光纤通信第三章习题
光纤通信技术习题
TE偶模式
A cos x x h / 2 k n 2 2 0 1 Ey B exp( x ) x h / 2 2 k0 n2 2 dE y Ey , E y , H z 在界面上连续 在界面上连续 dx
阶跃折射率光纤的单模条件是:归一化频率小于2.4048.
2π 2π 2π 2 2 V a n1 n 2 an1 2Δ aNA 2.4048 λ λ λ
定义截止波长为λc
c 2 aNA / 2.4048
2 n1 NA2 n2 1.456
纤芯折射率 相对折射率差
0.004
光纤纤芯直径 dcore 2.4048c / NA 7.65 m
2. 假设某阶跃折射率分布的光纤，其包层折射率为 1.445，芯子直径8um，要想使得该光纤对1250nm 波长刚好满足单模条件， 1)该光纤的数值孔径是多少？纤芯折射率是多少? 2）对于1550nm和1300nm的光，该光纤最大接 收角是多少？ 3) 如果浸入折射率为n=1.3的液体中，对于1550nm 光，该光纤最大接收角变为多少? 4)对于波长980nm的光是否单模？如果折射率不 变，芯子直径应为多大能使980nm光满足单模条 件？
构成光信号的电磁波各频率分量在光纤中具有不同 传输速度的现象 模间色散：不同模式不同传输速度 光纤色散 材料色散：不同频率不同折射率 波导色散：不同频率不同模场分布 偏振模色散：不同偏振态不同传输速度 为什么会有传输速度的不同?
3、请说明现有单模光纤的主要种类以及它们之间的主要 区别。 G652,G653,G654,G655,主要区别是零色散波长位置 G652 普通单模光纤；零色散波长 1310nm G653 色散位移单模光纤；零色散波长 1550nm G654 截止波长移位单模光纤；零色散波长 1310nm G655 非零色散移位单模光纤；在1550nm窗口色散的 绝对值不为零，非零色散值可以抑制非线性四波 混频对DWDM系统的影响。
光纤通信复习（各章复习要点）
光纤通信复习（各章复习要点）光纤通信复习（各章复习要点）第⼀章光纤的基本理论1、光纤的结构以及各部分所⽤材料成分2、光纤的种类3、光纤的数值孔径与相对折射率差4、光纤的⾊散5、渐变光纤6、单模光纤的带宽计算7、光纤的损耗谱8、多模光纤归⼀化频率，模的数量第⼆章光源和光发射机1、光纤通信中的光源2、LD的P-I曲线，测量Ith做法3、半导体激光器的有源区4、激光器的输出功率与温度关系5、激光器的发射中⼼波长与温度的关系6、发光⼆极管⼀般采⽤的结构7、光源的调制8、从阶跃响应的瞬态分析⼊⼿，对LD数字调制过程出现的电光延迟和张弛振荡的瞬态性质分析（p76）9、曼彻斯特码10、DFB激光器第三章光接收机1、光接收机的主要性能指标2、光接收机主要包括光电变换、放⼤、均衡和再⽣等部分3、光电检测器的两种类型4、光电⼆极管利⽤PN结的什么效应第四章光纤通信系统1、光纤通信系统及其⽹管OAM2、SDH系统3、再⽣段距离的设计分两种情况4、EDFA第五章⽆源光器件和WDM1、⼏个常⽤性能参数2、波分复⽤器的复⽤信道的参考频率和最⼩间隔3、啁啾光纤光栅4、光环形器的各组成部分的功能及⼯作原理其他1、光孤⼦2、中英⽂全称：DWDM 、EDFA 、OADM 、SDH 、SOA第⼀章习题⼀、单选题1、阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界⾯上（B）⽽是能量集中在芯⼦之中传输。
A、半反射B、全反射C、全折射D、半折射2、多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是（A）的。
A、连续变化B、恒定不变C、间断变换D、基本不变3、⽬前，光纤在（B）nm处的损耗可以做到0.2dB/nm左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A、1050B、1550C、2050D、25504、普通⽯英光纤在波长（A）nm附近波导⾊散与材料⾊散可以相互抵消，使⼆者总的⾊散为零。
A、1310B、2310C、3310D、43105、⾮零⾊散位移单模光纤也称为（D）光纤，是为适应波分复⽤传输系统设计和制造的新型光纤。
光纤通信课后习题参考答案
光纤通信课后习题参考答案光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
（2）阶跃型光纤的折射率分布n?r????n1?n2r?a r?a?2??r???nm?1?2?????n?r????a???????nc渐变型光纤的折射率分布r?a r?a7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。
试求：（1）光纤的相对折射率差Δ；（2）数值孔径NA；（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。
光纤通信课后答案
全书习题参考答案第1章概述1.1 填空题（1）光导纤维（2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC)（3）0.85µm 1.31µm 1.55µm 近红外（4）光发送机 光接收机 光纤链路（5）光纤 C=BW×log2(1+SNR) 信道带宽（6）大 大（7）带宽利用系数（8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。
1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输距离长（3）抗电磁干扰能力强，无串音（4）抗腐蚀、耐酸碱（5）重量轻，安全，易敷设（6）保密性强(7) 原料资源丰富1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。
光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。
其作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。
光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。
其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。
光纤光缆用于传输光波信息。
中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。
光缆线路盒：将光缆连接起来。
光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。
光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。
1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。
1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85µm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31µm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。
《光纤通信基础》习题及答案
光栅技术
第二章部分
2.1、光纤的结构由哪几部分组成？各有什么作用？ 答：光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的 折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射 面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 2.2、简述光纤的类型包括哪几种以及各自特点？ 解：实用光纤主要有三种基本类型： 1）、突变型多模光纤（Step Index Fiber, SIF）， 纤芯折射率为 n1 保持不变，到包层突然 变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a=50~80 μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播， 特点是信号畸变大。 2）、渐变型多模光纤（Graded Index Fiber, GIF）， 在纤芯中心折射率最大为 n1，沿径向 r 向外围逐渐变小，直到包层变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a 为 50μm，光线以正弦形 状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。 3）、单模光纤（Single Mode Fiber, SMF），折射率分布和突变型光 纤相似，纤芯直径只有 8~10 μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光 纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。 2.3、色散的产生以及危害？ 答：由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分，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；光纤色散 的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。 2.4、光缆的结构分类？ 答：(1) 层绞式结构：层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。 (2) 骨架式结构：架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V 形、U 形 或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置 5~10 根一次涂覆光纤。 (3) 束管式结构：束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整 个纤芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。 (4) 带状式结构：带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后 将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。 2.5、光缆的种类？ 答：根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用
(完整word版)光纤通信复习题库(整合版)
光纤通信复习题库（整合版）一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
光纤通信第三版习题答案
光纤通信第三版习题答案光纤通信第三版习题答案光纤通信是一种高速传输信息的技术，它利用光信号在光纤中传输数据。
光纤通信的发展已经进入到第三版，为了帮助读者更好地理解和掌握相关知识，本文将提供一些光纤通信第三版习题的答案。
第一章：光纤通信基础知识1. 什么是光纤通信？光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的一种通信方式。
2. 光纤通信的优点有哪些？光纤通信具有大带宽、低损耗、抗干扰能力强等优点。
3. 光纤通信的基本组成部分有哪些？光纤通信的基本组成部分包括光源、调制器、光纤、解调器和接收器等。
4. 光纤通信的工作原理是什么？光纤通信的工作原理是利用光的全反射特性将光信号在光纤中传输，通过调制器和解调器的处理，将光信号转换为电信号进行传输和接收。
第二章：光纤通信系统设计1. 光纤通信系统的设计包括哪些方面？光纤通信系统的设计包括光源的选择、光纤的布线和连接、调制器和解调器的设计等方面。
2. 光纤通信系统中如何选择合适的光源？选择合适的光源需要考虑光源的功率、频率范围和调制方式等因素。
3. 光纤通信系统中如何设计光纤的布线和连接？光纤的布线和连接需要考虑光纤的长度、弯曲半径和连接方式等因素，以保证光信号的传输质量。
4. 光纤通信系统中如何设计调制器和解调器？调制器和解调器的设计需要考虑调制方式、解调方式和信号处理的算法等因素，以实现光信号的调制和解调。
第三章：光纤通信的性能评估1. 光纤通信系统的性能评估指标有哪些？光纤通信系统的性能评估指标包括传输速率、误码率、信噪比和带宽等。
2. 如何评估光纤通信系统的传输速率？光纤通信系统的传输速率可以通过测量单位时间内传输的比特数来评估。
3. 如何评估光纤通信系统的误码率？光纤通信系统的误码率可以通过发送和接收的比特数之间的差异来评估。
4. 如何评估光纤通信系统的信噪比？光纤通信系统的信噪比可以通过测量信号和噪声的功率之间的比值来评估。
第四章：光纤通信的应用1. 光纤通信在哪些领域得到了广泛应用？光纤通信在通信、互联网、电视传输和医疗等领域得到了广泛应用。
光纤通信习题课-73页PPT精品文档
二、判断
1.射线理论可以很好的用以理解多模光纤的导光 原理与特性，特别是当纤芯直径远大于光波波 长时；当纤芯直径与波长可比拟时，应用导波 理论进行分析。 （ √ ）
2.V值越大，能够传播的模式越多。（√ ）
3.大多数单模光波系统的光纤，其V参数都设计
在4.0~4.2之间。
（ ×）
4.波导色散参数Dw在0~1.6μm间都是负值，它使
（1）LP01LP02LP11LP12模的截止波长各为多 少？
（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其 中传输的模式数量M各为多少？
解：（1）
V=2pa l
n1 2-n2 2=2lpan1
2D
2pa l = V n1 2D
• LP01模： V = 0无截止波长； • LP02模：V３ 3.832,lc 8.69截止波长为8.69 μm • LP11模：V３ 2.405,lc 13.86截止波长为13.86 μm • LP12模：V３ 5.520,lc 6.033截止波长为6.033 μm （2）
一、填空 1.光纤的导光原理与结构特性可用 射线 理论
与导波理论两种方法进行分析。 2.光纤中，导引模的截止条件为ω =0或 u=0 。 3.单模光纤中不存在 模间色散，仅存在模内色
散，具体来讲可分为 材料色散和波导色散。
4.光纤色散参数的单位为 ps/(nm·km，) 代表 两个波长间隔为 1nm 的光波传输 1km距离 后到达的时间的延迟。
V=2pa l
n1 2-n2 2=2lpan1
2D
为保证单模传输 V£ 2.405
a£ 7.72mm
3.均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.50及 n2=1.45，试计算
（1）光纤芯与包层的相对折射率差；
光纤通信习题课
3.光与物质相互作用存在三种不同的基本过程， 即光子的 自发辐射 、 受激吸收
和 受激辐射 。 4.温度升高，LED光源线宽 变宽 ，峰值波长
向 长波长 方向移动。
二、判断题
1.在可见光或近红外辐射情况下，在室温状 态下，受激发射居支配地位，因此热光源 不能发出相干光。（ × ）
A 色散导致啁啾 B 啁啾导致色散
C 脉冲展宽促进了啁啾 D 啁啾促进了脉冲展宽
四、简答题 影响光纤系统信号传输特性的主要因素是什么？
损耗；色散；非线性； 光源的脉宽与谱宽； 信号本身的速率与带宽
五、计算题 1.计算n1=1.48及n2=1.46的阶跃折射率分布光纤
的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率为 n=1.00，则允许的最大入射角θ max为多少？
解：V 2 0 an 1 2 n 2 2 21 11 0 .52 5 1 .42 5 3.4 4
V2 M
3.442
59.618592
22
由于591＜591.68＜592，所以，光纤中可以 传输的导模数量为591。
9.阶跃折射率光纤的相对折射率差 0.005，其
（1）LP01LP02LP11LP12模的截止波长各为多 少？
（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其 中传输的模式数量M各为多少？
解：（1）
V=2pa l
n1 2-n2 2=2lpan1
2D
2pa l = V n1 2D
• LP01模： V = 0无截止波长； • LP02模：V３ 3.832,lc 8.69截止波长为8.69 μm • LP11模：V３ 2.405,lc 13.86截止波长为13.86 μm • LP12模：V３ 5.520,lc 6.033截止波长为6.033 μm （2）
《光纤通信》第3章作业答案
第3章习题及答案一. 填空1. 对于二能级原子系统，要实现光信号的放大，原子的能级分布必须满足高能级粒子数大于低能级粒子 数，即粒子数反转分布条件。
2. 一个电路振荡器，必须包括放大部分、振荡回路和反馈系统。
而激光振荡器也必须具备完成以上功能 的部件，故它也包括三个部分：能够产生激光的_工作物质 ______________ ，能够使工作物质处于粒子数反 转分布的 _____________ ，能够完成频率选择及反馈作用的 ______________ 。
答案：工作物质，泵浦源，光学谐振腔3. 半导体光放大器的粒子数反转可通过对PN 节加 ____________ 偏压来实现。
PN 结加上这种偏压后，空间 电荷区变窄，于是N 区的电子向P 区扩散，P 区的空穴向N 区扩散，使得P 区和N 区的少数载流子增加。
当偏压足够大时，增加的少数载流子会引起粒子数反转。
答案：正向。
4. 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，表明振荡产生了激光， 把这个电流值叫 ___________ ，用人占表示。
当/＜厶石时，激光器发出的是 ________ ,因此光谱很宽，宽 度常达到几百埃：当时，激光器发出的是 ________________ ,光谱突然变得很窄，谱线中心强度急剧增加, 表面发出的是激光。
答案：阈值电流，荧光，激光。
5. 影响耦合效率的主要因素是光源的发散角和光纤的数值孔径。
发散角越大，耦合效率越孔径越大，耦合效率越 _____ °答案：低，高。
6. 激光和光纤的耦合方式有直接耦合和透镜耦合。
当发光面积大于纤芯截而积时，用 ________ 发光面积小于纤芯截面积时，用 _____________ 。
答案：透镜耦合，直接耦合。
（课本上有误）7. 半导体激光器其光学谐振腔的谐振条件或驻波条件是 ______________ 。
答案：2 =—（或 zt=—qq 8. 判断单模激光器的一个重要参数是答案：边模抑制比。
《光纤通信》第3章课后习题答案
1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。
解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J mλ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。
如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。
解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=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：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。
5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。
处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。
6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。
当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。
（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。
(整理)光纤通信课后第3章习题答案.
第3章 复习思考题参考答案3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么答：连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。
跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。
接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。
接头用于相邻两根光缆（纤）之间的连接，以形成长距离光缆线路。
3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。
耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。
3-3 简述波导光栅解复用器的工作原理阵列波导光栅由N 个输入波导、N 个输出波导、两个具有相同结构的N ⨯ N 平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成，如图3.4.4所示。
这种光栅相邻波导间具有恒定的路径长度差∆L ，由式（1.2.8）可知，其相邻波导间的相位差为λφLn ∆=∆eff π2 （3.4.6）式中，λ是信号波长，∆L 是路径长度差，通常为几十微米，eff n 为信道波导的有效折射率，它与包层的折射率差相对较大，使波导有大的数值孔径，以便提高与光纤的耦合效率。
输入光从第一个星形耦合器输入，在输入平板波导区（即自由空间耦合区）模式场发散，把光功率几乎平均地分配到波导阵列输入端中的每一个波导，由阵列波导光栅的输入孔阑捕捉。
由于阵列波导中的波导长度不等，由式（3.4.6）可知，不同波长的输入信号产生的相位延迟也不等。
AWG 光栅工作原理是基于马赫-曾德尔干涉仪的原理，即两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，所以输出端口与波长有一一对应的关系，也就是说，由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同就出现在不同的波导出口上。
此处设计采用对称结构，根据互易性，同样也能实现合波的功能。
输1λ1λ12图3.4.3 由阵列波导光栅（AWG ）组成的解复用器/路由器3.4 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用（见原荣编著《光纤通信（第2版）》3.4.3节）答：介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。
光纤通信第三章至第八章习题解答
• 5、目前光纤通信中为什么普遍采用双异质结结构的条形半导体激光 器作为光源？比较增益波导型和折射率波导型两种条形激光器各有什 么特点？
• 异质结和同质结结构激光器在阈值电流密度上存在较大差别，参见3.1.1。 • 增益波导型和折射率波导型激光器的区别参见3.1.1。
小的数据电流ID亦可产生足够的光输出，因此需要加偏置电流IB，IB的选取原 则是略小于Ith。太小的IB需要较大的ID才能满足阈值条件；太大的IB会引起消 光比性能下降，同时较高的电流也会产生较大的热量，以及寿命的缩短。
• 9、在数字光纤通信系统中，选择线路码型时要考虑哪几 个因素？ …… 某数字光纤通信系统中， 信息码速为
• 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 • 因为LD是阈值器件，只有外加驱动电流超过阈值后才能发出激光，为使得较
• 6、接收机中的噪声包括哪些？这些噪声声可分为两类：散粒噪声 和热噪声。接收机中的噪声源及其引入部位参见教材图4-20所示。
• 7、何谓动态范围？……求该接收机的动态范围值和灵敏 度值。
• 动态范围、灵敏度及其表示方法等参见教材。 • 10lg(0.2μw/1mw)=10lg(2×10-4)=-36.99dBm • 10lg(13.6nw/1mw)=10lg(1.36×10-4)=-48.67dBm • -36.99-(-48.67)≈11.68dB • 所以， 灵敏度为-48.67dBm ， 动态范围为11.68dB。
光纤通信试题（附带答案）：第三章光器件
一、填空1、LD是一种（）器件，它通过（）发射发光，具有输出功率（）、输出光发散角（）、与单模光纤耦合效率（）、辐射光谱线（）等优点。
2、LED的主要特性参数为（）、（）、（）。
3、PIN二极管的特点包括（）、（）及（）。
4、对光检测器的基本要求是高的（），低的（）和快的（）。
5、根据通道带宽的宽窄不同，通常可以把WDM器件分为三类：（）、（）、（），其通道间隔分别为（）、（）、（）。
6、影响光源与光纤耦合效率的主要因素是（）和（）。
7、光纤耦合器是实现（）功能的器件。
8、光纤和光纤连接的方法有两大类（）和（）。
9、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为（）。
10、影响光纤耦合性能的主要因素有（）、（）、（）和（）。
二、选择题1、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为（）。
A、能带B、价带C、导带D、禁带2、SLM激光器可分为两类，即（）和（）式激光器。
A、集中反馈B、分布反馈C、耦合腔D、导体腔3、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是（）。
A、PN光电二极管B、光电二极管（PIN）C、雪崩光电二极管（APD）4、光纤连接时引起的损耗和多种因素有关，包括连接光纤的（）。
A、结构参数B、端面状态C、相对位置D、横截面积5、光纤连接器按可拆与否分为两类，即（）和（）。
A、活动连接器B、旋转连接器C、半自动连接器D、固定连接器6、单模光纤耦合器可按分光比受波长影响情况分为（）和（）。
A、短距离耦合器B、长距离耦合器C、窄带耦合器D、宽带耦合器7、耦合器的基本结构有（）。
A、光纤型B、波导型C、微器件型D、球形光纤光栅三、简答1、光纤通信系统采用怎样的光源？这类光源具有什么优点？2、半导体发光二极管与半导体激光器发射的光子有什么不同？3、光调制器有什么作用？光调制器主要用于什么系统？四、计算一个波长为λ＝1μm的光子的能量等于多少？计算频率为f＝１MHz和f＝1000MHz的无线电波的能量。
《光纤通信》试题册.
目录第二章选择题练习 (2)第三章填空题练习 (9)第四章判断题练习 (13)第五章名词解释练习 (14)一．名词解释常规练习 (14)二、新增题型：写出以下名词的全称，并写出其意思。
(14)第六章画图题 (15)一．常规题练习 (15)二、新增题型练习:据图回答问题 (15)第七章简答题练习 (18)第八章综合、计算、分析题练习 (19)第九章证明题练习 (23)第十章期末试题示范 (24)答案详解 (30)第二章选择题练习1。
目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是A.0。
85 μm, 1.27 μm，1。
31 μmB.0。
85 μm, 1。
27 μm，1。
55 μm C。
0。
85 μm，1。
31 μm, 1。
55 μm D。
1。
05 μm, 1。
31 μm, 1.27 μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为A。
V＞0 B.V＞Vc C。
V＞2。
40483 D。
V＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数A。
W＝0 B。
β＝0 C.V＝0 D。
U＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是A。
零场区光生载流子的扩散时间B.有场区光生载流子的漂移时间C.RC时间常数D.器件内部发生受激辐射的时间5．通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是A．光纤色散B．噪声C．光纤衰减D．光缆线路长度6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是A. 相位调制—相干检测B。
直接调制—相干检测C。
频率调制—直接检测D。
直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是A。
1550 nm B.1310 nm C。
980 nm D。
850 nm8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是A. 响应度B. 灵敏度C. 消光比D。
增益9．下列属于有源光器件的是A.光定向耦合器B.半导体激光器C。
光纤连接器 D. 光隔离器10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是A。
- 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)。
磁光效应
沿物体的某一方向施加一个外磁场， 沿物体的某一方向施加一个外磁场，物体内 的磁畴的磁矩就会从各个不同的方向转到磁场 方向上来，这样就对外显示出磁性。 方向上来，这样就对外显示出磁性。当光波通 过这种磁化的物体时，其传播方向会发生变化， 过这种磁化的物体时，其传播方向会发生变化， 这种现象就是磁光效应。 这种现象就是磁光效应。 磁光效应 磁光效应包括法拉第旋转效应，克尔效应， 磁光效应包括法拉第旋转效应，克尔效应， 磁双折射效应等。 磁双折射效应等。
17 解： 响应度 且 则 所以 ρ= ŋe/hf f=c/ λ ρ= ŋe λ/hc ŋ=hc ρ/e λ =0.573
附加题 某2 ×2双锥形光纤耦合器的输出功率 双锥形光纤耦合器的输出功率 P1=200 µw,另外三个端口的输出功率分 另外三个端口的输出功率分 别是P2=90 µw,P3=85 µw,P4=6.3nw,求 别是 求 耦合比,附加损耗 插入损耗及隔离度. 附加损耗,插入损耗及隔离度 耦合比 附加损耗 插入损耗及隔离度
答： 相同点: 都是利用PN结发光的半导体光源 结发光的半导体光源,都是 相同点 都是利用 结发光的半导体光源 都是 工作在低损耗的光纤工作窗口， 工作在低损耗的光纤工作窗口，一般都采用双异 质结结构. 质结结构 发光原理不同.发光二极管是自发辐 不同点 :(1)发光原理不同 发光二极管是自发辐 发光原理不同 发出的光的频率不同， 射,发出的光的频率不同，方向不同 光谱范围较 发出的光的频率不同 方向不同,光谱范围较 激光器是受激辐射,发出的光的颜色纯 宽.激光器是受激辐射 发出的光的颜色纯 方向性 激光器是受激辐射 发出的光的颜色纯,方向性 好. (2)光的 性质不同 发光二极管发出的是非相干 光的 性质不同.发光二极管发出的是非相干 是荧光.激光器发出的是相干光 是激光. 光,是荧光 激光器发出的是相干光 是激光 是荧光 激光器发出的是相干光,是激光 (3)适用范围不同 发光二极管适用于低速率 短 适用范围不同.发光二极管适用于低速率 适用范围不同 发光二极管适用于低速率,短 距离的场合.激光器适用于高速率 长距离的场合. 距离的场合 激光器适用于高速率,长距离的场合 激光器适用于高速率 长距离的场合
9解：
由于E 由于 g=hf=hc/ λ =1.43eV=1.43 ×1.6 ×10-19J 所以λ=hc/ Eg 所以 = 6.628×10-34 ×3 ×108÷1.43 ×1.6 × ×10-19 =8.69×10-7 m × =0.869 µm 当Eg=0.96eV时 时 λ=hc/ Eg=1.295 µm
解： (1)耦合比 端口2: CR2=90/(90+85)×100%=51.43% 端口3: CR3=85/(90+85 )×100%=48.57% (2)附加损耗Le=0.58dB (3)插入损耗 端口1和端口2: Lt12=3.47dB 端口1和端口3 :Lt13=3.72dB (4)隔离度:IR=45.02dB
11 解： 当x=0时，Eg= 1.424eV=1.424 ×1.6 × 10-19J 时 =2.2784 × 10-19J 此时λ 此时 1=hc/ Eg=8.73 ×10-7 m=0.873 µm 当x=0.37时， Eg= 1.424+1.266 ×0.37 时 +0.266×0.372eV × =1.9288354eV ×1.6 × 10-19J =3.086 × 10-19J 此时λ 此时 2= hc/ Eg=6.44×10-7 m=0.644µm 所以LED的波长 应满足λ2< λ< λ1,,即 所以 的波长λ应满足 即 的波长 应满足 0.644 µm < λ<0.873 µm
折射率变化和电场的二次方成正比关系的 二次电光效应或称克尔效应。 称为二次电光效应或称克尔效应 称为二次电光效应或称克尔效应。
声光效应
是指光波在介质中传播时， 是指光波在介质中传播时，被超声波场衍射 或散射的现象。 或散射的现象。 由于声波是一种弹性波， 由于声波是一种弹性波，声波在介质中传播 会产生弹性应力或应变这种现象成为弹光效应， 会产生弹性应力或应变这种现象成为弹光效应， 介质弹性形变导致介质的密度发生疏密交替的 变化，从而引介质折射率的周期变化， 变化，从而引介质折射率的周期变化，并形成 折射率光栅。当光波在介质中传播时， 折射率光栅。当光波在介质中传播时，就会发 生衍射现象，衍射光的强度， 生衍射现象，衍射光的强度，频率和方向等将 随着超声场的变化而变化。 随着超声场的变化而变化。
第三章习题
1解：根据
N2 E2 − E1 = exp(− ) N1 kT
（1）当f=3000MHz，T=300K时 N2/N1=0.9995 （2）当λ=1µm，T=300K时 N2/N1=1.43 × 10-21 （3）当λ= 1µm ，若N2/N1=0.1，环境温度 T=6523K
4 半导体激光器和发光二极管的异同。
15 解: (1)量子效率 光生电子 空穴对数 入射光子数 量子效率ŋ=光生电子 空穴对数/入射光子数 量子效率 光生电子-空穴对数 =1/3 (2)输出光电流 ŋ λ eP/hc 输出光电流I= 输出光电流 =2.15 ×10-8A (3)长波长截止点 c=hc/ Eg 长波长截止点λ 长波长截止点 =8.69 ×10-7 m =0.869µm
电光效应
某些晶体在外加电场的作用下， 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率 将发生变化，当光波通过此介质时， 将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特 电光效应。 性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应 性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应。 光波在介质中的传输规律受到介质折射率 分布情况的制约， 分布情况的制约，而折射率的分布又与其介电 常数密切相关。 常数密切相关。介质的介电常数与晶体中的电 荷分布有关，当晶体上施加电场之后， 荷分束缚电荷的重新分布，并可能导致离子晶格的 微小形变，其最终结果是导致介电常数的变化， 微小形变，其最终结果是导致介电常数的变化， 引起折射率的变化。 引起折射率的变化。 折射率变化和外电场分布呈线性关系的 称为线性电光效应或者普克尔效应 线性电光效应或者普克尔效应。 称为线性电光效应或者普克尔效应。
5 解：波长为 波长为λ=1µm的光子能量为： 的光子能量为： 波长为 的光子能量为 E1=hf=hc/ λ=6.628 × 10-34 × 3 × 108 =1.9884 × 10-19J 频率为f=1MHz的无线电波的能量为： 的无线电波的能量为： 频率为 的无线电波的能量为 E2=hf=6.628 × 10-34 × 1 × 106 =6.628 × 10-28J 频率为f=1000MHz的无线电波的能量为： 的无线电波的能量为： 频率为 的无线电波的能量为 E3=hf= 6.628×10 -34 ×1000×106 × × =6.628 ×10-25J