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一、簡答題

1.簡述光纖通信的特點。

答：（1）頻帶寬，通信容量大；

（2）傳輸損耗低，無中繼距離長；

（3）抗電磁干擾；

（4）光纖通信串話小，保密性強，使用安全；

（5）體積小，重量輕，便于敷設(shè)；

（6）材料資源豐富。

2.簡述漸變光纖的折射率分布。

答：漸變光纖橫截面的折射率分布，包層的折射率是均勻的，而在纖芯中折射率則隨著纖芯的半徑的加大而減小，是非均勻、且連續(xù)變化的。

3.簡述光纖材料色散的定義及其引起的原因。

答：由于光纖材料的折射率是波長λ的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長的變化而變化，由此而引起的色散叫材料色散。

材料色散主要是由光源的光譜寬度所引起的。由于光纖通信中使用的光源不是單色光，具有一定的光譜寬度，這樣，不同波長的光波傳輸速度不同，從而產(chǎn)生時延差，引起脈沖展寬。

二、論述題

1.闡述光纖受激散射效應的定義、表現(xiàn)形式及其主要區(qū)別。

（1）定義。受激散射效應是光通過光纖介質(zhì)時，有一部分能量偏離預定的傳播方向，且光波的頻率發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為受激散射效應。

（2）表現(xiàn)形式。受激散射效應表現(xiàn)形式有兩種，即受激布里淵散射和受激拉曼散射。這兩種散射都可以理解為一個高能量的光子被散射成一個低能量的光子，同時產(chǎn)生一個能量為兩個光子能量差的另一個能量子。

（3）主要區(qū)別。兩種散射的主要區(qū)別在于受激拉曼散射的剩余能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣忸l聲子，而受激布里淵散射轉(zhuǎn)變?yōu)槁曨l聲子；光纖中的受激布里淵散射只發(fā)生在后向，受激拉曼散射主要是前向。受激布里淵散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纖中形成一種損耗機制。在較低光功率下，這些散射可以忽略。當入射光功率超過一定閾值后，受激散射效應隨入射光功率成指數(shù)增加。

2.闡述光纖的折射率擾動所引起的各種非線性效應。

答：折射率擾動主要引起自相位調(diào)制（SPM）、交叉相位調(diào)制（XPM）、四波混頻（FWM）和光孤子形成四種非線性效應。

（1）自相位調(diào)制。自相位調(diào)制是指光在光纖內(nèi)傳輸時光信號強度隨時間的變化對自身相位的作用。它導致光譜展寬，從而影響系統(tǒng)的性能。

（2）交叉相位調(diào)制。交叉相位調(diào)制是任一波長信號的相位受其他波長信號強度起伏的調(diào)制產(chǎn)生的。交叉相位調(diào)制不僅與光波自身強度有關(guān)，而且與其他同時傳輸?shù)墓獠ǖ膹姸扔嘘P(guān)，所以交叉相位調(diào)制總伴有自相位調(diào)制。交叉相位調(diào)制會使信號脈沖譜展寬。

（3）四波混頻。四波混頻是指由2個或3個不同波長的光波混合后產(chǎn)生新的光波的現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是某一波長的入射光會改變光纖的折射率，從而在不同頻率處發(fā)生相位調(diào)制，產(chǎn)生新的波長。四波混頻對于密集波分復用（DWDM）光纖通信系統(tǒng)影響較大，成為限制其性能的重要因素。

（4）光孤子形成。非線性折射率和色散間的相互作用，可以使光脈沖得以壓縮變窄。當光纖中的非線性效應和色散相互平衡時，可以形成光孤子。光孤子脈沖可以在長距離傳輸過程中，保持形狀和脈寬不變。

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