光纤通信第二版是一本介绍光纤通信原理和技术的教材,适合高等院校电子信息类专业和相关专业的学生使用。本书共分为十四章,涵盖了光纤通信的基础知识、光纤、光源、光检测器、光放大器、光开关、光复用器、光传输系统、光网络等内容。每章后都附有一些课后习题,旨在帮助学生巩固和检测所学知识。
本文将对本书的课后习题进行解析,给出详细的答案和解释。由于篇幅限制,本文只选取了部分习题作为示例,其他习题可以参考本书的参考答案或者自行求解。
第一章 光纤通信概述
1. 什么是光纤通信?简述其发展历程和优点。
答:光纤通信是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。其发展历程可以分为四个阶段:第一阶段(1960-1970年),主要是实现了低损耗的玻璃光纤的制造和半导体激光器的发明;第二阶段(1970-1980年),主要是实现了单模光纤的制造和窄线宽激光器的发明,以及数字化和集成化技术的应用;第三阶段(1980-1990年),主要是实现了掺铒光放大器和可调谐激光器的发明,以及波分复用技术和同步数字层次技术的应用;第四阶段(1990年至今),主要是实现了全光网络和超高速传输系统的研究和开发。光纤通信具有以下优点:传输容量大,传输距离远,抗干扰性强,安全性高,成本低,节能环保等。
2. 什么是模式?什么是单模光纤和多模光纤?它们各有什么特点?
答:模式是指在一定边界条件下沿着波导结构传播的电磁波场分布形式。单模光纤是指只能传输一种模式的光纤,其特点是传输损耗低,色散小,带宽大,但制造难度大,连接对准要求高。多模光纤是指能够传输多种模式的光纤,其特点是制造容易,连接对准要求低,但传输损耗高,色散大,带宽小。
3. 什么是色散?什么是色散补偿?简述常用的色散补偿方法。
答:色散是指不同波长的光在光纤中传播速度不同,导致信号波形失真的现象。色散补偿是指采用一些方法来抵消或减小色散的影响,提高信号质量的技术。常用的色散补偿方法有以下几种:(1)使用色散移位光纤,即在信号波长处使光纤的色散系数为零或接近零的光纤;(2)使用色散补偿光纤,即在信号波长处使光纤的色散系数与主干光纤相反的光纤;(3)使用色散补偿器,即利用一些器件或电路来实现色散的补偿,如光栅、光相位调制器、电子均衡器等。