-1910=2415010-61909-1910m=1.45110-9m =1.451nm411 在数字光纤通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素？答：数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有：能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“1”码和连“0”码的数