第一章 光纤通信概述
1、高质量的光纤通信要解决哪两个问题?
(1)、理想光源;(2)、稳定可靠和低损耗的传输媒质。
2、按激光波长和传输模式光纤分哪四种?
(1)、短波长(0.85um 左右)多模光纤通信系统;(2)、长波长(1.31um )多模光纤通信系统;(3)、长波长(1.31um )单模光纤通信系统(4)、长波长(1.55um )单模光纤通信系统
3、光纤通信有哪些优点?
①、传输频带宽,通信容量大;②、损耗低、中继距离长;③、抗电磁干扰能力强;④、保密性能好;⑤、体积小,重量轻;⑥、节省有色金属和原料;⑦均衡容易;⑧软化点高。
4、利用光的折射原理分析光在不同媒质界面上的全反射现象
由n 1·sin θ1=n2·sin θ2得:当n 1> n 2时,从光密媒质射向光疏媒质,必有θ1θc 时,出现全反射现象,成为光信号在光纤通信中的必要条件。
第二章
1、渐变光纤折射率分布指数g 选什么值?在传光性能上有什么特点? g=2。折射率最佳分布,光线具有自聚焦能力。
2、已知n1、n2(阶跃光纤),计算△、N A 。 相对折射率:△=(n 12-n 22)/ 2n12 数值孔径:N A = n 12-n 22 = n1 2△ 。
3、什么是模场直径?什么是截止波长?
模场直径——单模光纤中基模的电场强度随空间变化的分布。
截止波长——单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。
4、对光纤的几何参数有什么要求?
芯直径:d=50±3μm ;包层直径:D=125±3μm ;纤芯不圆度:e
5、单模光纤与多模光纤在结构上主要区别是什么? 纤芯直径。
6、光纤损耗分哪几类?每一类又有什么损耗。
吸收损耗:本征吸收损耗:红外吸收损耗、紫外吸收损耗。
杂质吸收损耗:过渡金属离子损耗、氢氧根离子吸收、原子缺陷吸收损耗。
散射损耗:瑞利散射损耗、非线性散射损耗、波导效应散射损耗。
其他损耗:连接损耗、弯曲损耗、微弯损耗。
7、二氧化硅光纤的工作波长为什么选在0.85μm 、1.31μm 、1.55μm ?
大约在0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 处有三个低损耗窗口,光纤在这个区域损耗最小。
8、什么是氢损?
①、在室温下,SiO 2捕捉H 2,生成偶极矩O-H ;②、在200。C 时,SiO 2捕捉H 2,生成OH -。
9、光纤传光后为什么会形成色散?
光信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的,使光在传输过程过程中传输速度不同或是传输路程不同,使得到达目的地所经过的时间不同,形成时延差,从而引起色散。
10、什么是色散系数D ?
光源的单位谱线宽度(1nm )经过单位长度(1km )光纤,传输而产生的时延差。单位:ps/km-nm
11、单模、多模光纤中分别有哪三种色散?(材料色散、波导色散、偏振模色散);(模式色散、材料色散、波导色散)。
12、什么是带宽?
在模拟通信中,传输模拟新号,光功率下降到最大值的一半所对应的频率f c 。
13、G651是什么光纤?分几类。 多模光纤,分两类:渐变型和阶跃型。
14、G652是什么光纤?分几类。 标准单模光纤,分四类:G652A\B\C\D。
15、G653、G654、G655、G657光纤分别有什么特点。
G653:色散位移光纤,λ=1.55μm 时,D=0;G654:1.55μm 波长最低衰减光纤;G655:非零色散位移光纤,在1.55μm 有正色散,可以抑制非线性色散;G657:弯曲损耗不敏感光纤,在1.55μm 有大的负色散值用于在1.31μm 处是零色散,升级扩容用到1.55μm 有正色散,接一段色散补偿光纤使线路色散很小。
16、什么是比特率?什么是通信容量?
比特率是信道上每秒内所传输的比特数;光纤通信系统的通信容量用比特率—距离积B R L 来表示,L 是中继距离,单位是(Mbit/s)·km 。也可以用带宽—距离积B L L 来表示,单位是MH z ·km 。
17、光纤断裂有什么特点?怎么解释?
①、实际抗拉强度比理论值低得多;②、分散性大,大小相差可达到1个数量级;③、受环境影响大(温度、水分)。解释:①、由于微裂纹的存在,使实际速度比理论强度低得多;②、光线实际强度取决于微裂纹的大小,微裂纹有大有小,因此,实际强度分散性很大;③、微裂纹大小与环境有关,水、化学物质的侵蚀均可使微裂纹增大。
18、限制光纤使用的温度原因是什么?
光纤芯子是用石英掺杂制成的,而光纤涂覆层、套塑层所用材料为有机树脂和塑料,比石英的收缩和膨胀系数大得多,温度过低,光纤受到轴向压缩力而产生微弯,温度过高,光纤又受到轴向伸长力而产生应力,都会导致损耗增大。
第三章
1、生产光纤预制棒,使用哪些材料?对其主要要求是什么?
①、基本材料:SiO 2、GeO 2、SiF 4、SiCl 4、GeCl 4、CF 2Cl 2;要求:纯净度:金属含量、OH -含量;②、氧气及干燥剂;氧气做载流体,带动SiCl 4、GeCl 4,参与氧化反应;③、石英外包皮管;要求:表面光滑、没有气泡、尺寸要精准不能偏心。
2、MCVD 法生产预制棒分几步?
①、外包皮管清洗、烘干;②、制备内包层;③、制备芯子;④、高温烧缩制棒。
3、写出MCVD 法制的SiO 2、GeO 2、SiF 4的化学方程式,并说明SiO 2、SiF 4、GeO 2的作用。
SiCl 4+O21700`C 高温氧化→ SiO 2+2Cl2↑;GeCl 4+O21700`C 高温氧化→ GeO 2+2Cl2↑; 2CF 2Cl 2+ SiCl 4+2O21700`C 高温氧化→ SiF 4+2Cl2↑+2CO2↑;SiO 2——作为光纤芯子
的基本材料,传输光;SiF 4——降低折射率,做包层;GeO 2提升折射率。
4、、MCVD 法生产预制棒的优缺点。
优点:a. 在管内反应,外部杂质不易进入,易生产低损耗光纤;
b. 折射率分布容易达到精密控制;
c. 杂质离子的蒸汽压比sicl4、pocl3等的蒸汽压差几个数量级,很难进入光纤内。 缺点:a. 沉积玻璃的效率只有30%~40%;
b. 沉积速度低,0.35~0.5g/min;
c. 棒不能形成太大尺寸;
d. 沉积过程中,如果掺杂试剂的量过多,沉积层之间的玻璃的膨胀系数不一致,收缩成棒后,棒内玻璃将会产生裂纹;
e. 由于最后一道熔缩成棒时的温度太高,管内中心孔表面附近掺杂剂升华、扩散,造成预制棒中心的折射率下降,折射率分布曲线出现中心凹陷。
5、光纤拉丝的基本原理?
预制棒加热到2000·C ,预制棒变软,靠自身重量逐渐下垂而变细,成为光纤。
6、如何控制拉丝过程中光纤的尺寸?
预制棒的输送速度和牵引轮的速度配合好,光纤线经测量,对牵引轮一个信号,牵引改变速度,使光纤尺寸达到设计要求。
7、为什么光纤拉丝之后必须立即进行一次涂覆?
光纤拉丝后,表面可能存在微小裂纹,该裂纹与空气中的水接触,裂纹要扩大,光纤强度下降,为保护光纤免受水的影响,保护光纤强度,必须在拉丝后立即进行一次涂覆。
8、光纤余长是什么?最佳数值为多少?
光纤余长=一次涂覆光纤长度—松套管长度
松套管长度 100% 最佳数值为0.1~0.2%。
9、二次套塑时,如何控制光纤余长?
①、控制放线张力 150g ;②、控制挤出温度、选择压缩比、塑化程度高;③、冷却方式:温水分段冷却。
10、光纤成缆时,放线张力应控制在什么数值? 150g
11、光缆中的加强件起什么作用? 承受施工等过程中出现的张力。
12D10(302)A 的含义:12根二氧化硅系列单模光纤,模场直径为10μm ,在
·1.55μm 波长上,光纤的损耗常数为0.2dB/km,适用于—40`C~+40C 。
14、光缆型号
GYGCL03的含义:通信用室外光缆,金属重型加强件,自承式结构,铝护套,无铠装,聚乙烯外护层。