参考答案:
【问题1】
（1）频率（或波长）
（2）展宽
（3）模式
（4）波长
（5）材料
（6）波导
（7）色散位移
【问题2】
（1）受激散射
（2）受激拉曼散射
（3）受激布里渊散射
【问题3】
（1）×
（2）×
（3）√
（4）×
（5）×
详细解析:
【问题1】
（1）~（6）
光信号在光纤中传输时幅度会因损耗而减小，波形亦会发生愈来愈大的失真，从而限制了光纤的最高信息传输速率，这是由光纤的色散引起的。
由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。由于光源并非绝对纯色，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同也会产生色散。
在光纤传输理论中将色散分为模式色散和波长色散。
1.模式色散
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。
传播最快和最慢的两条光线分别是沿轴心传播的光线和以临界角入射的光线，两者到达终端的时间差引起色散。
2.波长色散
单模光纤中不存在模式色散，但存在波长色散。所谓波长色散是由于光源发出的光脉冲不可能是单色光（而且光波上调制的信号存在一定的带宽），这些不同波长或频率成分的光信号在光纤中传播时由于速度不同引起的光脉冲的展宽现象称为波长色散。
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。
•材料色散
由于光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，使得光信号各频率的群速度不同引起传输时延差的现象，称为材料色散。材料色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的线谱宽度。
•波导色散
波导色散是由于光纤中模式的传播常数是频率的函数而引起的。它不仅与光源的谱宽有关还与光纤的结构参数有关。对于普通的单模光纤，波导色散相对于材料色散较小，且始终为负。
常用色散系数来衡量色散的大小，单位是ps/（nm•km），可解读为单位谱线下传播单位长度光纤所造成的色散。色散系数可以是正数，也可以是负数。在光纤中，波长越长的光波起传播速度越慢，此时的色散系数为正值，反之为负值。
色散对光纤通信尤其是高比特率光纤通信系统的传输有不利的影响，可通过一定的措施来设法降低或补偿。如采用色散补偿光纤（DCF）或色散补偿器（如光纤光栅FG）等。
（7）
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。
【问题2】
在光场较弱的情况下，光纤的各种特征参数随光场强弱变化很小，这时光纤对光场来讲是一种线性介质。光源性能的提高、DWDM系统和光放大器的采用，使得光纤的入纤功率可能很高，此时光纤的各种特征参数随光场强度而显著变化，从而引起光纤的非线性效应。
单模光纤的非线性效应分为受激散射效应和非线性折射率效应。
1.受激散射
受激散射效应包括受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）和受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering，SBS）。
（1）受激拉曼散射
SRS是光纤介质中的分子振动对入射光的相互作用，从而使入射光产生散射。
当一个强光信号输入光纤后，在光纤中会引发分子共振，产生拉曼非线性效应。此时这些分子振动调制光信号后产生了新的光频。设入射光频率为ωp，光纤介质分子振动频率为ωv，则散射光频率为ωas＝ωp－ωv和ωas＝ωp＋ωv。频率为ωa的散射光叫斯托克斯波，频率为ωas的散射光叫反斯托克斯波。在室温下，大部分新产生光波的频率都处于光载波的低频区，换言之波长比入射光变长。SRS只有在入射光强超过阈值后才能发生，且散射光具有激光辐射同样的特点，通过谐振放大可以构成拉曼激光器。
在WDM系统中，SRS限制了通路数。
（2）受激布里渊散射
SBS是一种由光纤中的光信号和声波之间的相互作用所引起的非线性现象。
当一个窄宽、高功率信号沿光纤传输时，将产生一个与输入光信号同向的声波，此声波波长为光波长的一半，且以声速传输。这里也可以用上述的斯托克斯波描述变化后的波频率。
SBS和SRS的物理过程类似，都是一个光子散射后成为一个能量较低的光子，其能量差以声子（Phonon）的形式出现。区别在于SRS是和介质光学性质有关，频率较高的声子参与散射；而SBS是和介质宏观弹性性质有关，频率较低的声子参与散射。两种散射都使入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制，只有在低功率时功率损耗可以忽略。在高功率时，SRS和SBS都将导致大的光损耗。当入射光功率超过一定阀值时，两种散射的光强都随入射光功率而成指数增加。与SRS不同，SBS增益最大的方向与入射光传播方向相反，是一种背向散射。
类似SRS，利用SBS可构成光纤布里渊放大器。
2.非线性折射率效应
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）。
【问题3】
（1）
根据光纤中传输模式数目分为多模光纤和单模光纤。光纤中传输模式的数目与光的波长、光纤的结构（如纤芯直径）、光纤的纤芯和包层的折射率分布有关。为了表示光纤中存在模式的数目，引入归一化频率参数（V），其定义为：
（6-5）
式中，λ为光纤中电磁波的工作波长；a为光纤的纤芯半径；n1为纤芯的折射率；为包层n2的折射率。
多模阶跃光纤是早期的产品，结构简单、工艺易于实现，目前已被多模渐变光纤取代。ITU-T规定G.651为多模渐变光纤国际标准，对其物理尺寸等主要参数作了严格的规定。
（2）
如下图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。
根据光纤的光功率损耗，同时考虑到光源、光检测器和包括光纤在内的光器件的使用，目前光纤应用的光谱范围如下表所示。光纤的第1低损耗窗口位于850nm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1550nm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。习惯上将1528～1545nm段称为蓝波段。其他波段目前并不常用，比如表中没有给出的1350～1450nm段称为红波段。在第8章介绍CWDM技术时，光谱的S波段被划分为更细致的标记方式，但是C、L波段两边基本一致。
（3）、（4）
强度调制-直接检波（Intensity Modulation-Direct Detection，IM-DD）是光纤通信系统常用的一种调制/检波方式，下图所示为IM-DD方式的基本系统结构图，它包括PCM（Pulse Code Modulation，脉冲编码调制）端机，输入接口，光发送机，光纤线路，光中继器，光接收机，输出接口等。若用户输入的电信号是模拟信号，则需要在PCM端机中被转换为数字信号（A/D转换），完成PCM编码，并按时分复用的方式复接。
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。
（5）
考虑到对现有主要业务网络的兼容性，可预见的业务的拓展，建设资源的有效利用，以及企业发展战略的连续性，为了清晰地分析和规划网络，现在本地网建设和规划中按照核心层、汇聚层、接入层来考虑。
本地网建设牵涉的局站数量众多，各个局站的作用各不相同，业务的流量、流向也不相同，具体项目实施时，可以根据城市大小、节点多少决定分多少个层面。例如对于业务量较小的地区，核心层和汇聚层可以认为是一个层面，整个网络先期按核心层、接入层二层规划建设，待业务量和节点数量达到一定程度，再将核心层分裂为核心层和汇聚层。对于大型城市，可以按三个层面进行考虑。
汇聚层介于核心层与接入层之间，对接入层上传的业务进行收容、整合，并向核心层节点进行转接传送。汇聚层完成多业务颗粒的分区汇聚、传送和调度，汇聚层节点可以扩展核心层设备的端口密度、端口种类和处理能力，扩大核心层网络的业务覆盖范围并能够解决接入节点到核心节点之间的光纤资源紧张的问题。
一些城区业务节点数量较多，而且随着数据业务的发展，PoP点的数量也在急剧增加，如果都将这些节点直接接到中心局，势必组网复杂，而且不易管理。因此，根据各种业务接入点分布的情况，挑选部分机房条件好、业务发展潜力大、辐射其他节点组网方便的节点，作为其他节点的业务汇聚点，完成分区域汇聚的功能，也即汇聚层。从县、区中心局业务特点来看，也属于汇聚层面，为了和城区汇聚节点区别，可以称作汇聚层的骨干节点，汇聚节点的数量根据传输节点的数量和将来的发展规划确定。