光纤通信期末习题讲解和分析
光纤通信期末考试题及答案
光纤通信期末考试题及答案一、填空题（每空1分，共30分）（1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n 之间的关系：v=c/n 。
（2）光由折射率为n的光密媒质向折射率为n的光疏媒质传播时(n> n)，全2121反射临界角的正弦为sinθ= n2/n1 。
IC（3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是μm、和。
（4）在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
（5）色散的常用单位是ps/(km*nm) ，光纤的中文名称是标准单模光纤，它的0色散点在微米附近。
（6）光子的能量与其频率的关系为:E = hf 。
原子中电子因受P激辐射发生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的，是指发射光子和感应光子不仅__频率______ _相同、相位相同，而且偏振和传输方向都相同。
（7）光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由缆芯、护层和加强芯组成。
（8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分_____固定___ 衰减器和_可变_____ _衰减器两种。
（9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有光电型和全光型。
（10）光电检测器的噪声主要包括暗电流、量子、热噪声和放大器噪声等。
（11）光与物质作用时有受激吸收、自发辐射和受激辐射三个物理过程。
（12）WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长，优先选用的波长为。
（13）SDH中，当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整，利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特是作为信息比特，还是填充比特。
（14）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流升高，输出光功率会减小。
（15）WDM系统可以分为集成式系统和开放式系统两大类，其中开放式系统要求终端具有标准的光波长和满足长距离传输的光源。
（16）对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是：c-12 、C3和c-4 。
光纤通信期末考试题及参考答案分析
一、填空:1、1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家 ______ 首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。
2、光纤传输是以______ 作为信号载体，以_____ 作为传输媒质的传输方式。
3、光纤通常由____ 、_____和______ 三部分组成的。
4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为 _______ 和____ 。
5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。
6、光纤通信的最低损耗波长是零色散波长是。
7、数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为。
8阶跃光纤的相对折射率差公式为________9、光纤通信中常用的低损耗窗口为______ 、1310 nm _____ 。
10、V是光纤中的重要结构参量，称为归一化频率，其定义式为。
11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式，称为基模或主模。
12、阶跃折射率光纤单模传输条件为： _____ 。
13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程，分别为______ 、____ 和受激吸收。
14、光纤通信中最常用的光源为__和 ________ 3—15、光调制可分为和两大类。
16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。
17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。
18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块，其标准速率为：______ 。
19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种：统计设计法和。
20、光纤通信是以_____ 为载频，以 _____ 为传输介质的通信方式。
21、光纤单模传输时，其归一化频率应小于等于 _____ 。
22. __________________________________________ 数值孔径表示光纤的集光能力，其公式为：_______________________________ 。
23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种______ 分布形式。
光纤习题详解(word)
2Chap.1 No.1 光纤通信有哪些优点？●参见1.2.1。
3Chap.1 No.2比较五代光纤通信系统的主要特点与差别。
●参见1.1，注意各代系统在传输容量和关键技术上的区别。
4Chap.1 No.3为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种。
●参见1.3.2，由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗－波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm三个低损耗区。
为此光纤通信系统的工作波长只能是选择在这三个波长窗口。
5Chap.2 No.1 光纤产生衰减的原因是什么？衰减对通信有什么影响？……则该光纤的衰减系数α为多少？●光纤产生衰减的原因包括吸收、散射和辐射。
衰减会导致信号功率损失，造成接收困难。
●α (1550nm)＝10lg(Pin/Pout)/L=10lg(4/3)/5≈0.25dB/km6Chap.2 No.2 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？●瑞利散射是由于光纤内部的密度不均匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还要小。
●光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。
瑞利散射损耗的大小与4/1成正比。
7Chap.2 No.3 光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？●光纤的色散是由于光纤中所传输的光信号不同的频率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的传输信号畸变的一种物理现象。
●色散会导致传输光脉冲的展宽，继而引起码间干扰，增加误码。
对于高速率长距离光纤通信系统而言，色散是限制系统性能的主要因素之一。
8Chap.2 No.4 光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色散？多模传输光纤中主要存在什么色散？●从产生机理而言，光纤中的色散主要包括材料色散、波导色散和模式间色散。
光纤通信 期末考试试卷(含答案)
2、光在光纤中传输是利用光的( 折射）原理。
5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。
6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的（受激辐射）强于（受激吸收），即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。
物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。
7、在多模光纤中，纤芯的半径越（大），可传输的导波模数量就越多.9、( 波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散.11、PDH的缺陷之一:在复用信号的帧结构中，由于（开销比特）的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。
12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度 )。
13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的( 阈值条件）.14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因,而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一,产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题:（每小题2分，共20分.1—7:单选题，8—10：多选题）4、CCITT于(）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。
A、1985B、1970C、1988D、19906、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（)nm波段。
A、1310B、1550C、1510D、8507、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）.A、受激吸收B、自发辐射C、受激辐射D、自发吸收9、要精确控制激光器的输出功率,应从两方面着手：一是控制（ B ）；二是控制（ D )。
A、微型半导体制冷器B、调制脉冲电流的幅度C、热敏电阻D、激光器的偏置电流10、光纤传输特性主要有（AB ）A、色散B、损耗C、模场直径 D 、截止波长三、简答题（1、2题各6分,3题8分，共20分。
)1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响?由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。
光纤通信期末考试试卷含答案
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。
5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。
6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。
物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。
7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。
9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。
11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。
12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。
13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。
14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。
1-7:单选题，8-10：多选题）4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。
A、1985B、1970C、1988D、19906、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。
A、1310B、1550C、1510D、8507、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。
A、受激吸收B、自发辐射C、受激辐射D、自发吸收9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；二是控制（ D ）。
A、微型半导体制冷器B、调制脉冲电流的幅度C、热敏电阻D、激光器的偏置电流10、光纤传输特性主要有（AB ）A、色散B、损耗C、模场直径 D 、截止波长三、简答题（1、2题各6分，3题8分，共20分。
）1、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。
《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)
《光纤通信原理》习题及参考答案第1讲光纤通信概述1-1光纤通信是为传输媒质。
以为载波的通信方式。
光纤的工作波长为、和。
1-2光纤通信有哪些优点？第2讲光纤光缆的结构和分类2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。
其中是光纤导光部分。
2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。
2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。
2-4光缆结构包括、和。
常用光缆有、、、等结构。
第3讲光纤的导光原理2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：1)光纤的包层折射率n2＝？2）该光纤数值孔径NA＝？2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？第4讲光纤的损耗特性2-9 光纤主要的传输特性是和。
2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？第5讲光纤的色散特性2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？2-15 某激光二极管（LD）的谱线宽度Δλ1＝1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2＝40nm，某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。
光纤通信习题解答
则每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数为I/E=4.927×1021个
3.如果激光器在λ=0.5μm上工作，输出1W的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。
解：在λ=0.5μm上出射的光子的能量为：E= =39.78×10-20焦耳
6.简述WDM的概念。
答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。
7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。
答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。
输出功率1W=1J/s，即每秒输出的能量为1J，则光子数为1/39.78×10-20=2.5138×1018
那么每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数等于出射光子数的一半，即1.2569×1018
4.光与物质间的互作用过程有哪些？
解：在介质材料中存在着受激吸收，自发发射和受激发射等三种光与物质的相互作用过程。
（c）假设最大比特率就等于带宽，则此光纤的带宽距离积是多少？
解：（a） =5*1.49*0.01/3*105=2.48×10-7s
《光纤通信》课后习题及答案
1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和APD。
然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。
3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和 1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。
(优选)光纤通信习题解答
Chap.3 No.1 比较半导体激光器和发光二极管的异同。半 导体激光器（LD）有哪些特性？半导体发光二极管（LED） 有那些特性？ 解答题
LD和LED都可以用作通信光源。 LD原理是受激辐射，而LED是自发辐射。 LD是阈值器件，需要较完善的驱动和外围电路， 发散角较小,其发出的光谱线窄，适宜于高速率系统； LED没有阈值，结构简单，但其发散角较大,谱线 较宽，适用于要求较低的场合。
方向，产生Байду номын сангаас散射。瑞利散射损耗的大小与 1/ 4 成正
比。
Chap.2 No.7 何谓模式截止？光纤单模传输的条件是什么？
单模光纤中传输的是什么模式？其截止波长为多大？阶跃折射 率光纤中线性极化模LP11模对应的是什么矢量模？
对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大，不
能传输。如果一个传播模，在包层中不衰减，也就是表明该
Chap.3 No.6 在光纤通信系统中对LD驱动电路和偏置电路有什么要
求？在LD驱动电路中为什么一定要加偏置电流？偏置电流应加多大才合 适？若偏置电流加得过大或过小对LD的调制特性会产生什么影响？
对LD驱动电路和偏置电路的要求是 输出的光脉冲峰值保持恒定 光脉冲的通断比应＞＞10 激光发射的时间必须远短于码元时间 采用阻尼电路以避免张驰振荡
Chap.4 No.4 何谓暗电流？暗电流是怎么产生的？ 暗电流的存在对信号的接收会产生什么影响？
处于反向偏压下的半导体光电二极管，在无光照 时仍有电流流过，这部分电流称为暗电流。
光电检测器中的暗电流对光接收机灵敏度的影响 与消光比的影响相似。暗电流与光源无信号时的残留 光一样，在接收机中产生噪声，降低接收机的灵敏度。
光纤通信期末复习题答案
光纤通信期末复习题答案
1. 光纤通信中，光纤的传输介质是什么？
答：光纤通信中，光纤的传输介质是石英玻璃纤维。
2. 光纤通信的主要优点有哪些？
答：光纤通信的主要优点包括高带宽、远距离传输、抗电磁干扰能力强、信号衰减小、保密性好等。
3. 光纤通信系统中常用的光源有哪些？
答：光纤通信系统中常用的光源有发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。
4. 光纤的类型有哪些？
答：光纤的类型主要有单模光纤和多模光纤。
5. 光纤通信中，光信号的调制方式有哪些？
答：光纤通信中，光信号的调制方式包括强度调制、频率调制、相位
调制和脉冲宽度调制等。
6. 光纤通信中，光接收器的作用是什么？
答：光纤通信中，光接收器的作用是将光信号转换为电信号，以便进
行进一步的处理和传输。
7. 光纤通信系统中，光放大器的作用是什么？
答：光纤通信系统中，光放大器的作用是放大光信号，以补偿光纤传
输过程中的损耗，延长传输距离。
8. 光纤通信中，色散是如何产生的？
答：光纤通信中，色散是由于光纤中不同波长的光信号传播速度不同，
导致信号到达接收端的时间不同而产生的。
9. 光纤通信中，色散的类型有哪些？
答：光纤通信中，色散的类型主要有模式色散、材料色散和波导色散。
10. 光纤通信中，如何减少色散的影响？
答：光纤通信中，可以通过使用单模光纤、色散补偿光纤、色散补偿
器等方法来减少色散的影响。
光纤通信(题和答案)
一、填空1. 光纤是由中心的 纤芯 和外围的 包层 同轴组成的圆柱形细丝；为实现光能量在光纤中的传输，要求中心的 的折射率 稍高于 外围的 包层 的折射率。
2. 渐变型光纤的 自聚焦效应 说明不同入射角的光线，虽然经历的路程不同，但最终都会聚在 一点上。
3. 单模光纤传输的条件为 v=（2πa/λ）405.22122<=-n n 。
4. 由于 色散 的存在，使得在光纤中传输的光纤信号，无论是模拟信号还是数字信号的幅度都要减小；光纤的 损耗 决定了系统的 传输距离 。
（色散限制了带宽）5. 通信网由 SDH 传送网 、 WDM 光网络 、光接入网 组成。
6. PON 即 无源光网络 多址(TDMA) 波分多址(WDMA) （AON 有源光网络）7. 接入网由 业务节点接口（SNI ） 和 用户网络接口（UNI ） 之间的一系列传送实体组成，为供给电信业务而提供所需的传送承载能力，可经由网络管理接口 3Q 配置和管理。
8. 在SDH 中，将低速的支路信号复接为高速信号，需经过 传输媒质层网络 、通道层网络 、 电路层网络 。
9.DWDM系统可分为双纤单向传输 WDM系统和单纤双向传输 WDM系统。
光与物质互相作用时有三种基本过程：受激吸收/自发辐射/受激辐射二、选择题1.1970年，光纤研制取得了重大突破，美国康宁公司成功研制了损耗为（ A ）的石英光纤，从而展现了光纤通信美好的前景。
A）20 dB/km B）1000 dB/km C) 2.5 dB/km D) 4 dB/km2.光纤中传送的电磁场模式为 DA）TM波 B）EM波 C) TEM波 D) TM、EM及其混合波3.影响多模光纤中的色散主要是 C>A>BA）材料色散 B）波导色散 C) 模式色散 D)色度色散4.下列哪项不属于光无源器件 :DA）连接器 B）光耦合器 C)光隔离器 D)光检测器5.下列不属于数字光发射机调制特性的是 DA）电光延迟 B）弛张振荡 C)自脉动现象 D)暗电流噪声6.平均故障间隔时间常用下列哪项表示 BA）MTTR B）MTBF C)MFRB D)MRTT7.EDFA工作的窗口是 BA）1310 nm B）1550nm C)980nm D)1480nm8.下列哪项不属于我国在传输参考模型中提出的参考数字DA）420 km B）5000km C)280km D)6400km （美国）9.二纤单向复用段倒换环利用下列甚磨协议实现倒换环功能（A）A）APS B）AIS C)AC D)SOA10.STM-1是SDH的同步传输模块，传输速率是AA）155.520 Mb/s B）2.048 Mb/s C)1.544 Mb/sD)622.080 Mb/s三、判断正确与错误1.1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器（T ）2.NA越大，则光纤中的信息传输量越大。
光纤通信习题解答
可知，最大接收角为12.22°，而入射角大于临界角， 所以入射光纤不满足全反射条件，不能传输，是辐射 模。
4
Chap.3 No.1 比较半导体激光器和发光二极管的异同。半 导体激光器（LD）有哪些特性？半导体发光二极管（LED） 有那些特性？ 解答题
LD和LED都可以用作通信光源。
LD原理是受激辐射，而LED是自发辐射。 LD是阈值器件，需要较完善的驱动和外围电路， 发散角较小,其发出的光谱线窄，适宜于高速率系统； LED没有阈值，结构简单，但其发散角较大,谱线 较宽，适用于要求较低的场合。
11
Chap.5 No.1 光纤连接器应用在什么地方？影响 光纤连接器损耗的因素有哪些？
光纤连接器是使一根光纤与另一根光纤之间完成 活动连接的器件，主要用于光源器件尾纤输出或光电 检测器尾纤输入与传输光纤之间的连接。 光纤连接时引起的损耗与多种因素有关，诸如光 纤的结构参数（如纤芯直径、数值孔径等）、光纤的 相对位置（如横向位移、纵向间隙等）以及端面状态 （如形状、平行度）等。
8
Chap.4 No.1 光纤通信系统对光检测器有什么要 求？比较PIN和APD各自的特点。
参见4.1，光纤通信系统对光检测器的基本要求是：
波长段内响应度或灵敏度要高 具有足够的带宽和响应速度
由检测器引入的附加噪声必须最低，暗电流、漏电流和并 联电导必须最小
较低的偏压或偏流，具有高可靠性和长寿命
注：段开销SOH区域中，第1～3行又被成为再生段开销RSOH。 第5～9行被称为复用段开销MSOH。
13
STM-N 帧结构
9 270 N 字节
1 3 4 5
传输方向
SOH
AU PTR
STM－N 净负荷 （含POH）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章 无源光器件
2. 用一个半导体激光器激励长2.5km长的光纤。假设2.5km的总链路 损耗是4dB，功率通过光纤的端面返回激光器，端面是平滑的，光纤
末端将光辐射到空气中。
(1) 计算反射回激光器的光功率，也就是计算当光返回到LD时，反射 信号与发射信号相比，下降的分贝数。
(2) 光隔离器可以将题目中的反射功率减小50倍，问这个隔离器的隔
10 12 . 4 22 . 4 cm
作业 2.
效率 ext 。
第三章 光源与光电探测器
(c) 若它的内量子效率 i为0.65，试求(a)和(b)中的外量子
解:
外量子效率： ext 已知 根据
i ( g th i )
g th
i 10 cm
-1 -1
i 0 . 65
P4 P1 40dB
P2 P3 P1
2 dB
A14 10 log
P2 0 .1 3 P1 , P3 0 .5 0 P1 ,
B2 P2 P1 0 .1 3, B 3 P3 P1
P4 1 0
4
P1
P4 P1 10
4
0 .5 0 ,
B4
作业
插入损耗
(Insertion loss)
L 10 log
P2 P3 P1
作业 1
X型（ 2×2 ）分路器
4
第四章 无源光器件
3
解：
1
P4 P1 40dB P2 P3 P1
2
方向性系数 10 log
则有
2 dB
P4 P1
10
4
插入损耗 L 10 log 根据分束比 则有
14 . 7 4 4 22.7dB
第三章 光源与光电探测器
在受激辐射阈值以上，会建立起一个稳定的振荡， 返回的光波的幅度与相位都要和初始光波的相等。
I (2 L ) I (0) , exp( j 2 L ) 1
2 L 2 m
2 n /
m
2 nL
2 nL c
假设有两个频率为 m 和 m 1 的相邻模式，则有
2
2
单模光纤: V ≤2.405
2 a 1310 nm 1 . 5 1 . 48
2 2
2 . 405
a
2 . 405 1 . 31 μm 2 1 . 5 1 . 48
2 2
2 . 054 μm
纤芯半径应小于2.054μm
作业
第二章
光纤
2. 一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km，如果在接收 端保持0.3 μW的接收光功率，则发射端的功率至少为多少 dBm？ 输出光功率转换为dBm形式
ext
i 内量子效率.
i ( g th i )
g th
g th 阈值增益系数，
i 除两个反射面透射损耗之外的所有损耗引起的衰减系数。
作业 2.
第三章 光源与光电探测器
(a) 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长500μm，腔内
总吸收系数为10cm-1，两端非涂覆解理面的反射率为32% ，求在辐射阈值条件下的光增益;
第三章 光源与光电探测器
作业
2. (a) 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长500μm，腔内 总吸收系数 i 为10cm-1，两端非涂覆解理面的反射率为 32%，求在辐射阈值条件下的光增益;
(b) 若在激光器的一端涂覆一层电介质反射材料，使其反射 率变为90%，试求在辐射阈值条件下的光增益； (c) 若它的内量子效率 i 为0.65，试求(a)和(b)中的外量子 效率 ext 。
光纤通信
例题讲解和分析 邯郸学院
作业
第二章
光纤
1. 阶跃型光纤纤芯折射率n1=1.5，包层折射率n2=1.48，在工作 波长为1310nm条件下，要保证单模传输，纤芯的半径如何 选择？ 2. 一段12km长的光纤线路，其损耗为1.5dB/km，如果在接收 端保持0.3 μW的接收光功率，则发射端的功率至少为多少 dBm？ 3. 对于某石英光纤，假设某光源发出光的中心波长0.85 μm， 谱线宽度30nm，试求单位距离上的脉冲展宽。如果光源的 发射波长是1.55 μm，谱线宽度不变，单位距离上的脉冲展 宽又是多少？
4
g
th
10 2 500 10
1 2L ln 1 r1 r2
1
或者利用公式
g th 10
g th i
1 2 500 10
4
ln
1 0 . 32 0 . 32
10 22 . 8 32 . 8 cm
-1
作业 2.
第三章 光源与光电探测器
(b) 若在激光器的一端涂覆一层电介质反射材料，使其反射
率变为90%，试求在辐射阈值条件下的光增益；
(c) 若它的内量子效率 i 为0.65，试求(a)和(b)中的外量子 效率 ext 。
作业 1.
谐振腔纵模限制
第三章 光源与光电探测器
2
2 nL
作业 1.
谐振级数、频率/波长间隔
附：该石英光纤在0.85 μm和1.55 μm处的色散系数分别为 105ps/(nm∙km)和18ps/(nm∙km)。
作业
第二章
光纤
1. 阶跃型光纤纤芯折射率n1=1.5，包层折射率n2=1.48，在工作 波长为1310nm条件下，要保证单模传输，纤芯的半径如何 选择？
V 2 a
n1 n 2
满足谐振的模式数为： 3839
- 3389 1 451
个
作业 1.
解法（2）估算： 波长间隔：
第三章 光源与光电探测器
2
( 800 )
2 3
2 nL
2 3 . 6 400 10
0 . 22 nm
满足谐振的模式数约为：
2 1
850 750 0 . 22 450
解：
1μm 10
ห้องสมุดไป่ตู้
6
m 10
3
mm 10
4
cm
建立稳定的激光振荡的阈值条件
-1
r1 r2 exp
g th
i 2 L 1
将 r1 r2 0 . 32 , i 10 cm ,
0 . 32 0 . 32 exp
L 500 μm
代入上式，得到
作业 2. 激光振荡阈值条件
第三章 光源与光电探测器
光学谐振腔存在两个相反的过程：光增益和光损耗 只有当光增益 g 大于损耗 时， 才能建立稳定的激光振荡输出激光 这个条件称为激光器的阈值条件
r1 r2 exp
g th
i 2 L 1
g th i
g th 阈值增益系数，
1 105 1 30 3150 ps
光源的谱线宽度
注意：
1 3150 ps
负号并不表示脉冲压缩 因此脉冲展宽通常写为
D L
D (@ 1 . 55 μm ) 18 ps/(nm km)
2 18 1 30 540 ps
m 2 nL c m 1
m
1 2 nL c
2 nL c
(
m
m 1
)
2 nL c
m 1
c 2 nL
/ /
2
2 nL
第三章 光源与光电探测器
1. 一峰值波长在800nm的GaAs激光器，谐振腔长400μm， 材料折射率n=3.6。如果增益g在750nm< <850nm的范 围内都大于总损耗 ，试求此激光器中存在多个模式？
(2) 光隔离器可以将题目中的反射功率减小50倍，问这个隔
离器的隔离度是多少？
作业 1
X型（ 2×2 ）分路器
4
第四章 无源光器件
3
1
2
P3 P2 A 1 , 4 10 log P4 P1 (dB) (dB)
主要参数
分光比
(Splitting ratio)
T
方向系数
(Direction coefficient)
(b) 若在激光器的一端涂覆一层电介质反射材料，使其反射 率变为90%，试求在辐射阈值条件下的光增益；
解:
r1 0 . 32 ,
r2 0 . 9
阈值增益变为：
g th i 1 2L ln 1 r1 r2
10
-1
1 2 500 10
4
ln
1 0 . 32 0 . 9
第三章 光源与光电探测器
作业
1. 一峰值波长在800nm的GaAs激光器，谐振腔长400μm， 材料折射率n=3.6。如果增益g在750nm< <850nm的范 围内都大于总损耗 ，试求此激光器中存在多个模式？ 2. (a) 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长500μm，腔内
总吸收系数 i 为10cm-1，两端非涂覆解理面的反射率为 32%，求在辐射阈值条件下的光增益;
附：该石英光纤在0.85 μm和1.55 μm处的色散系数分别为 105ps/(nm∙km)和18ps/(nm∙km)。
解：
DL
2 c /
( 2 c / )
2
D 光纤的色散系数 L 光纤的长度