光纤通信第三版课后重点难点分析
光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光的形式进行传输的一种通信方式。光纤通信具有传输容量大、传输损耗小、保密性好、抗电磁干扰性能好等优点，是现代通信技术的重要组成部分。本文将对光纤通信第三版的课后习题进行重点难点的分析，帮助读者掌握光纤通信的基本原理和应用。
第一章 光纤通信概述
本章介绍了光纤通信的发展历史、特点、组成和分类，以及光纤通信系统的性能指标和评价方法。
1.光纤通信的五代发展阶段及其特征
2.光纤通信系统的基本组成和分类
3.光纤通信系统的主要性能指标：传输容量、传输距离、误码率、可靠性等
4.光纤通信系统的评价方法：功率预算法、色散预算法等
5.如何根据光纤的损耗-波长特性选择合适的工作波长
6.如何根据光纤的色散特性确定最大传输速率和最大无中继距离
7.如何利用功率预算法和色散预算法设计光纤通信系统
习题示例
1. 试比较五代光纤通信系统的主要特点与差别。
答：第一代光纤通信系统多为工作波长为850nm的多模光纤通信系统；第二代光纤通信系统多为工作波长为1310nm的单模光纤通信系统；第三代光纤通信系统工作波长为1550nm的单模光纤通信系统；第四代光纤通信系统普遍采用了光放大器和波分复用技术；第五代光纤通信系统支持超大容量传输、灵活组网和全光交换等。
2. 试说明在一个光纤通信系统中，影响其传输容量和传输距离的主要因素有哪些？
答：影响光纤通信系统传输容量和传输距离的主要因素有以下几个方面：
1.光源的特性，如输出功率、线宽、调制速率等；
2.光检测器的特性，如灵敏度、带宽、噪声等；
3.光纤的特性，如损耗、色散、非线性等；
4.系统中其他器件的特性，如耦合器、分路器、放大器等；
5.系统中存在的噪声和干扰，如热噪声、散射噪声、模式分区噪声、电磁干扰等。
第二章 光纤传输特性
本章介绍了光纤的结构、分类、制造方法和测试技术，以及光纤的传输特性，如损耗、色散、非线性等。
1.光纤的结构和分类：阶跃折射率光纤、渐变折射率光纤、单模光纤、多模光纤等
2.光纤的制造方法：MCVD法、OVD法、VAD法等
3.光纤的测试技术：切割-回折法、插入损耗法、OTDR法等
4.光纤的损耗机理和损耗系数：吸收损耗、散射损耗、辐射损耗等
5.光纤的色散机理和色散系数：材料色散、波导色散、模式间色散等
6.光纤的非线性效应和非线性系数：自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、刺激布里渊散射（SBS）、刺激拉曼散射（SRS）等
7.如何根据光纤的结构参数计算其归一化频率和模场直径
8.如何根据光纤的材料参数计算其材料色散和波导色散
9.如何根据光源的线宽和光纤的色散系数计算光脉冲的展宽
10.如何根据光源的功率和光纤的非线性系数计算非线性效应的影响
习题示例
1. 已知阶跃折射率光纤的参数为：n1=1.485，n2=1.475，λ=1.31μm，求该光纤的归一化频率V和模场直径MFD。
答：归一化频率V=2πa/λ*√(n12-n22)，其中a为光纤芯径。由于题目没有给出a，所以只能用V表示MFD。MFD=2a*0.65+1.619*V-3/2+2.879*V-6/2。
2. 已知渐变折射率光纤的参数为：n1=1.48，Δ=0.01，α=2，λ=1.55μm，求该光纤的材料色散Dm和波导色散Dw。
答：材料色散Dm=-λ/c*d2n/dλ2，其中c为光速，n为折射率。由于题目没有给出n对λ的依赖关系，所以只能用Dm表示Dw。波导色散Dw=-2α*Δ*Dm/(α2+2)。
3. 已知单模光纤的参数为：L=20km，D=3ps/kmnm，求通过该光纤传输的光脉冲在波长为1550nm和1560nm时分别被展宽多少？
答：光脉冲的展宽Δτ=L*D*Δλ，其中Δλ为光源的线宽。由于题目没有给出Δλ，所以只能用Δτ表示Δλ。