1.為什么在光通信中使用激光

　　答：激光的發(fā)光波長(zhǎng)近于單一，也就是說(shuō)時(shí)間相干性很高的光。另一方面，光纖中光的損耗與光纖中所傳輸光波的工作波長(zhǎng)有關(guān)。因此，在光纖通信中可以選擇與光纖損耗小的工作波長(zhǎng)范圍相適應(yīng)的激光光源。

　　另外，光波長(zhǎng)不同，石英玻璃的折射率也不相同，所以光在石英玻璃纖維中傳輸時(shí)，光波傳輸速度也因光波長(zhǎng)的不同而異。因此對(duì)于一個(gè)包含有各種光波長(zhǎng)的光脈沖來(lái)說(shuō)，在光纖中傳輸時(shí)，由于傳輸速度的不同，光脈沖必將產(chǎn)生時(shí)間展寬，這樣在一定時(shí)間內(nèi)就不能傳輸更多的光脈沖。由此，高速率(或?qū)掝l帶)信息的長(zhǎng)距離傳輸就受到限制。以此觀點(diǎn)出發(fā)，具有時(shí)間相干性很高的激光更適合于大容量長(zhǎng)距離的光纖通信。另外，由于激光的空間相干性好，可以用透鏡將光聚集成一點(diǎn)，這樣可以使激光耦合到芯徑極細(xì)的光纖里實(shí)現(xiàn)良好的耦合。再則，激光光束相位相同，具有很強(qiáng)的光強(qiáng)，可以增加無(wú)中繼傳輸距離。

　　由上可見(jiàn)，時(shí)間、空間相干性都高的激光自然是十分適合于光纖通信的。

　　2.什么是光纖的截止波長(zhǎng)

　　答：對(duì)相同的光纖，由于使用的光工作波長(zhǎng)不同，既可以形成單模(SM型)光纖，也可以形成多模(MM型)光纖。我們把光纖從MM型過(guò)渡到SM型的光工作波長(zhǎng)的界線稱為截止波長(zhǎng)。工作在工作波長(zhǎng)大于截止波長(zhǎng)的光纖為單模光纖。反之，就是多模光纖。

　　3.為什么光纖像發(fā)絲那樣細(xì)

　　答：對(duì)于金屬電纜，芯線線徑的粗細(xì)將會(huì)影響電氣特征。線徑越細(xì)，損耗越大。所以金屬纜的細(xì)徑化受到限制。

　　與此完全不同，光纖是由具有較高折射率的石英纖芯和其周圍的具有較低的折射率的石英層所構(gòu)成的。光在纖芯和包層的界面不斷產(chǎn)生全內(nèi)反射，而被封閉在纖芯內(nèi)向前傳播。所以即使把纖芯芯徑做得很細(xì)，也不會(huì)改變光的傳輸損耗。但纖芯如果過(guò)細(xì)，將難以形成傳輸模式，因而纖芯又必需有一定的粗細(xì)。一般說(shuō)，纖芯直徑是取使用光波長(zhǎng)數(shù)倍到數(shù)十倍左右。對(duì)于包層來(lái)說(shuō)，它不但可以形成產(chǎn)生全反射的界面，而且它對(duì)于確保光纖強(qiáng)度也是必需的。通常取包層的直徑為纖芯直徑的數(shù)倍即可。

　　另一方面，如果纖芯和包層直徑過(guò)大，光纖本身也就變得較粗，這樣雖然增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度，但因?yàn)槔w芯過(guò)粗，將使光纖中的傳輸模數(shù)量增多，模式色散的影響也就嚴(yán)重。這對(duì)光纖性能是很不利的。同時(shí)，為了不使光纖玻璃纖維被裸露出來(lái)，還需要對(duì)它進(jìn)行涂敷，用以保護(hù)光纖和提高光纖的機(jī)械強(qiáng)度�？梢�(jiàn)，如若光纖太粗既不便于使用，而且也失去了它所具有的優(yōu)越性。

　　根據(jù)以上的理由，光纖如發(fā)絲那樣的粗細(xì)是非常適宜的。

　　4.光纖具有哪些參數(shù)

　　答：光纖參數(shù)包括光學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。前者與光傳播中起重要作用的折射率有關(guān)，后者則表示光纖的結(jié)構(gòu)尺寸。

　　光學(xué)參數(shù)中包括表示纖芯和包層具有不同折射率的相對(duì)折射率差;表示光由空氣朝向光纖耦合射入和光從光纖射出狀態(tài)的受光角以及數(shù)值孔徑;此外還有表示纖芯折射率分布形狀的折射率分布系數(shù)等等。

　　結(jié)構(gòu)參數(shù)中包括：表示纖芯直徑的芯徑，表示光纖直徑的包層外徑，此外還有表示偏離理想同心結(jié)構(gòu)的偏心率和不圓率等等。

　　5.怎樣定義光纖的帶寬

　　答：從光纖一端入射的光脈沖經(jīng)過(guò)光纖傳輸一段距離以后，光纖輸出端的光脈沖與入射端相比較，波形發(fā)生了時(shí)間上的展寬，這種現(xiàn)象稱為色散。對(duì)于數(shù)字信號(hào)調(diào)制光載波情況下，按照不同時(shí)間分隔的光脈沖的有無(wú)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。這樣，由于色散使光脈沖展寬，影響了對(duì)光脈沖有無(wú)的正確判別。因而也就不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信息傳送。

　　為此，或者必須減小每秒時(shí)間間隔內(nèi)需要傳送的信息量，或者必須在光脈沖尚未過(guò)度展寬時(shí)即加入光中繼器，可見(jiàn)，色散現(xiàn)象限制了光纖傳輸?shù)耐ㄐ湃萘炕蛐盘?hào)在光纖中的一次傳輸距離。光纖帶寬就是用來(lái)表示光纖在1秒鐘所能傳輸信息量大小的一個(gè)標(biāo)度。

　　怎樣來(lái)確定光纖的帶寬呢?把正弦信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光入射到光纖內(nèi)，正弦波的峰可以認(rèn)為是一個(gè)脈沖，則在光纖出射端波形發(fā)生時(shí)間展寬。觀察圖1(a)所示的光波強(qiáng)度變化可知，對(duì)于振幅為A1強(qiáng)度的光，在光纖出射端光強(qiáng)振幅減小，圖中用A0表示。這個(gè)振幅減小的比例與調(diào)制信號(hào)的頻率有關(guān)。如圖1(b)(c)所示，可見(jiàn)光強(qiáng)發(fā)生變化的正弦波頻率越高，振幅衰減的比例越大。其關(guān)系如圖2中的曲線所示。通常把這條曲線叫作光纖的基帶頻率特性。不同的光纖有不同的基帶頻率特性。

       在光纖的基帶頻率特性中，把光纖出射端輸出光功率降低一半的頻率，稱為該光纖傳輸帶寬。它相應(yīng)于光功率3dB的帶寬，或稱6dB（電）帶寬（指光功率轉(zhuǎn)變成電流的電功率帶寬）。光纖的傳輸帶寬越寬，每秒鐘內(nèi)所能傳送的光脈沖數(shù)就可以越多，從而就能實(shí)現(xiàn)大容量的傳輸。在基帶頻率特性中所應(yīng)用的頻率（每秒內(nèi)傳送峰的個(gè)數(shù)）與數(shù)字傳輸中每秒內(nèi)傳送的脈沖個(gè)數(shù)相同。

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