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一、简答题

1.简述光纤通信的特点。

答：（1）频带宽，通信容量大；

（2）传输损耗低，无中继距离长；

（3）抗电磁干扰；

（4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全；

（5）体积小，重量轻，便于敷设；

（6）材料资源丰富。

2.简述渐变光纤的折射率分布。

答：渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。

3.简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。

答：由于光纤材料的折射率是波长λ的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，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谱宽度所引起的。由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。

二、论述题

1.阐述光纤受激散射效应的定义、表现形式及其主要区别。

（1）定义。受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。

（2）表现形式。受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。

（3）主要区别。两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制。在较低光功率下，这些散射可以忽略。当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。

2.阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。

答：折射率扰动主要引起自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和光孤子形成四种非线性效应。

（1）自相位调制。自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。它导致光谱展宽，从而影响系统的性能。

（2）交叉相位调制。交叉相位调制是任一波长信号的相位受其他波长信号强度起伏的调制产生的。交叉相位调制不仅与光波自身强度有关，而且与其他同时传输的光波的强度有关，所以交叉相位调制总伴有自相位调制。交叉相位调制会使信号脉冲谱展宽。

（3）四波混频。四波混频是指由2个或3个不同波长的光波混合后产生新的光波的现象。其产生原因是某一波长的入射光会改变光纤的折射率，从而在不同频率处发生相位调制，产生新的波长。四波混频对于密集波分复用（DWDM）光纤通信系统影响较大，成为限制其性能的重要因素。

（4）光孤子形成。非线性折射率和色散间的相互作用，可以使光脉冲得以压缩变窄。当光纤中的非线性效应和色散相互平衡时，可以形成光孤子。光孤子脉冲可以在长距离传输过程中，保持形状和脉宽不变。

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