《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(jì)算每秒從激活物質(zhì)的髙能級(jí) 躍遷到低能級(jí)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(jí)躍遷到低能級(jí)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(guò)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(guò)程。5. 什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實(shí)現(xiàn)光放大？解：粒子數(shù)反

2、轉(zhuǎn)是高能級(jí)上的粒子數(shù)量大于低能級(jí)上的粒子數(shù)的狀態(tài)，是一種非平衡狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)光放大的條件是粒于數(shù)反轉(zhuǎn)、光學(xué)腔、増益介質(zhì)。6. 什么是激光器的閾值條件。解：當(dāng)注入電流較小時(shí)，激活區(qū)不能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，自發(fā)發(fā)射占主導(dǎo)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(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，受激輻射占主導(dǎo)地位， 但當(dāng)注入電流小于閾值電流時(shí)，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(qiáng)熒光。只有當(dāng) 注電流大于閾值電流時(shí)，才能產(chǎn)生功率很強(qiáng)的激光。9. 一個(gè)GaAsPIN光電二極管平均每三個(gè)入射光子，產(chǎn)生一個(gè)電子空穴對(duì)。假設(shè)所有的

3、電 子都被收集。a試計(jì)算該器件的量子效率；b當(dāng)在08呵波段接收功率是10 7W時(shí)，計(jì)算平均輸出光電流；c計(jì)算波長(zhǎng)，當(dāng)這個(gè)光電二極管超過(guò)此波長(zhǎng)時(shí)將停止工作，即長(zhǎng)波長(zhǎng)截止點(diǎn)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(zhǎng)截止點(diǎn)Xc=hc/£g =087p m10-什么是雪崩增益效應(yīng)？解：光生載流子穿過(guò)一個(gè)具有非常髙的電場(chǎng)的髙場(chǎng)區(qū)。在這個(gè)高場(chǎng)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(jià)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(duì)，這種載流子倍增的機(jī)理稱為碰撞電離。新產(chǎn)生的載流子同樣由電場(chǎng)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(jì)算在1.3和1.55im波長(zhǎng)時(shí)的響應(yīng)度，說(shuō)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(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低，光子能量越低，對(duì)于同等的入射光功率則光子數(shù)量就越多，則 電子空穴對(duì)也就越多，那么光生電流也就越大。3. 個(gè)E

5、DFA功率放大器，波長(zhǎng)為1542nm的輸入信號(hào)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(qǐng)畫出SDH的幀結(jié)構(gòu)圖，簡(jiǎn)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(fù)荷（Payload.含通道開(kāi)銷POH）、段開(kāi)銷（SOH）和管理單元指針（AU-PTR）三個(gè)主要區(qū)域組成。幀一幀（9X270XN字節(jié)一幀4RSOHAUPTRSTM-N凈負(fù)荷MSOH（含 POH ）9傳輸方向9XN 列 261XN凈負(fù)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(kāi)銷

6、字節(jié)（POH）, POH被視為凈負(fù)荷的一部分。段開(kāi)銷是為了保證信息凈負(fù)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(yùn)行、管理.維護(hù)以及指配（OAM&P）功能的字節(jié)。段開(kāi)銷包括再生段開(kāi)銷（RSOH）和 復(fù)用段開(kāi)銷（RSOH）。管理單元指針（AUPTR）是用來(lái)指示信息凈負(fù)荷第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在收端正確分離信息凈負(fù)荷。1. 光通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？答：優(yōu)點(diǎn)有：通信容量大；傳輸距離長(zhǎng)；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(zhǎng)。缺點(diǎn)：接口昂貴；強(qiáng)度差；不能傳送電力；需要專用的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)；未經(jīng)受長(zhǎng) 時(shí)間的檢驗(yàn)。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(gè)組成部分是光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。各部分的功能參見(jiàn)1.3節(jié)。5.簡(jiǎn)述未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)。答：未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)為全光網(wǎng)，關(guān)鍵技術(shù)為多波長(zhǎng)傳籀和波長(zhǎng)交換技術(shù)。思考題1、SDH幀結(jié)構(gòu)中信息凈負(fù)荷區(qū)城傳送的都是有 效負(fù)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