光纖通信西電第二版課后習(xí)題答案

1、11光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長；無串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原材料來源豐富，潛在價格低廉等。缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長時間的檢驗等。2光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、

2、光接收機(jī)和光纖鏈路。光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓—電流驅(qū)動電路和光源組件組成。光源組件包括光源、光源—光纖耦合器和一段光纖（尾纖或光纖跳線）組成。模擬或數(shù)字電接的作用是實現(xiàn)口阻抗匹配和信號電平匹配（限制輸入信號的振幅）作用。光源是LED或LD，這兩種二極管的光功率與驅(qū)動電流成正比。電壓—電流驅(qū)動電路是輸入電路與光源間的電接口，用來將輸入信號的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動光源。光源—光纖耦合器的作用是把光源發(fā)出的光耦合到光纖或光纜中。光接收機(jī)

3、由光檢測器組件、放大電路和模擬或數(shù)字電接口組成。光檢測器組件包括一段光纖（尾纖或光纖跳線）、光纖—光檢波器耦合器、光檢測器和電流—電壓轉(zhuǎn)換器。光檢測器將光信號轉(zhuǎn)化為電流信號。常用的器件有PIN和APD。然后再通過電流—電壓轉(zhuǎn)換器，變成電壓信號輸出。模擬或數(shù)字電接口對輸出電路其阻抗匹配和信號電平匹配作用。光纖鏈路由光纖光纜、光纖連接器、光纜終端盒、光纜線路盒和中繼器等組成。光纖光纜由石英或塑料光纖、金屬包層和外套管組成。光纜線路盒：光纜生

4、產(chǎn)廠家生產(chǎn)的光纜一般為2km一盤，因而，如果光發(fā)送與光接收之間的距離超多2km時，每隔2km將需要用光纜線路盒把光纜連接起來。光纜終端盒：主要用于將光纜從戶外（或戶內(nèi)）引入到戶內(nèi)（或戶外），將光纜中的光纖從光纜中分出來，一般放置在光設(shè)備機(jī)房內(nèi)。光纖連接器：主要用于將光發(fā)送機(jī)（或光接收機(jī)）與光纜終端盒分出來的光纖連接起來，即連接光纖跳線與光纜中的光纖。6簡述簡述WDMWDM的概念。的概念。答：波分復(fù)用的基本思想是將工作波長略微不同、各自攜

5、帶了不同信息的多個光源發(fā)出的光信號，一起注入到同一根光纖中進(jìn)行傳輸。3弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為，，試計算，試計算11.5n?21.45n?（1）纖芯和包層的相對折射率）纖芯和包層的相對折射率；?（2）光纖的數(shù)值孔徑）光纖的數(shù)值孔徑。NA解：階躍光纖纖芯和包層的相對折射率差為2212210.032nnn????光纖的數(shù)值孔徑為22120.38NAnn???5一根數(shù)值孔徑為一根數(shù)值孔徑為0.200

6、.20的階躍折射率多模光纖在的階躍折射率多模光纖在850nm850nm波長上可以支持波長上可以支持10001000個左右的傳播模式。試個左右的傳播模式。試問：問：（1）其纖芯直徑為多少？）其纖芯直徑為多少？（2）在）在1310nm1310nm波長上可以支持多少個模？波長上可以支持多少個模？（3）在）在1550nm1550nm波長上可以支持多少個模波長上可以支持多少個模解：（1）由，得到纖芯直徑為221121122VannaNA?????

7、???111120.85200030.272220.20MVaNANA???????????3答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是指高能級粒子布居數(shù)大于低能級的粒子布居數(shù)。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)（叫激活介質(zhì)）可實現(xiàn)光放大。6什么是激光器的閾值條件？什么是激光器的閾值條件？答：閾值增益為1211ln2thGLrr???其中是介質(zhì)的損耗系數(shù)，分別是諧振腔反射鏡的反射系數(shù)。當(dāng)激光器的增益時，才能有激?12rrthGG?光放出。（詳細(xì)推導(dǎo)請看補(bǔ)充題1、2）9

8、一個一個GaAsPINGaAsPIN光電二極管平均每三個入射光子產(chǎn)生一個電子空穴對。假設(shè)所以的電子都被收集，那么光電二極管平均每三個入射光子產(chǎn)生一個電子空穴對。假設(shè)所以的電子都被收集，那么（1）計算該器件的量子效率；）計算該器件的量子效率；（2）在）在波段接收功率是波段接收功率是，計算平均是輸出光電流；，計算平均是輸出光電流；0.8m?710W?（3）計算波長，當(dāng)這個光電二極管超過此波長時將停止工作，即長波長截止點(diǎn)）計算波長，當(dāng)這個光電

9、二極管超過此波長時將停止工作，即長波長截止點(diǎn)。c?解：（1）量子效率為130.33???（2）由量子效率得到ppininIeIhvPhvPe????82.21022ppininIeeIPAnAPhvhc????????（3）GaAsPIN的禁帶寬度為，則截止波長為1.424gEeV?1.241.24()0.871.424gmmE??????1010什么是雪崩增益效應(yīng)？什么是雪崩增益效應(yīng)？答：一次光生載流子穿過一個具有非常高的電場高場區(qū)。

10、在這個高場區(qū)，光生電子－空穴可以獲得很高的能量。他們高速碰撞在價帶上的電子，使之電離，從而激發(fā)出新的電子－空穴對。新產(chǎn)生的的載流子同樣由電場加速，并獲得足夠的能量，從而導(dǎo)致更多的碰撞電離產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫雪崩效應(yīng)。1212光檢測過程中都有哪些噪聲？光檢測過程中都有哪些噪聲？答：量子噪聲，暗電流噪聲，漏電流噪聲和熱噪聲。補(bǔ)充題補(bǔ)充題1一束光在介質(zhì)中傳播時，其光強(qiáng)一束光在介質(zhì)中傳播時，其光強(qiáng)隨傳播距離隨傳播距離的變化通常表示為的變化通常表示為

11、，其中，其中為初為初Iz()0GzIIe???0I始光強(qiáng)，始光強(qiáng)，為光強(qiáng)增益系數(shù)，為光強(qiáng)增益系數(shù)，為光強(qiáng)損耗系數(shù)。試推到這個式子，并說明此式成立條件。為光強(qiáng)損耗系數(shù)。試推到這個式子，并說明此式成立條件。G?解：設(shè)光束通過厚度為的一層介質(zhì)時，其光強(qiáng)由變?yōu)?，在光放大時，可寫成dzIIdI?0dI?，即，若為常數(shù)，則積分得到；dIGIdz?dIIGdz?G0GzIIe?在衰減時，，可寫成，即，若為常數(shù)，則積分得到；0dI?dIIdz???dI