【问题1】
光波在光纤中传输一段距离后能量会衰减，这就是光纤损耗。光纤损耗限制了光纤最大无中继传输距离。
光纤损耗用损耗系数α（λ）表示，单位为dB/km，即单位长度（km）的光功率损耗（dB）值。由于光功率随长度是按指数规律衰减的，定义：
p
0 为注入光纤的功率，L为光纤的长度，p
L为光纤传输距离L后的光功率。
本题计算并不复杂，将题设带入公式即可得到答案。
【问题2】
如图1-1所示为光纤的损耗与波长的关系，可见有3个低损耗窗口，分别位于0.85μm，1.30μm及1.55μm波段。杂质吸收中影响较大的是各种过渡金属离子和OH-离子导致的光的损耗。其中OH-离子的影响比较大，图中所示的两个吸收峰分别对应950nm、1390nm附近。
我们通常依次称图中的3个低损耗窗口为第一、第二、第三窗口。DWDM系统最常用1.55μm附近的光谱，为第三窗口，这里被标记为C波段。
光纤的第1低损耗窗口位于0.85nm附近，第2低损耗窗口位于1310nm附近（S波段），第3低损耗窗口位于1.55pm附近（C波段）；将1561～1620nm段定义为L波段或第4窗口，将1350～1450nm段定义为第5窗口。
几种常用的光纤介绍如下：
1）G.652 光纤
G.652光纤属常规型单模光纤（Single Mode Fiber，SMF），其零色散波长在1310nm附近，最低损耗在1550nm附近，分别为它的两个应用窗口。G.652光纤是目前城域网使用得最多的光纤，对于短距离的单波长MSTP/SDH系统，设备光接口一般使用1310nm波长；而在长距离无中继环境传输下通常使用1550nm波长。另外，在短距离并适当运用色散补偿技术的情况下，G.652光纤也可用于波长信道数不多的粗波分复用系统。
2）G.653 光纤
G.653光纤又称作色散位移光纤（Dispersion Shift Fiber，DSF）。相对于G.652光纤，通过改变折射率的分布将 1310nm附近的零色散点，位移到1550mn附近，从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合。这类光纤最佳的应用环境是单波长远距离传输。
G.653光纤在1550nm附近的色散趋近于零，用于DWDM系统时，FWM效应非常显著，会产生非常严重的干扰。因此G.653光纤不适合于DWDM系统。
3）G.655 光纤
G.655光纤又称为非零色散位移光纤（Non-Zero Dispersion Shift Fiber，NZDSF）。G.655光纤在1550nm窗口保留了一定的色散，使得光纤同时具有了较小色散和最小衰减。非零色散的特性使之能够避免FWM的影响，适用于DWDM环境。
G.655光纤的工作区色散可以为正也可以为负，当零色散点位于短波长区时，工作区色散为正，当零色散点位于长波长区时，工作区色散为负。
近年来，为了解决光纤中的非线性问题，又研制成功了所谓大有效面积光纤（Large Effective Area Fiber，LEAF）。这种光纤也属于G.655光纤，只不过它的有效面积明显大于普通G.655光纤。在相同输入功率条件下，大有效面积光纤中的光强要小得多，从而有效地抑制了非线性效应。
4）色散平坦型单模光纤
色散平坦型单模光纤有两个零色散波长，分别位于1.3μm和1.6μn附近。这样可以实现在1.3～1.6μm波长范围内总色散都很小，而且色散斜率也很小。实现色散平坦的手段是调整使得在1.3～1.6μm波长范围内波导色散与材料色散可较好地抵消。
【问题3】
（1）、（2）
入射在光纤端面上的光，其中一部分是不能进入光纤的，而能进入光纤端面的光也不一定能在光纤中传输，只有符合一定条件的光才能在光纤中发生全内反射而传播到远方。如图1-2，最大入射角θmax为临界光锥的半角，称其为光纤的数值孔径（Numerical Aperture，NA）。NA越大，光纤捕捉光线的能力就越强，光纤与光源之间的耦合效率就越高。
在多模光纤中，光信号耦合进光纤以后，会激励起多个导波模式。这些模式有不同的相位常数和不同的传播速度，从而导致光脉冲的展宽。这种脉冲展宽与波长色散不同，它与光源的谱宽无关，称为模式色散或模间色散。如果将不同的导波模式理解为不同的传播路径，则可以认为不同的导波模式从始端到终端走过不同的路程，从而导致光脉冲展宽，所以又可以将模式色散称为多径色散。在多模光纤中，模式色散是起决定性作用的，它最终限制了光纤的传输带宽和中继距离。
单模光纤中不存在模式色散，但存在波长色散。根据波长色散的产生机理，又可以将波长色散分为材料色散和波导色散等。
可见数值孔径和模式色散是两个完全不同的概念，两者没有必然联系。
（3）
受激散射效应包括受激拉曼散射和受激布里渊散射。非线性折射率效应也称为克尔效应，是由于光纤的折射率随着光强的变化而变化的非线性现象。非线性折射率效应可分为3大类：自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM），交叉相位调制（Cross-Phase Modulation,XPM）以及四波混频（Four-Wave Mixing,FWM）。
（4）
波长转换器基本功能是完成G.957到G.692的波长转换的功能。
系统根据光接口的兼容性可以分成开放式和集成式两种系统结构。
（5）
CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个波长的光信号。波长从1260nm到1620nm波段，间隔为20nm，其中1400nm波段损耗较大，一般不用。
DWDM采用的是冷却激光，CWDM采用非冷却激光，成本只有DWDM的30%。在一些资料上没有作特殊说明的情况下，WDM通常专指DWDM。以常规G.652光纤应用在DWDM系统为例，ITU-T建议以193.1THz（对应的波长为1552.52nm）为绝对参考频率，不同波长的频率间隔应为100GHz（波长间隔约为0.8nm的整数倍）或50GHz（波长间隔约为0.4nm的整数倍）整数倍的波长间隔系列，范围是1530～1561nm。
（6）
直接调制通过改变注入电流就可实现光强度调制，不需要外调制器，是光纤通信中简单、经济而又容易实现的调制方式。随着传输速率的不断提高，直接调制带来了输出光脉冲的相位抖动即啁啾效应，使得光纤的色散增加，限制了容量的提高。间接调制也称作外调制方式，是在光源的输出通路上外加光调制器对光波进行调制，控制光信号的有无，不直接调制光源。采用外调制器可以减小啁啾。
对脉冲进行编码时，其载频在脉冲持续时间内线性地增加，当将脉冲变到音频时，会发出一种声音，听起来像鸟叫的啁啾声，故名“啁啾”。它也用来形容脉冲传输时中心波长发生偏移的现象，例如在光纤通信中由于激光二极管本身不稳定而使传输单个脉冲时中心波长瞬时偏移。
