《現(xiàn)代光纖通信技術(shù)》第二版課后題答案

1、第三章3. 如果徼光器在X=0.5Mm ±工作，輸岀1W的連續(xù)功率，試計算每秒從激活物質(zhì)的髙能級 躍遷到低能級的粒子數(shù)。解：在入=05艸 上岀射的光于的能量為：E=Av = A-=39.78xio-20焦耳2輸岀功率1W=1J/S,即每秒輸岀的能量為1J,貝恍子數(shù)為1/39.78幻0-20=2 5130X10"那么每秒從激活物質(zhì)的高能級躍遷到低能級的粒子數(shù)等于出射光子數(shù)的一半，即 1.2569*10”4. 光與物質(zhì)間的互作用過程有哪些？解：在介質(zhì)材料中存在著受激吸收，自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射等三種光與物質(zhì)的相互作用過程。5. 什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實現(xiàn)光放大？解：粒子數(shù)反

2、轉(zhuǎn)是高能級上的粒子數(shù)量大于低能級上的粒子數(shù)的狀態(tài)，是一種非平衡狀態(tài)。實現(xiàn)光放大的條件是粒于數(shù)反轉(zhuǎn)、光學腔、増益介質(zhì)。6. 什么是激光器的閾值條件。解：當注入電流較小時，激活區(qū)不能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，自發(fā)發(fā)射占主導地位，激光器發(fā) 射普通的熒光。隨注入電流量的增加，激活區(qū)里實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，受激輻射占主導地位， 但當注入電流小于閾值電流時，諧振腔內(nèi)的增益還不足以克服損耗如介質(zhì)的吸收.鏡面反射 不完全等引起的諧振腔的確損耗，不能在腔內(nèi)建立起振蕩，激光器只發(fā)射較強熒光。只有當 注電流大于閾值電流時，才能產(chǎn)生功率很強的激光。9. 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(shè)所有的

3、電 子都被收集。a試計算該器件的量子效率；b當在08呵波段接收功率是10 7W時，計算平均輸出光電流；c計算波長，當這個光電二極管超過此波長時將停止工作，即長波長截止點人。光生并被收集的自由EHP的數(shù)量入射光子的數(shù)量=1/3=333%b、由R = ° (A/W )和人=""(4/爐)可得到 比加b二巴、佶=P!y 乎"=0 215x 10" AhrheC、hfc =竺込 而© =L 424 eV,則波長截止點Xc=hc/£g =087p m10-什么是雪崩增益效應(yīng)？解：光生載流子穿過一個具有非常髙的電場的髙場區(qū)。在這個高場區(qū)

4、，光生電子或空穴可以 獲得很髙的能量，因此它們高速碰撞在價帶的電子上使之產(chǎn)生電離，從而激發(fā)出新的電子一 空穴對，這種載流子倍增的機理稱為碰撞電離。新產(chǎn)生的載流子同樣由電場加速，并獲得足 夠的能量從而導致更多的碰撞電離產(chǎn)生，這種現(xiàn)象就是所謂的雪崩效應(yīng)。11設(shè)PIN光電二極管的量子效率為80%,計算在1.3和1.55im波長時的響應(yīng)度，說明為 什么在1.55pm光電二極管比較靈敏。解R亠二泌hv he在1.3和1.55處的響應(yīng)度分別為0.838A/W, 0.999 A/W波長越長，頻率越低，光子能量越低，對于同等的入射光功率則光子數(shù)量就越多，則 電子空穴對也就越多，那么光生電流也就越大。3. 個E

5、DFA功率放大器，波長為1542nm的輸入信號功率為2dBm,得到的輸岀功率為 P0U1=27dBm,求放大器的增益。解：放大器在1542nm處的增益為lOlog (PRR丿=11.3dB.第八章2x請畫出SDH的幀結(jié)構(gòu)圖，簡述各部分的作用。解：STM-N幀結(jié)構(gòu)圖如下圖。幀結(jié)構(gòu)由信息凈負荷（Payload.含通道開銷POH）、段開銷（SOH）和管理單元指針（AU-PTR）三個主要區(qū)域組成。幀一幀（9X270XN字節(jié)一幀4RSOHAUPTRSTM-N凈負荷MSOH（含 POH ）9傳輸方向9XN 列 261XN凈負荷區(qū)存放的是有效的傳輸信息，其中還含有少量用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的 通道開銷

6、字節(jié)（POH）, POH被視為凈負荷的一部分。段開銷是為了保證信息凈負荷正常靈活的傳送所必須附加的字節(jié)。主要提供用于網(wǎng)絡(luò)的 運行、管理.維護以及指配（OAM&P）功能的字節(jié)。段開銷包括再生段開銷（RSOH）和 復用段開銷（RSOH）。管理單元指針（AUPTR）是用來指示信息凈負荷第一個字節(jié)在幀內(nèi)的準確位置，以便在收端正確分離信息凈負荷。1. 光通信的優(yōu)缺點各是什么？答：優(yōu)點有：通信容量大；傳輸距離長；抗電磁干擾；抗噪聲干擾；適應(yīng)環(huán)境；重量輕、安 全、易敷設(shè)；保密；壽命長。缺點：接口昂貴；強度差；不能傳送電力；需要專用的工具、設(shè)備以及培訓；未經(jīng)受長 時間的檢驗。2. 光通信系統(tǒng)宙哪幾部分組成，各部分功能是什么？答：通信鏈路中最基本的三個組成部分是光發(fā)射機、光接收機和光纖鏈路。各部分的功能參見1.3節(jié)。5.簡述未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)。答：未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢為全光網(wǎng)，關(guān)鍵技術(shù)為多波長傳籀和波長交換技術(shù)。思考題1、SDH幀結(jié)構(gòu)中信息凈負荷區(qū)城傳送的都是有 效負荷。()渤2、SDH的幀結(jié)構(gòu)是一種()狀結(jié)構(gòu)，幀頻為毎秒( 丿幀。STM-1-幀共有( 丿