光纖通信(朱宗玖)習題解答

1、第一章1 .簡述光纖通信的特點。答：(1)頻帶寬、信息容量大(2)損耗低、傳輸距離長(3)體積小、重量輕、便于敷設(4)抗干擾性好、保密性強、使用安全(5)材料資源豐富2 .簡述光纖通信系統(tǒng)中基本組成部分及其重要作用。答：基本組成部分：光纖通信系統(tǒng)是以光纖作為傳輸介質(zhì)、光波作為載波的通信系統(tǒng)。它主要由光發(fā)射機、光纖、光中繼器、光放大器、光接收機等組成，當然，一般系統(tǒng)中還包括一 些連接器、隔離器、波分復用器、耦合器等器件。重要作用：光發(fā)射機的作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并通過連接器將光信號注入光纖。光接收機的主要作用是將光纖傳輸過來的光信號轉(zhuǎn)換成發(fā)射端的電信號。光纖的作用是將光信號以盡可能小的衰

2、減及畸變傳輸?shù)綄Χ?。中繼器的作用是延長光信號的傳輸距離，分為光/電/光中繼器和光中繼器(或稱光放大器)兩種。3 .查閱相關(guān)資料，簡述當前光纖研究的一些最新技術(shù)。答：高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、光波技術(shù)。第二章全光網(wǎng)絡的優(yōu)點是什么？答：能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質(zhì)量好，開放性，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡的 動態(tài)結(jié)構(gòu)，可擴展性，結(jié)構(gòu)簡單，透明性，可靠性高，可維護性好1 .什么是單模光纖？什么是多模光纖？答：單模光纖是指只能傳輸基模 (HE ii),即只能傳輸一個最低模式的光纖，其它模式均被截止。多模光纖是指可以傳輸多種模式的光纖，即光纖傳輸?shù)氖且粋€模群。2 .光

3、纖和光纜的區(qū)別？答：光纖，即光導纖維，是一種傳輸光能波導全介質(zhì)，通常由纖芯和包層組成，利用光在玻 璃及塑料中的全反射原理而被用于光傳導工具。光纜由光導纖維和塑料保護套管及塑料外皮構(gòu)成，光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線路，即由光纖經(jīng)過一定的工藝而形成的線纜。3 光纖的導光原理是怎么樣的？答： 光進入光纖后由于外包層的折射率低于芯層的折射率，光在芯層中進行傳播，且損耗小。其中空氣的折射率為 no(no1),纖芯的折射率為ni,包層的折射率為n2,在空氣與纖芯端面形成的界面1上，入射角為。0,折射角為。在纖芯和包層形成的界面2上，

4、入射角為1,折射角為2。根據(jù)光的傳輸原理，我們知道光波在光纖中傳輸會出現(xiàn)臨界狀態(tài)、全反射狀態(tài)和部分光進入包層三種狀態(tài)?？傊?，利用纖芯與包層界面折射率(n 1 >n 2)的關(guān)系，當光線在空氣與纖芯界面上的入射角小于。0時，就會纖芯與包層界面上出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，光被封閉在纖芯中以“之”字形曲線向前傳輸，這時的入射角稱為接收角。4 什么是數(shù)值孔徑，其表達式是怎么樣的？答：接收角最大值60的正弦與n0的乘積，稱為光纖的數(shù)值孔徑，用 NA表示。NA n0 sin 0 sin 05 在損耗譜上有三個窗口指的是什么波長？答：(1)入0=0.85 即 短波長波段(2)入0=1.31 師 長波長波段(3)兀

5、=1.55 師 長波長 波段6 色散的定義是什么？用什么表示？其單位是什么？答：光脈沖在通過光纖傳播期間，其波形在時間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象就稱為色散。色散用色散系數(shù)來表示，單位為 ps/(nm km)。7 損耗的定義是什么？用什么表示？單位是什么？答： 光能在光纖中傳播時，會有一部分光能被光纖內(nèi)部吸收，有一部分光可能輻射到光纖的外部，從而使光能減少，進而產(chǎn)生損耗。損耗用光纖損耗系數(shù)a表示，單位為db/km8 色散和帶寬的關(guān)系。答： 色散將導致光脈沖在光纖中傳輸時的脈沖展寬，從而限制了信號的頻帶寬度，通信距離變短。9 光纖的制造有幾種方法？答： 光纖的制造工藝主要有原材料的提取、預制棒的熔煉、

6、預制棒的拉絲涂覆以及光纖成品的測試四道工序。其中，預制棒的熔煉方法很多，常見的方法有：外部汽相氧化法棒外汽相沉積法 (OVPO) 、改進的化學氣相沉積法(MCVD) 、氣相軸向沉積法(VPAD) 、等離子體激活化學氣相沉積法(PCVD) 。10 光纜的敷設有幾種方法？分別要注意什么？答：一般光纜線路的敷設要點(1) 敷設前按路由進行復測，對局部由于外界條件變化或其它原因影響光纜敷設的地方進行適當修正。(2) 施工方法：人工或機械。(3)光纜布放時及安裝后，其曲率半徑：布放時，光纜的曲率半徑不小于光纜外徑的 20倍；安裝后，光纜的曲率半徑不小于光纜外徑的10倍。(4) 光纜布放時及安裝后，其所受

7、張力、側(cè)壓力不超過前述光纜機械性能要求指標要求。(5)光纜的接續(xù)：采用專用接頭盒：光纜直埋或架空光纜接續(xù)時，接頭盒安排在人孔內(nèi)。架空光纜與直埋光纜接續(xù)時，接頭盒安排吊線上。光纖接續(xù)采用熔接法，一個中繼段內(nèi)，同一根光纖的接頭損耗的平均值w0.08dB/個。1. 架空光纜的敷設(1) 架空光纜在平地敷設光纜時，使用掛鉤吊掛，山地或陡坡敷設光纜，使用綁扎方式 敷設光纜。光纜接頭應選擇易于維護的直線桿位置，預留光纜用預留支架固定在電桿上。(2) 架空桿路的光纜每隔3-5 檔桿要求作U 型伸縮彎，大約每1 公里預留15 米。(3) 引上架空(墻壁)光纜用鍍鋅鋼管保護，管口用防火泥堵塞。(4) 空吊線與電

8、力線交叉處應增加三叉保護管保護，每端伸長不得小于1 米。(6) 近公路邊的電桿拉線應套包發(fā)光棒，長度為2 米。(7) 為防止吊線感應電流傷人，每處電桿拉線要求與吊線電氣連接，各拉線位應安裝拉 線式地線，要求吊線直接用襯環(huán)接續(xù)，在終端直接接地。2. 管道光纜的敷設(1) 按設計核對光纜占用的管孔位置，并將所用管孔清刷干凈。(2) 施工前對光纜進行單盤檢測。(3) 光纜布放時，采用一段牽引繩與光纜中間加強件相連，并用網(wǎng)套和膠帶與護套相固定。管道光纜、引繩與光纜中間加強件間用一個裝用牽引頭，不直接拉光纜外護套牽引。(4) 對于 2km 以上段長的光纜的布放，不能一次性從頭至尾放完，把光纜盤放在地段

9、的中間向兩頭牽引。(5) 施工時光纜彎曲半徑大于規(guī)定的彎曲半徑，光纜嚴禁嚴重彎曲導致打死扣。3. 直埋光纜的敷設(2) 直埋光纜與其它建筑物及地下管線的距離，滿足“電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)工程施工及驗收技術(shù)規(guī)定的要求。(3)光纜敷設在坡度大于 20度，坡長大于30度的斜坡地段采用“ S”形敷設。(4) 直埋光纜接頭按兩端進出線方式安裝，接頭盒上方鋪水泥蓋板保護。4. 水底光纜的敷設(1) 河床穩(wěn)定、流速較小但河面寬度大于150m 的一般河流或季節(jié)性河流，采用短期抗張強度為20000N 的鋼絲鎧裝光纜。(2) 河床不太穩(wěn)定，流速大于3m/s 或主要通航河道等，采用短期抗張強度為40000N的鋼絲鎧

10、裝光纜。(3) 河床不太穩(wěn)定、流速較小、河面不寬的河道(含通航)，預埋塑料子管采用直埋光纜過河。(4) 水底光纜避免在水中設置接頭。(5) 特大河流設置備用水底光纜，主、備用水底光纜采用連接器箱或分支接頭盒進行人工倒換。連接器箱應安裝在水線終端房或?qū)Ｓ萌肟變?nèi)。11 如何將兩根光纖熔接在一起？答： (1) 開剝光纜，并將光纜固定到接續(xù)盒內(nèi)。注意不要傷到束管, 開剝長度取0.8m 左右，用衛(wèi)生紙將油膏擦拭干凈,將光纜穿入接續(xù)盒,固定鋼絲時一定要壓緊,不能有松動。否則,有可能造成光纜打滾折斷纖芯。（2） 分纖將光纖穿過熱縮管。將不同束管，不同顏色的光纖分開，穿過熱縮管。剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w很脆弱，使用熱

11、縮管，可以保護光纖熔接頭。（3） 打開熔接機電源，采用預置的模式進行熔接，并在使用中和使用后及時去除熔接機中的灰塵，特別是夾具，各鏡面和V 型槽內(nèi)的粉塵和光纖碎末。CATV 使用的光纖有常規(guī)型單模光纖和色散位移單模光纖，工作波長也有1310nm 和 1550nm 兩種。所以，熔接前要根據(jù)系統(tǒng)使用的光纖和工作波長來選擇合適的熔接程序。如沒有特殊情況，一般都選用自動熔接程序。（4） 制作光纖端面。光纖端面制作的好壞將直接影響接續(xù)質(zhì)量，所以在熔接前一定要做好合格的端面。用專用的剝線鉗剝?nèi)ネ扛矊?，再用沾酒精的清潔棉在裸纖上擦拭幾次，用力要適度，然后用精密光纖切割刀切割光纖，對0.25mm（ 外涂層 ）

12、光纖，切割長度為8mm-16mm ，對 0.9mm（ 外涂層）光纖，切割長度只能是16mm 。（5） 放置光纖。將光纖放在熔接機的V 形槽中，小心壓上光纖壓板和光纖夾具，要根據(jù)光纖切割長度設置光纖在壓板中的位置，關(guān)上防風罩，即可自動完成熔接，只需11 秒。（6） 移出光纖用加熱爐加熱熱縮管。打開防風罩，把光纖從熔接機上取出，再將熱縮管放在裸纖中心，放到加熱爐中加熱。加熱器可使用20mm 微型熱縮套管和40mm 及 60mm一般熱縮套管，20mm 熱縮管需40 秒， 60mm 熱縮管為85 秒。（7） 盤纖固定。將接續(xù)好的光纖盤到光纖收容盤上，在盤纖時，盤圈的半徑越大，弧度越大， 整個線路的損耗

13、越小。所以一定要保持一定的半徑，使激光在纖芯里傳輸時，避免產(chǎn)生一些不必要的損耗。（8）密封和掛起。野外接續(xù)盒一定要密封好，防止進水。熔接盒進水后，由于光纖及光纖熔接點長期浸泡在水中，可能會先出現(xiàn)部分光纖衰減增加。套上不銹鋼掛鉤并掛在吊線上。至此，光纖熔接完成。第三章1. 光纖連接器的作用是什么？答：光纖連接器是光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連接的器件，它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統(tǒng)造成的影響減到最小，這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項性能。2. 目前常用的光

14、纖連接器有哪些類型？答：光纖連接器一般有兩類：即活動型光纖連接器和固定型光纖連接器。3. 光耦合器的作用是什么？答：在光纖通信系統(tǒng)中，光的合束和分束是經(jīng)常要考慮的，光纖耦合器（OC ）的出現(xiàn)使光信號的合束和分束變得十分方便。4. 什么是波分復用技術(shù)？答：波分復用技術(shù)（WDM ）是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束，沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時在一根光纖上傳輸多路信號，每一路信號都由某種特定波長的光來傳送，這就是一個波長信道。5. 簡述波分復用器的工作原理。答：答：光纖波分復用器（WDM ）的工作原理與OC 的工作原理是

15、一樣的，只是應該注意到上述結(jié)構(gòu)作為 WDM使用時，、兩端各輸入不同波長（頻率）的光信號，原方程變?yōu)?222Pi zPi0 coskiZP20 sink2Z我們可以通過選擇合適的kz、k?z使得coskiZ1、2sin k2Z 1 , 從而使漏口的輸出功率為 pi z pi 0 P2 0 , ki、k2所對應的光波長是 i 2 /ki、 2 2 /k2。從上式可以看出，波長為 i、 2的光 信號各自從 、兩端輸入時，在忽略插入損耗的情況下， 無衰減的耦合到端口 輸出； 反之，波長為i、 2的光信號從）端輸入時，在忽略插入損耗的情況下， 波長為i的光信 號將無衰減的耦合到端口 、波長為2的光信號將

16、無衰減的耦合到端口 ）輸出。6. 光隔離器的功能是什么？答：在光纖通信中，為了使光信號單向傳輸，往往需要用到光隔離器；此外，某些不連續(xù)處的反射會影響光發(fā)射機中激光器工作的穩(wěn)定性，這時也需要光隔離器。因此， 光隔離器的作用是使光可以單方向傳輸。7. 簡述光隔離器的組成及各部分的作用。答： 光隔離器，其由依次設置的入端光纖頭、隔離體、二個自聚焦透鏡及出端光纖頭構(gòu)成，隔離體由依次設置的位移型晶體、45 °法拉第旋轉(zhuǎn)片、半波片及位移型晶體固連構(gòu)成，二個位移型晶體的走離平面平行、走離量相同且走離方向相反。入端光纖頭與第一自聚焦透鏡的相向面平行，出端光纖頭與第二自聚焦透鏡的相向面平行，二個自聚焦

17、透鏡的光軸平行、焦距相同且相鄰焦面重合，入端光纖頭的內(nèi)端面與出端光纖頭的內(nèi)端面處于物像共軛位置上。8. 光衰減器有什么作用？答： 光衰減器是用于對光功率進行衰減的器件，它主要用于以下幾個方面：防止接收機達到飽和（使輸入光功率在接收機的動態(tài)范圍）、 在 WDM 系統(tǒng)中的多路復用前和摻鉺光纖放大器（EDFA） 前的各波長功率的平衡、光纖系統(tǒng)的指標測量、短距離通信系統(tǒng)的信號衰減以及系統(tǒng)試驗等場合。第四章1 .計算一個波長為i m的光子能量，分別對 iMHz和100MHz的無線電波做同樣的計算。答：由 E(ev)=i.2398 / ( m)得：i m 時，E=i.2398/i=i.2398ev， C

18、一一由 _ 和 E(ev) = 1.2398 / ( m)得：E=1.2398f/C ff=1MHz 時，E=1.2398 X 1 X 106/3 X 10 8 =0.00413evf=100MHz 時，E=1.2398 X 1 X 10 8 /3 X 108 =0.41327ev2 .粒子躍遷的方式有幾種？各有何特點？答：（1）受激吸收：在正常狀態(tài)下，電子處于低電能級E1,在入射光作用下，它會吸收光子的能量躍遷到高能級 E2上，這種躍遷稱為受激吸收。電子躍遷后，在低能級E1留下相同數(shù)目的空穴。（2）自發(fā)輻射：處于高能級 E2上的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用，也會自發(fā)地 躍遷到低能級 E

19、1上與空穴復合，釋放的能量轉(zhuǎn)為光子輻射出去，這種躍遷稱為自發(fā)輻射。 自發(fā)輻射的特點是：各個處于高能級的粒子都是自發(fā)的、獨立的進行躍遷，其輻射光子的頻率不相同，所以自發(fā)輻射的頻率范圍是很寬的。即使有些粒子在相同的能級間躍遷，頻率相同，但它們發(fā)射的方向和相位也是不同的。如普通的光、燈光等就是這種光，它們由不同頻率、不同方向、不同相位和不同偏振方向的光子組成，叫做非相干光。（3）受激輻射：處于高能級E2的電子，受到入射光的作用，被迫躍遷到低能級E1上與空穴復合，釋放的能量產(chǎn)生光輻射，產(chǎn)生兩個光子，這兩個光子不僅頻率相同，而且相位、 偏振方向、運動方向都相同，稱它們?yōu)槿庾?。這種躍遷稱為受激輻射。因

20、受激輻射而產(chǎn)生的光子與激發(fā)光子相疊加，可以使入射的光得到放大。固體激光器、液體激光器、氣體激光器以及半導體激光器都是利用受激輻射過程來產(chǎn)生激光。受激輻射是受激吸收的逆過程。3 .什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下可以實現(xiàn)光的放大？答：通常情況下，粒子具有正常能級分布，總是低能級上的粒子數(shù)比高能級的粒子數(shù)多。所 以光的受激吸收比受激輻射強，因此，光總是受到衰減。 要想獲得光的放大，必須使受激輻射強于受激吸收。也就是說使N2>N1,當光通過這種物質(zhì)時，會產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱為激活物質(zhì)。N2>N1的分布，和正常狀態(tài)（N1>N2）的分布相反，所以稱為粒子（電子）數(shù)反轉(zhuǎn) 分布。要想得到粒

21、子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，一般采用光激勵、放電激勵、化學激勵等方法，給物質(zhì)能 量，以求把低能級的粒子激發(fā)到高能級上去，這個過程叫泵浦（很多地方也稱抽運）。4 .半導體激光器（LD）有哪些特性？答：（1） P-I特性：當激光器注入電流增加時，受激發(fā)射量增加，一旦超過PN結(jié)中光的吸收損耗，激光器就開始振蕩，于是光輸出功率急劇增大，使激光器發(fā)生振蕩時的電流稱為閾值電流Ith,只有當注入電流等于或大于閾值，激光器才發(fā)射激光。（2）微分量子效率 d :激光器輸出光子數(shù)的增量與注入電子數(shù)的增量之比，定義為微分子效率，即：d -P" （-PL）?（） I /e I hf（ 3 ）光譜特性：光源譜線寬度是衡量器

22、件發(fā)光單色性的一個物理量。激光器發(fā)射光譜的寬度取決于激發(fā)的縱模數(shù)目，對于存在若干個縱模的光譜特性可畫出包絡線。其譜線寬度定義為輸出光功率峰值下降3dB 時的半功率點對應的寬度。對于高速率系統(tǒng)采用的單縱模激光器，則以光功率峰值下降20dB 時的功率點對應的寬度評定。（ 4）溫度特性：半導體激光器閾值電流隨溫度增加而加大。尤其是工作于波長波段的InGaAsP 激光器，閾值電流對溫度更敏感。5 . 比較半導體激光器（LD） 和發(fā)光二極管（LED） 的異同。答：區(qū)別：（1 ） LED 是利用注入有源區(qū)的載流子自發(fā)輻射復合發(fā)光，LD 是受激輻射復合發(fā)光結(jié)（2） LD 有光學諧振腔，使產(chǎn)生的光子在腔內(nèi)振蕩

23、放大，LED 沒有諧振腔。（3）LED 沒有閾值特性,光譜密度比LD 高幾個數(shù)量級, LED 輸出光功率小,發(fā)散角大。相同： LED 的結(jié)構(gòu)和LD 相似，大多是采用雙異質(zhì)結(jié)（DH） 芯片，把有源層夾在P 型和N 型限制層中間。6 . 光源的調(diào)制方式有哪些？答： 從光源和調(diào)制器的關(guān)系來看，可分為直接調(diào)制和間接調(diào)制兩種。直接調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制；間接調(diào)制分為電光效應光調(diào)制、磁光效應光調(diào)制和聲光效應調(diào)制。7 . 為何激光二極管比發(fā)光二極管的發(fā)光功率大？答：發(fā)光二極管（LED） 的工作原理與激光器（LD） 有所不同，LD 發(fā)射的是受激輻射光，LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光。LED 的結(jié)構(gòu)和LD 相似，

24、大多是采用雙異質(zhì)結(jié)（DH） 芯片，把有源層夾在 P 型和 N 型限制層中間，不同的是LED 不需要光學諧振腔，沒有閾值。發(fā)光二極管有兩種類型；一類是正面發(fā)光型LED ，另一類是側(cè)面發(fā)光型LED ，和正面發(fā)光型LED 相比，側(cè)面發(fā)光型LED 驅(qū)動電流較大，輸出光功率較小，但由于光束輻射角較小，與光纖的耦合效率較高，因而入纖光功率比正面發(fā)光型LED 大。8 . 激光二極管作為光源進行調(diào)制的時候可能會發(fā)生哪些效應？如何降低或者消除？答：（1 ）電光延遲和張弛振蕩現(xiàn)象：電光延遲要產(chǎn)生碼型效應，用適當?shù)摹斑^調(diào)制”補償方法， 可以消除碼型效應。當最高調(diào)制頻率接近張弛振蕩頻率時，波形失真嚴重，會使光接收機在

25、抽樣判決時增加誤碼率，因此實際使用的最高調(diào)制頻率應低于張弛振蕩頻率。（ 2 ）自脈動現(xiàn)象：自脈動現(xiàn)象是激光器內(nèi)部不均勻增益或不均勻吸收產(chǎn)生的，往往和LD 的 P-I 曲線的非線性有關(guān)，自脈動發(fā)生的區(qū)域和P-I 曲線扭折區(qū)域相對應，因此在選擇激光器時應特別注意。9 . 光發(fā)射機主要由哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：主要有光源和電路兩部分。光源是實現(xiàn)電/ 光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在很大程度上決定著光發(fā)射機的性能。電路的設計應以光源為依據(jù)，使輸出光信號準確反映輸入電信號。直接光強調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機主要電路有調(diào)制電路、控制電路和線路編碼電路，采用激光器作光源時，還有偏置電路。線路編碼之所以必要，

26、是因為電端機輸出的數(shù)字信號是適合電纜傳輸?shù)碾p極 性碼，而光源不能發(fā)射負脈沖，所以要變換為適合于光纖傳輸?shù)膯螛O性碼。10 .為了保證激光器的正常工作，需要增加什么電路？其工作原理是怎樣的？答：偏置電路，對激光器應施加足夠的偏置電流，以便控制在較高速率調(diào)制下可能出現(xiàn)的張弛振蕩，保證正常工作。11 .在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，選擇碼型時應考慮哪幾個因素？答：數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的主要要求是保證傳輸?shù)耐该餍?，具體要求有：(1)能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分量，這樣就可以減小基線漂移，提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾，有利于提高光接收機的靈敏度。(2)能給光接收機提供足夠的定時信息。因而應盡

27、可能減少連“1 ”碼和連“ 0”碼的數(shù)目，使“ 1”碼和“ 0”碼的分布均勻，保證定時信息豐富。(3)能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼監(jiān)測和公務通信。但對高速光纖通信系統(tǒng)，應適當減少冗余碼，以免占用過大的帶寬。第五章1 .光檢測器有哪些類型？各有何特點？答：光電二極管(PIN)和雪崩光電二極管(APD)2 .光檢測器有哪些噪聲？答：信號電流和暗電流產(chǎn)生的散粒噪聲和由負載電阻和后繼放大器輸入電阻產(chǎn)生的熱噪聲3 . 一個GaAsPIN光電二極管平均每三個入射光子，產(chǎn)生一個電子-空穴對。假設所有的電子都被收集，那么(1)計算該器件的量子效率；(2)當在0.8 m波段，接收功率是10-7 W時，

28、計算平均輸出光電流；(3)計算這個光電二極管的長波長截止點c(超過此波長光電二極管將不工作)。答：(1)該器件的量子效率為 1/3 。(2)由 1PzeP / h 得到 I p 22nA。GaAsPIN 的禁帶寬度 Eg=1.424eV ,則截止波長為1.24Eg0.87 m.4 .為什么光接收機的前置放大器多采用跨阻型？答：改善帶寬特性和動態(tài)范圍，并具有良好的噪聲特性。5 .在數(shù)字光接收機中，設置均衡濾波電路的目的是什么？答：對經(jīng)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變 （失真）的電信號進行補償，使輸出信號 的波形適合于判決（一般用具有升余弦譜的碼元脈沖波形），以消除碼間干擾，減小誤碼率。6

29、.在數(shù)字光接收機中，為什么要設置AGC電路？答：使輸入光信號在一定范圍內(nèi)變化時，輸出電信號保持恒定，AGC和主放大器決定著光接收機的動態(tài)范圍。7 .光接收機的兩個主要的性能指標是什么？答：誤碼率和靈敏度。第六章1. 對于遠距離光信號傳輸，有什么方法可以補償光功率的減少？答：在大容量、遠距離光纖通信系統(tǒng)中，每隔一段距離設置一個中繼器，經(jīng)放大和定時再生恢復原來數(shù)字電信號，再對光源進行驅(qū)動，產(chǎn)生光信號送入光纖繼續(xù)傳輸。2. 光放大器包括哪些種類？各有何特點？答：（1）摻餌光纖放大器：工作在 1.55 m 窗口的損耗系數(shù)較 1.31師 窗口的低，僅 0.2dB/km 。噪聲低、增益曲線好、放大器帶寬大

30、，與波分復用（WDM）系統(tǒng)兼容，泵浦效率高，工作性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，在現(xiàn)代長途高速光通信系統(tǒng)中備受青睞。（2）摻錯光纖放大器：工作在 1.31 g波段，已敷設的光纖90%都工作在這一窗口，對 現(xiàn)有通信線路的升級和擴容有重要的意義。目前已經(jīng)研制出低噪聲、 高增益的PDFA，但是,它的泵浦效率不高，工作性能不穩(wěn)定，增益對溫度敏感，離實用還有一段距離。（3）非線性OFA:利用光纖的非線性實現(xiàn)對信號光放大的一種激光放大器。當光纖中光功率密度達到一定閾值時，將產(chǎn)生受激拉曼散射 （SRS）或受激布里淵散射（SBS）,形成對信 號光的相干放大。（4）半導體激光放大器：結(jié)構(gòu)大體上與激光二極管相同。如果在法布里-珀羅腔兩個端面鍍反射率合適的介質(zhì)膜就形成了F-P 型 LD 光放大，又叫駐波型光放大；如果在兩端面根本不鍍介質(zhì)膜或者增透膜則形成行波型光放大。半導體激光器指的是前者，而半導體光放大器指的是后者。3. 光放大器級聯(lián)后，對光信號傳輸有何影響？如何解決？答