第一篇：光纖通信技術在當今信息社會中的作用

光纖通信技術在當今信息社會中的作用

學院：測繪學院專業：地球物理學

姓名：李江濤學號：200830114001

2摘要：本文介紹了光纖通信的概念和特點，光纖通信技術在通信、傳輸、網絡、軍事等信息社會的各個方面的重要作用與發展現狀，以及其應用領域的發展熱點和國內的研究情況，并對其發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：光纖通信技術信息網絡作用(應用)發展

光纖通信，即光導纖維通信，是以光波作為信息載體，以光導纖維作為傳輸媒介，以實現信息傳遞的一種通信方式。隨著當今世界科技的迅猛發展，光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現代通信的主要支柱之一，也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具，在現代電信網中起著舉足輕重的作用。近年來，光纖通信的發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的，這主要在于它的通信容量大，傳輸距離遠，信號串擾小，保密性能好，傳輸質量佳，抗電磁干擾，而且尺寸小，重量輕，壽命長，成本低等特點。

隨著因特網的迅速普及以及寬帶綜合業務數字網的快速發展，人們對信息的需求呈現出爆炸性的增長，幾乎是每半年翻一番。在這樣的背景下，信息高速公路建設已然成為世界性熱潮，而作為信息高速公路的核心和支柱的光纖通信技術更是成為重中之重。很多國家和地區不遺余力地斥巨資發展光纖通信技術及其相關產業，光纖通信事業得到了空前的發展。此外，由于信息的生產、傳播、交換以及應用對國民經濟和國家安全有著決定性的影響，所以，與其它行業相比，光纖通信更具有特殊意義。

光纖通信事業是一個巨大的系統工程，它的各個組成部分互為依存、互相推動，共同向前發展。就光纖通信技術本身來說，主要包括以下幾個部分:光纖光纜技術、傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。各個部分在當今信息社會中的應用都很廣，例如取代電纜用于市話中繼線；取代微波、衛星用于長途干線通信；用于全球通信網、各國的公共電信網；用于高質量彩色的電視傳輸、工業生產現場監視和調度、交通監視控制指揮、城鎮有線電視網、共用天線系統；用于光纖局域網和航空航天、礦井、電力、軍事及在有腐蝕和有輻射等條件下使用。下面來

具體談一下這門新興技術的廣泛應用和巨大潛力。

20世紀90年代以來，我國光通信產業發展極其迅速，特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展，促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加，使得全網的管理和維護、設備的故障判定和排除就變得越來越困難。于是我們選擇了采用SDH＋光纖或ATM＋光纖組成寬帶數字傳輸系統，該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統、鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡，從而滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播，采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字、通道設置成廣播方式，同樣的電視節目在世界各地都可以下載，也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。

目前有線電視網絡在全國各地已基本形成，在有線電視網絡現有的基礎上，比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡，因此在目前的情況下，不應完全廢除現有的有線電視網，而用少量的投資來完善和改造它，滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸，到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸，上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送，也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶，這樣各用戶間即可以打電話，也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送，組成了雙向應用的因特網。

對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，因此光纖到戶和全光網絡成為了人們追求的夢想。先說說光纖到戶。現在移動通信發展速度驚人，但由于其帶寬有限，終端體積不可能太大，且顯示屏幕受限。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FTTH的實用化成為可能。在我國，光纖到戶正在火熱進行中，現在光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內地將興起光纖到戶的建設高潮。可以說，光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術的成熟與實用化，當成本降低到能承受的水平時，FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

然后就是全光網絡。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高，因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。

由于本人對軍事有比較濃厚的興趣，而在未來的信息戰和電子戰中，光纖通信技術將發揮巨大的作用，那接下來就看看它在潛艇武器系統中的應用吧。由于光纖制導技術具有信息傳輸容量大、制導精度高及隱蔽性好等特點，應運而生的光纖制

導武器性能好、質量輕、體積小而費用低，因而成為延長并提高有限制導距離和武器命中概率的重要途徑。潛艇武器通信系統包括系統中各設備間的通信以及潛艇武器系統與武器之間的通信。隨著潛艇武器系統的發展，以及系統中各設備間通信內容的增加，傳統的通信形式和通信介質難以滿足要求，所以光纖通信以其容量大、時延短、可靠性高等優點受到了廣泛關注。隨著技術的發展，武器的速度和航程已經遠遠超出了原來的范圍，隨之而來的是高航速、大航程帶來了更多的信息通信量，基于傳統金屬導線的通信形式難以滿足大量的信息交換的要求，于是光纖通信技術以其自身的諸多優勢，逐漸受到了人們的普遍關注。不過要真正應用到潛艇武器系統之中，還需要解決幾個關鍵技術：衰耗低色散小的光纖的研制，光纖抗形變能力的提高，以及快速運動中的光纖放線技術等。

我相信，隨著關鍵技術的逐步解決，光纖通信技術在潛艇武器系統中的應用將成為現實，且優越性將更加明顯。可以預見在不久的將來，光纖通信技術在潛艇武器系統中將有更大的應用前景，同時由于潛艇武器系統采用光纖通信技術，其各方面的性能指標也將會有一個較大的提高。

目前，在光纖通信領域應用方面有幾個發展熱點。首先是超高速傳輸系統和向超大容量波分復用系統的演進，現在雖然取得了一定的突破，但還是處于試驗研究階段。然后是光傳送聯網技術，即建立既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性，又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號的光聯網。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡，不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。接下來是開發新一代的光纖，如用于長途通信的新型大容量長距離光纖、用于城域網通信的新型低水峰光纖、用于局域網的新型多模光纖、前途未卜的空芯光纖等。還有就是解決全網瓶頸的手段——光接入網技術。由于光接入網能減少維護管理費用和故障率，配合本地網絡結構的調整，減少節點，擴大覆蓋，并充分利用光纖化所帶來的一系列好處，所以大力發展這一技術有利于建設透明光網絡，迎接多媒體時代。

從國內方面來看，在國內各研發機構、科研院所、大學的科研人員的共同努力下，我國已研制開發了一些具有自主知識產權的光纖通信高技術產品，取得了一批重要的研究與應用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時代)計劃的實施奠定了堅實的基礎，為我國的信息基礎設施建設做出了重大貢獻。

現在光纖通信技術雖然已經發揮出了巨大的作用，但還有許多應用能力處于閑置，今后隨著社會經濟的不斷發展，作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長，光纖通信技術在應用需求的推動下，一定會有日新月異的發展！

參考文獻：

[1]辛化梅，李忠.論光纖通信技術的現狀及發展.山東師范大學學報，2003.4

[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術的新飛躍.網絡電信，2004.2

[3]趙興富.光纖通信技術的發展與趨勢.電力系統通信，2005.11

[4]韋樂平.光纖通信技術的發展與展望.電信技術, 2006.11

[5]李超.淺談光纖通信技術發展的現狀與趨勢.沿海企業與科技，2007.7

第二篇：光纖通信技術

淺談光纖通信

摘要：光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，也可以在電力通信控制系統中發揮作用，進行工業監測、控制，現在在軍事上也被廣泛應用，基于各領域對信息量的需求不斷增長，光纖通信技術的應用發展趨勢也備受關注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質量影響外，還取決于光纖鏈路現場的施工工藝和環境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現場測試。

關鍵詞：光纖通信技術 特點 現狀 發展趨勢 光纖鏈路

0引言

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中,光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現。

1光纖通信技術

自上世紀光纖通信技術在全球問世以來，整個的信息通訊領域發生了本質的、革命性的變革，光纖通信技術以光波作為信息傳輸的載體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因為信息傳輸頻帶比較寬，所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量，且損耗低、體積小、重量輕，還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優點，從而備受通信領域專業人士青睞，發展也異常迅猛。

光纖通信技術作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術，已成為現代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一，光纖通信技術已經變為當今信息社會中各種多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網架構的整體面貌，以現代信息社會最堅實的通信基礎的身份，向世人展現了其無限美好的發展前景。

2光纖通信的特點(1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400Gbit/s系統已經投入商業使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比目前任何傳輸媒質的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾

十、甚至上百公里。

(2)信號干擾小、保密性能好;

(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4)光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；

(5)材料來源豐富,環境保護好，有利于節約有色金屬銅。

(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。

(7)光纜適應性強，壽命長。

(8)質地脆，機械強度差。

(9)光纖的切斷和接續需要一定的工具、設備和技術。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）

(12)有供電困難問題。

利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

3光纖通信技術的現狀研究

(1)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用，即FTTH(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環節，負責完成全光接入的重要任務，基于光纖寬帶的相關特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

(2)光纖通信技術中的波分復用技術。即WDM，充分利用了單模光纖低損耗區的優勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發，把光纖的低損耗窗口規劃為許多個單獨的通信管道，并在發送端設置了波分復用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

4不斷發展的光纖通信技術

(1)光接入網通信技術的更進一步發展。現存技術上的接入網依舊是雙絞線銅線的連接，仍然是原始的、落后的模擬系統，而網絡中的光接入技術的應用使其成為了全數字化的，且高度集成的智能化網絡。

光接入網通信技術所要達到的主要目標有：最大程度的使維護費用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發和新收入的不斷增加；與本地網絡相結合，達到減少節點數目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網絡的建立，為多媒體時代的到來做好準備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優勢特點。

(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網通信技術的后延。基于上述光接入網通訊技術的成熟發展，網絡的核心架構己經得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發展著，在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網技術和光輸與交換技術的融合技術，前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進，從而也就提高了全網的往前的進一步有效發展，但此項技術相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統意義上的G.652單模光纖已經在長距離且超高速的傳送網絡發展中表現出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發己成為當今務實之需，它也構成了新一代網絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網和城域網的背景下，基于不同的發展需要，己經發展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

4光纖通信鏈路的現場測試

4.1光纖鏈路現場測試的目的光纖鏈路現場測試是安裝和維護光纖網絡的必要部分，是確保電纜支持網絡協議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統連接的質量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。

4.2光纖鏈路現場測試標準

目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類：光纖系統標準和應用系統標準。（1）光纖系統標準：光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同光纖系統，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數光纖鏈路現場測試使用這種標準。世界范圍內公認的標準主要有：北美地區的EIA/TIA—568—B標準和國際標準化組織的ISO/IEC11801標準等。（2）光纖應用系統標準：光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。每種不同的光纖系統的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

4.3光纖鏈路現場測試過程

對于光纖系統需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數據時使用的是光信號，因此它不產生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對NEXT等參數進行測試，所以光纖系統的測試不同于銅導線系統的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統的基本測試參數大致都是相同的。在光纖鏈路現場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統的工作波長、傳輸速率、傳

輸容量、傳輸距離、信號質量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應、數值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應由光纖制造廠家進行測試,不需進行現場測試。

在EIA/TIA—568—B中規定光纖通信鏈路現場測試所需的單一性能參數為鏈路損失（衰減）。

（1）光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在EIA的FOTP-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸的信號的強度，還是損失測試的基礎。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

（2）光學連通性的測試：光纖系統的光學連通性表示光纖系統傳輸光功率的能力。光纖系統的光學連通性是對光纖系統的基本要求，因此對光纖系統的光學連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統的光學連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數值時，則認為這條鏈路光學不連通。進行光學連通性的測試時，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續點，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。

（3）光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領域的術語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數,它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導特性），其對光纖質量的評定和確定光纖系統的中繼距離起到決定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數規律減少。在一根光纖網線中,從發送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸的最大距離就越短。衰減對所有種類的網線系統在傳輸速度和傳輸距離上都產生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。

（4）光纖鏈路預算（OLB）：光纖鏈路預算是網絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據網絡實際情況和國際標準規定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，要把這些因素全部考慮在內。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產生的損耗和熔接點產生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。

雖然目前光通信的容量已經非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現在的網絡承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經濟社會發展的推動下，光通信一定會有更加長久的發展。

[參考文獻]

[1]王磊，裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息.2006.(4).[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信.2004.(2).[3]辛化梅，李忠.論光纖通信技術的現狀及發展.山東師范大學學報.2003.4.[4]李超.淺談光纖通信技術發展的現狀與趨勢.沿海企業與科技.2007.7.

第三篇：材料在現代社會中的作用

一、材料在現代社會中的作用

1.人類文明的標志

不斷的開發和使用材料的能力是任何一個社會發展的基礎之一。石器時代，燧石，打火石、金屬器時代、Si時代 ?

2、現代技術的基礎

材料是所有科技進步的核心；先進材料是先進技術的基石。

飛機-噴氣式發動機材料、計算機-固體微電子電路-晶體管-Si材料、光導纖維

3、現代社會發展的基礎

從半導體集成電路到混凝土摩天大樓；從塑料袋到航天飛機 a.半導體材料--集成電路-計算機、通訊等、b.航天飛機、c.光導纖維

二、材料的分類 金屬材料：Fe、Al等

無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥等 高分子材料：塑料、橡膠等

三、材料科學與工程

研究材料的組成、結構{《晶體結構：原子（分子、離子）在空間如何排列 》，晶體分為晶態【晶態：原子（分子、離子）在空間周期性有序排列長程有序】、非晶態【非晶態：原子（分子、離子）在空間周期性無序排列,短程有序、長程無序】、多晶【多晶：晶粒和晶界，晶粒：晶態，晶界：非晶態】} 性能（組成-性能：不同的組成不同的性能，結構-性能：不同的結構不同的性能）與

應用

思考題

1、石器時代和金屬器時代作為人類文明重要標志，請簡要討論石器時代和金屬器時代特點？

石器時代：2.5億年前，主要使用燧石，打火石 金屬時代：主要使用銅、鐵

2、為什么說材料是現代技術的基礎？

材料是所有科技進步的核心；先進材料是先進技術的基石。

3、材料分哪幾類？簡要說明各類的主要特點。

三類 金屬材料：Fe、Al等。具有延展性，導電性等特性 無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥等。高分子材料：塑料、橡膠等。各種聚合物

4、什么是晶態（體）、非晶態和多晶態？各舉一例。

晶態：原子（分子、離子）在空間周期性有序排列，長程有序。NaCl，CdS 非晶態：原子（分子、離子）在空間周期性無序排列，短程有序、長程無序。（二氧化硅）多晶態：晶粒和晶界。晶粒：晶態

，晶界：非晶態（聚乙烯硅）

無機非金屬材料（陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半導體材料，功能材料）

一、陶瓷材料：經過高溫處理的無機非金屬材料 釉：低熔點玻璃質。鉛釉，錫釉

思考題 1.無機非金屬材料分為哪幾類？

六類：陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半導體材料，功能材料 2.陶瓷的發展分為那幾個階段？ 陶器（土器, 陶器），瓷器，精瓷器

3.陶瓷材料的主要成分為那些？ 粘土

4.陶瓷為什么要進行高溫燒結？

粘土中的元素對應的氧化物化學鍵強度大，高溫燒結才能破壞其化學鍵 5.精瓷和土器相比區別有哪些？

土器煅燒溫度低，粗糙不美觀。精瓷煅燒溫度高，細膩美觀 6.釉有何特點？主要釉料是什么？

特點：低熔點玻璃質。主要釉料：鉛釉，錫釉

二、玻璃

1.從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結構的固體物質狀態。

過冷液體---非晶態結構

3.制造（硅酸鹽英玻璃），原料：SiO2、Na2CO3、CaO 工藝過程：配料，熔制：（典型溫度1500度），成型：

三、水泥，主要成分：CaO-Al2O3，CaO-SiO2，CaO-Al2O3-Fe2O3 3.混泥土：水泥、沙子、碎石塊

四、先進無機非金屬材料簡介

半導體材料、結構陶瓷、功能陶瓷 思考題

1.玻璃的結構有何特點？

從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結構的固體物質狀態。

過冷液體---非晶態結構

制造（硅酸鹽英玻璃

原料：SiO2、Na2CO3、CaO 工藝過程：配料、熔制：（典型溫度1500度）、成型：

2.早期如何發現的玻璃形成？主要成分？

最早是由水手在沙灘上做飯，沙中含二氧化硅與貝克中的碳酸鈣，海水中的過氧化鈉，氯化鈉等在火種燒制，形成了透明的玻璃。主要成分：二氧化硅，碳酸鈣，過氧化鈉。3.簡述玻璃的工藝？ 熔制，溫度1500度 4.混泥土如何構成？ 水泥、沙子、碎石塊

5.舉一例說明現代無機非金屬材料的特點和應用。

陶瓷（Ceramics)：經過高溫處理的無機非金屬材料。粘土。陶器-土器, 陶器，950 and 1050°C----瓷器，1200–1300°C----精瓷器，1250–1300°C

玻璃（Glass）

水泥（Cements)：主要成分CaO-Al2O3、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-Fe2O3 耐火材料（Refractory)半導體材料（Semiconductors)功能材料（Functional Materials）復習思考題

1、金屬材料有什么特點？它們的基本用途是什么？主要應用在哪些領域？ 特點：具有良好的塑性、較高的強度和硬度，即具有良好的綜合力學性能。

基本用途：適合作為受力的結構材料。金屬材料絕大部分都是結構材料，但近來也出現一些功能材料，如形狀記憶合金、儲氫合金、金屬超導材料等。

結構材料主要應用于機械制造、航空、航天、化工、建筑和交通運輸等部門。在機械設備中約占所用材料的百分之九十以上，其中又以鋼鐵材料占絕大多數。

2、請敘述一個典型機器零件的生產工藝流程。

20CrMnTi制作汽車變速齒輪工藝流程：

鍛造→正火→加工齒形→非滲碳部位鍍銅保護→滲碳→預冷直接淬火+低溫回火→噴丸→磨齒（精磨）

技術要求：滲碳層后(1.2~1.6)mm，表面碳質量分數1.0%；齒頂硬度(58~60)HRC，心部硬度(30~45)HRC。

40Cr鋼制作拖拉機連桿螺栓工藝路線：

下料→鍛造→退火(或正火)→粗加工→調質→精加工→裝配 技術要求：調質處理后組織為回火S，硬度(30~38)HRC。板簧制造工藝路線：

扁鋼剪斷→加熱壓彎成形→余熱淬火+中溫回火→噴丸→裝配

3、人類使用的第一種金屬是那種金屬？舉出幾個例子。

人類使用的第一種金屬：銅（Cu)——錫青銅，銅鏡、銅鼎、銅劍

4、對人類生產生活最重要的金屬是哪種金屬？舉出幾個例子。

對人類生產、生活影響最大的金屬：鐵——鋼及鑄鐵鋤頭、犁鏵、鋼筋、鐵鍋、火車、汽車、機床、大橋、槍、炮

5、鋼按用途分為哪幾類？

合金結構鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼

合金結構鋼：工具結構用鋼(橋梁、船舶、建筑等)、機器零件用鋼｛調質鋼、彈簧鋼、滲碳鋼、滾動軸承鋼 合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼

特殊性能鋼：不銹鋼。耐銹鋼、耐磨鋼

6、合金鋼編號的一般原則是什么？ 原則為：

平均碳含量+合金元素符號+合金元素平均含量

平均碳含量 ——數字。結構鋼：兩位，以 0.01%為一個單位；工具鋼：一位，以0.1%為一個單位，≥1%，不標。合金元素符號 —— 以漢字或化學元素符號表示。合金元素平均含量 —— 數字，以1%為一個單位，含量≤1.5%，不標出。高級優質鋼，鋼號尾部加 “A”。特級優質鋼，鋼號尾部加 “E”。

7、低合金高強度結構鋼的特點是什么？其用途有哪些？ 特點：低碳、低合金、高強度。承載大、自重輕、綜合性能好。

用途：廣泛用于制造橋梁、車輛、船舶、石油化工容器、建筑鋼筋等。

8、彈簧的主要作用是什么？彈簧鋼的主要性能要求有哪些？

作用：利用彈性變形吸收、儲存能量以驅動某些裝置或減緩震動和沖擊的作用。性能要求：

較高的彈性極限σe，防止工作時產生塑性變形；

較高的疲勞強度σr和屈強比σs/σb，以避免疲勞破壞

9、齒輪類零件對材料性能的要求是什么？滲碳鋼主要用于哪些零件？ 齒輪類零件對材料性能的要求是： ①高的接觸疲勞強度，高的表面硬度和耐磨性，防止齒面受損； ②高的抗彎強度，適當的心部強度和韌性，防止疲勞、過載及沖擊斷裂； ③良好的切削性能以及小的淬火變形性能。

用途：制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，礦山機器中的軸承，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。

10、根據模具的使用性質，模具鋼分為哪兩大類？ 根據模具的使用性質，可將模具鋼分為兩大類：

冷模具鋼：是指使金屬在冷狀態下變形的模具用鋼，其工作溫度一般小于250℃。

熱模具鋼：是指使金屬在加熱狀態或液態下成形的模具用鋼，其模腔表面溫度高于600℃。

11、按化學成分銅合金分為哪幾類？ b、按化學成份分類：

（1）黃銅：以Zn為主要合金元素。

①普通黃銅：

H+銅含量；例：H62，平均Cu含量62%，余量為Zn。

②特殊黃銅：

H+主要合金元素符號+銅含量+－+添加元素含量。

例：HMn58-2、含Cu量為58%，含Mn量2%，余量為Zn。

（2）白銅：以Ni為主要合金元素。

① 普通白銅：

B+鎳含量；例： B30，平均Ni含量30%，余量為Cu。

②特殊白銅：

B+主要添加合金元素符號+Ni含量+－+添加元素含量；

例：BMn40-1.5

Ni 40% Mn 1.5%

余量為Cu。

3）青銅：除Zn、Ni以外的其它元素為主要合金元素的銅合金。

按所含主要合金元素的種類分：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅、鋯青銅、鉻青銅等。

加工青銅的代號：

Q+主要合金元素符號+主要合金元素含量－+添加元素含量。

例：

QSn4-3：平均Sn含量為4%，Zn含量為3%，余量為Cu的加工錫青銅； QAl9-2：Al含量為9%，含Mn量為2%，Cu為余量的加工鋁青銅。QBe2：Be含量為2%，余量為Cu的加工鈹青銅。

思考題

1、什么叫高分子材料？常見的五烯有哪些？三大合成高分子材料分別是什么？她們的分子量大小及分布順序如何？

高分子：由許多結構相同的、簡單的單元通過共價鍵重復連接而成的相對分子質量很大的化合物

一種由許多結構相同的、簡單的單元通過共價鍵重復連接而成的相對分子質量很大的 化合物

常見五烯：塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑。三大合成高分子材料分別：塑料、橡膠、纖維（產量最大，與國民經濟、人民生活關系密切故稱為“三大合成材料”）

2、高分子材料的結構特點有哪些？何謂高分子分子量的多分散性？ 結構特點：

一、分子量大（A、相對分子質量很大：一般在104~106）、B、共價鍵連接，分子量具有多分散性：C、由相同的化學結構重復多次而成，高分子的結構復雜

什么是分子量的多分散性（Polydispersity）？

高分子不是由單一分子量的化合物所組成。即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學組成相同、分子量不等、結構不同的同系聚合物的混合物所組成。

這種高分子的分子量不均一(即分子量大小不

一、參差不齊）的特性，就稱為分子量的多分散性

3、高分子材料的發展方向有哪些？請就復合化談談你的看法。方向：高性能化、高功能化、復合化、精細化、智能化。先進復合材料的發展史：40年代，玻璃纖維增強塑料（GFRP）

復合材料發展的第一代

60?80年代，先進復合材料

復合材料發展的第二代

80?

年，先進復合材料充分發展

復合材料發展的：第三代

飛機上用的復合材料：碳纖維/環氧樹脂、碳纖維/芳綸/環氧樹脂、玻璃纖維增強塑料、增韌石墨、玻璃纖維

開創性的大量應用源自F1賽車的碳纖維復合材料、大推力、高涵B-2隱形轟炸機

除主體結構是鈦復合材料外，其它部分均由碳纖維和石墨等復合材料構成，不易反射道比渦扇發動機大量運用了復合材料或鈦合金空心寬弦葉片、整體葉盤。

目前商用飛機上復合材料僅占全機重量的50%，而某些直升機早已達到90% 荷蘭計劃研發新型綠色環保飛機

外形將酷似飛碟,另一個設想就是使用復合材料，如纖維增強塑料。這種復合材料強度可與金屬媲美，而重量卻比金屬輕得多，因此可以節省燃油。

綠可木，生態木塑復合材料，木塑復合材料吸音板

4、請舉例身邊一種塑料橡膠和纖維材料，談談你對她們的性能功能特點你認為它們存在的不足之處有哪些？如何改進？

幾種主要塑料如：聚氯乙烯塑料是由氯乙烯單體聚合而成的，是常用的熱塑性塑料之一。商品名稱簡稱為“氯塑”，英文縮寫為PVC。

如聚氯乙烯(PVC)的導熱系數僅為鋼材的1/357,鋁材的1/1250。在隔熱能力上，單玻塑窗比單玻鋁窗高40%,雙玻高50%。將塑料窗體與中空玻璃結合起來后,在住宅、寫字樓、病房、賓館中使用,冬天節省暖氣、夏季節約空調開支,好處十分明顯。

聚氯乙烯的燃燒性能不好，離火即滅，屬于難燃性塑料；燃燒時，有刺激性的氯化氫臭味放出，燃燒時軟化。

性能：軟質聚氯乙烯一般含增塑劑30—50％。

2.硬質聚氯乙烯只加少量的增塑劑制成。

3.聚氯乙烯塑料耐熱性

4.聚氯乙烯薄膜 5.聚氯乙烯塑料與有機溶劑和萘等防蟲藥劑軟質聚氯乙烯可制成較好的農用薄膜，常用來制作雨衣、臺布、窗簾、票夾、手提袋等。還被廣泛用于制造塑料鞋及人造革。

硬質聚氯乙烯能制成透明、半透明及各種顏色的珠光制品。常用來制作皂盒、梳子、洗衣板、文具盒、各種管材等。

橡膠： 聚丁二烯橡膠（順丁膠，BR，無色或淺色，透明）

1、制法及分子結構：溶聚法、乳聚法

特性：

不飽和性橡膠，可與硫磺及氧起反應，化學活性較NR 低，耐熱耐老化性較NR好。非極性橡膠，耐油性差。結晶性橡膠，無自補強作用，強度低。彈性高（最高）；耐低溫（Tg= –105℃）； 耐磨（Tg有關）；生熱小。加工性能差（對溫度敏感，溫度高則易脫輥），不耐撕裂，粘著性差，抗濕滑性不佳。較易冷流。

4.用途：制造輪胎胎面以及耐寒制品，常與NR，SBR并用。

氯丁橡膠（CR）1.分子結構

CR是由氯丁二烯為單體，采用乳液聚合而成的一種高分子彈性體。呈淺黃色至褐色。

3.特性

①不飽和性橡膠，化學性質穩定，耐老化性能優良。②極性橡膠，耐油耐溶劑性能優良，氣密性、粘著性

好，有導電性。③易結晶性（Tg=-43℃），有自補強作用，有自熄性，阻燃，貯存穩定性差，對溫度敏感，需用金屬氧化物（ZnO、MgO）來硫化。④彈性較低，耐寒性較差，低溫使用不理想。（極性橡膠共同點）4.用途 CR主要用于制造膠管、膠帶、化工設備襯里、膠粘劑等。

纖維：粘膠纖維—以天然纖維如木質纖維、棉纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣、蘆葦、麥桿等）為原料，經纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。

粘膠纖維的生產包括以下四個過程：

（1）粘膠的制備：即漿粕的準備、堿纖維素的制備及老成、纖維素黃酸酯的制備（磺化）和溶解等。

粘膠纖維的性質與棉極為相似，吸濕、透氣、易染色、抗靜電、易于紡織加工，制成的織物花色鮮艷，穿著舒適。但粘膠纖維的的濕態強度大大低于干態強度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變硬。粘膠纖維應用廣泛，其長絲稱為人造絲，可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖維俗稱人造毛，是毛紡廠重要的原料，棉型粘膠短纖維俗稱人造棉，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。

（2）聚酯纖維通常是指聚對苯二甲酸乙二酯（PET），為目前發展速度最快、產量最大的合成纖維品種。聚酯纖維又稱滌綸，的確良，特麗綸、達克綸、帝特綸等，是以對本二甲酸二甲酯、乙二醇為原料，經酯交換、縮聚、紡絲和纖維后加工等四個步驟而得。聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片紡絲和直接紡絲。目前，聚酯短纖維大多采用直接紡絲法，即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機；而聚酯長絲多采用切片紡絲法。PET的軟化點230～240℃，熔點范圍255～264℃，纖維級PET樹脂的相對分子質量為15000～2000，特性粘度通常為0.62～0.68dL/g。PET分子中含有酯基，易發生水解，故在紡絲時應嚴格控制水分含量。特性：彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過其它纖維；強度大：干態強度和濕態強度接近；模量高：其初始模量為大規模生產的合成纖維中最高者，故其織物的尺寸穩定、不變形；吸濕性低：濕強度下降少，織物易洗快干；耐熱性好。

第四篇：光纖通信技術及其發展趨勢

光纖通信技術及其發展趨勢

摘要：光纖通信技術是目前通信行業應用的主要技術，光纖通信跟傳統通信方式比較具有很強的優勢，在通信網絡中已得到廣泛應用。光纖通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到十分重要的作用。

關鍵詞：光纖通信技術 優勢 光纖到戶 全光網絡

中圖分類號：TP39 文獻標識碼： A 文章編號：1007-9416(2011)07-0025-01

近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富，使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務，數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。

1、光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍，圖1為光纖結構圖。

2、光纖通信技術優勢

2.1 頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，單模光纖具有幾十GHz?km的寬帶。目前，單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到10Gbps，采用密集波分復用術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。

2.2 損耗低，中繼距離長

目前，實用的光纖通信系統使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。

2.3 抗電磁干擾能力強

我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。

2.4 光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設

光纖的芯徑很細，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節約了地下管道建設投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。

2.5 保密性能好

對通信系統的重要要求之一是保密性好。電通信方式很容易被人竊聽，光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設計，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會跑到光纖之外。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。

3、光纖通信技術在接入網的應用

目前萊蕪市所用的接入網技術為ADSL，其全稱是Asymmetric Digital Subscriber,中文意思是“非對稱數字用戶線路”。它以普通電話線路做為傳輸介質，既在普通雙絞銅線上實現下行高達8Mbit/b傳輸速度;上行高達640Kbit/s的傳輸速度，但這種技術不能滿足人們對上網速度越來越高需求。

3.1光纖接入網的優勢

接入網采用無線網絡是未來通信行業的發展趨勢，但無線接入網仍需要光纖網絡的支撐，其優勢體現為:

首先，通信網在一開始采用的是金屬線纜，銅纜網的故障率很高，維護運行成本很高，而采用光接入后，每年的維護運行和供給成本可以比傳統銅纜網每線大約節約400元，對于一億用戶相當于每年節約400億元，而且其故障率也大大降低。

其次，對于新業務的發展，特別是多媒體和寬帶新業務，能夠加強企業的競爭力，增加新業務的收入，同時可以補償建設光用戶接入網所需的投資，最后，光接入網可以滿足用戶希望較快提供業務，改進業務質量和可用性的要求，也可以節約地下管道空間，延長傳輸覆蓋距離，總之，采用光接入網能夠解決通信行業發展的瓶頸問題。

3.2 光纖通信技術發展的制約因素

銅纜網傳輸的是電子信號，交換采用的是電子交換機，現在，通信網絡大部分都是光纖，傳輸的為光信號，光交換的形式，由于目前光交換器件還不成熟只能采用光-電-光的形式。這種方式效率不高也不經濟，目前ASON-自動交換光網絡的開發緩解了這一問題，但對大容量光開關的開發也迫在眉睫。

目前為止我國的光纜技術有了很大的發展，從光進銅退開始，公司采用了多個廠家的光纜，國內生產光纜的廠家大約有200家，但其產品單一，很少具有自主知識產權，技術含量較低，競爭力不強，有關資料顯示，自1997年截止到2010年我國光纜專利的申請只占國外同期專利申請的20%，而光核心技術只占國外的10%。這些數據顯示我國與國外在光纖技術發展上差距較大，我國作為世界第二光纜大國，應該把發展自主知識產權的技術作為重中之重。

4、結語

從光纖通信問世到現在，光傳輸的速率以指數增長，光傳輸的速率在過去的十幾年中大約提高了100倍。層出不窮的光通信新技術將成為市場復蘇的源泉，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖網絡市場必將增長。

參考文獻

[1]馬金洋.《光纖通信的現狀和前景》[J].電信科學.[2]辛化梅,李忠.《論光纖通信技術的發展和現狀》[J].山東師范大學學報.[3]蔣力三.《光纖通信技術的發展》.中興通訊資料.

第五篇：光纖通信技術試題

1．什么是弱導波光纖？為什么標量近似解法只適用于弱導波光纖？

2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導光原理 3．試證明：階躍型光纖的數值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數值孔徑的定義是什么？請用公式推導出其計算式：NA?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關？

6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？ 7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導色散？

8.光與物質間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導體的光電效應？ 11.光纖通信系統都有哪些噪聲？

12．請寫出費米分布函數的表達式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪聲？它是如何產生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。

16.什么是接收靈敏度和動態范圍，它們之間的表示式是什么？ 17．什么是碼間干擾？其產生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區別是什么？ 19．請用公式推導出串聯系統總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復用通信技術的特點有哪些？ 光纖WDM與同軸電纜FDM技術不同點有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯頻率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理論上，光通信中的克爾效應能夠引起哪些不同的非線性效應? 26 簡述光纖通信中激光器直接調制的定義、用途和特點。

27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統有何影響？ 28分別說明G.652G.653光纖的性能及應用。

1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導波光纖。在弱導波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導波時，光射線的入射角θ1應滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導波是均勻平面波，即E和H與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導波光纖中的E和H分布是近似TEM波。其橫向場的極化方向不變。由于E（或H）近似在橫截面上，且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的E（或H）變為沿傳輸方向其方向不變的標量E（或H），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。2.階躍光纖中入射光線在纖芯和包層分界面上發生全反射，從而在纖芯中沿之字形的曲折路徑前進，實現光的傳輸。

非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸到某一點時發生全反射，折向光纖軸線，從而以曲線形式在光纖中傳輸。

3．當光射線從空氣射向光纖端面時，發生折射，滿足折射定律n0sin?=n1sin?z，此光線在纖芯中沿?z角方向前進，此光線若能在纖芯中傳輸，則需滿足全反射條件，即

?1≥?C?Sin?1n2n?sin?1≥2，又因為θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin?=n1sin?z=

222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，有sin?max=n1?n2，只要光射線的射入角?≤?max，此光線就可在纖芯中形成導波，也即這些光線被光纖捕捉到了。而反映這種捕捉光線能力的物理量就定義為數值孔徑，所以數值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。NA?n0sinφmax

見教材P30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt

θt?90??θi

若發生全反射，θi至少應等于θC，所以θt?90??θC，此時對應入射角φmax，NA?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 22n1C?n11?sin2θC?n11?(n222)?n12?n2 n1 所以 NA?n12?

5.光纖的色散有材料色散、波導色散和模式色散。

材料色散由光纖材料的折射率隨頻率的變化而變化引起的。

波導色散由模式本身的群速度隨頻率的變化而變化引起的。

模式色散由光纖中的各模式之間的群速度不同而引起的。6.漸變型光纖纖芯折射率隨 r的增加按一定規律減小，即n1(r),則就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，產生自聚焦現象，從而減小光纖中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率隨頻率而變化，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。

波導色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自發輻射、受激輻射、受激吸收

自發輻射：可自發光，是非相干光，不受外界影響。

受激輻射：吸收外來光子能量，發相干光，產生全同光子，產生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發光。

9.為了補償激光器內光學諧振腔存在的損耗，使激光器維持穩定的激光輸出需要滿足的振幅平衡條件，就是閾值條件。10.光照射到半導體的P-N結上，使半導體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現光電子，在價帶中出現光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內建電場的共同作用下，在外電路中出現光電流，這就實現了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(E)=11?e(E?Ef)/KT

式中f(E)——費米分布函數，即能量為E的能級被一個電子占據的幾率。E——某一能級的能量值。K——波爾茲曼常數，K=1.38×10

?2

3J/K T——絕對溫度 Ef——費米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數是在一個統計平均值附近浮動，因而產生了噪聲。這就是量子噪聲，這就是量子噪聲，這也是量子噪聲的形成原因。

14.高速率的激光器，其譜線呈現多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經光纖傳輸之后，發生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現隨機分布，因此當它們經過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，至此引入了附加噪聲，這種噪聲就稱為模分配噪聲，這也是模分配噪聲產生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內出現誤碼。

16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（BER）的條件下，光端機光接口R的最小平均光功率電平值。

所謂動態范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器R點能夠接收的最大功率電平值LR與最小功率電平值LR（即接收靈敏度）之差。'D?L'R?LR

17.由于激光器發出的光波是由許多根線譜構成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產生的原因。

18．可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠度是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的概率。可靠性對產品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產品做出了定量的分析，它反映出一種數量特性。

19.若光纖數字通信系統由幾個部分串聯而成，系統的可靠度 表示為：

RS?R1?R2????????Rn

式中R1，R2，·······Rn分別是串聯系統中n個部分的可靠度。

RS?e??St?R1?R2????????Rn =e??1te??2t??????e??nt =e?(?1??2????????n)t

?S??1??2????????n???i?1ni

由上式可見，系統總的故障率等于各串聯部件故障率之和。

20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。

輸入抖動容限是指光纖通信系統（或設備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統（或設備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復用器結構簡單、體積小、可靠性高

②不同容量的光纖系統以及不同性質的信號均可兼容傳輸

③提高光纖的頻帶利用率

④可更靈活地進行光纖通信組網 ⑤存在插入損耗和串光問題

22⑴傳輸媒質不同，WDM系統是光信號上的頻率分割，同軸系統是電信號上的頻率分割利用。

⑵在每個通路上，同軸電纜系統傳輸的是模擬信號4kHz語音信號，而WDM系統目前每個波長通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的數字信號系統。

23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(SRS)。

25在理論上，克爾效應能夠引起下面三種不同的非線性效應，即自相位調制(SPM)、交叉相位調制(XPM)和四波混頻(FWM)。

26直接調制：即直接對光源進行調制，通過控制半導體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內調制。傳統的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系統使用的LED或LD光源基本上采用的都是這種調制方式。直接調制方式的特點是，輸出功率正比于調制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規G.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5Gbit/s。

27由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。28 G.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規單模光纖其性能特點是：(1)在1310nm波長處的色散為零。

(2)在波長為1550nm附近衰減系數最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數，為17ps/(nm2km)。

(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區域，又可選在1550nm波長區域，它的最佳工作波長在1310nm區域。G.652光纖是當前使用最為廣泛的光纖。G.653 稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結構參數、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統。