第3章练习题(答案)

第三章练习题（答案）

一、填空题

常用光源LD是以受激辐射为基础发相干（激）光，LED以自发辐射为基础发非相干（荧）光。

光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：受激吸收，自发辐射，受激辐射；产生激光的最主要过程是：受激辐射。

激光器由工作物质、激励源（泵浦源）和光学谐振腔三部分组成。

激光振荡器必须包括增益介质、激励源和光学谐振腔。

LD的P-I特性具有阈值特性，其阈值电流随温度升高而升高，当其增大至原来的 1.5 倍时，LD寿命告终。

在半导体激光器P－I曲线中，工作电流小于阈值电流的范围对应于荧光区，工作电流大于阈值电流的范围对应于激光。

光电检测器的作用是进行光/电转换，PIN管本质上是外加反向（或负）偏压的PN结。

常用的导体光电检测器主要有PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）两种，基本原理是通过受激吸收（光电效应）过程实现光电转换。

无源器件主要有光纤连接器、光耦合器、光隔离器、光波分复用器、和光波长转换器、光开关等。

光纤连接器的主要性能指标有插入损耗（介入损耗）、回波损耗、互换性、插拔寿命、重复性、稳定性等。

表示光纤耦合器性能指标的参数有隔离度、插入损耗和分光比等。

二、选择题

光纤通信系统中使用的光器件主要有：( D )

A 激光器、发光二极管；

B 分布反馈激光器、PIN光电二极管；

C 半导体激光器、光检测器、分布反馈激光器；

D 光源、光检测器、光放大器。

光纤通信系统中常用的光检测器主要有：( B )

A. 激光器、发光二极管

B. PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管

C.分布反馈激光器、PIN光电二极管

D. PIN光电二极管、半导体激光器LD

光源的作用是：( B )

A 产生输入光波信号；

B 将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光转换；

C 产生输入光功率；

D 光波对电信号进行调制，使其载荷信息在光纤中传输。

发光二极管LED产生的光：( A )

A 是荧光而不是激光；

B 是激光而不是荧光；

C 是自然光而不是激光；

D 是相干光而不是荧光。

光电二极管是：( D )

A 将接收的光功率全部转换为电功率，即满足能量守恒定律；

B 将接收的光信号功率转换为倍增电流，即实现信号的放大；

C 将接收的光功率一部分转换为电功率，一部分转换为热量；

D 将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换。

随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会( C )

A.逐渐减少

B.保持不变

C.逐渐增大

D.先逐渐增大后逐渐减少

为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？（ B ）

A．光耦合器B．光隔离器C．光衰减器D．光纤活动连接器

光纤的连接分为：（ C ）

A 固定连接和永久性连接；

B 固定连接和熔连接；

C 固定连接和活动连接；

D 粘连接和熔连接。

光纤耦合器是实现：（ B ）

A 不同波长的光功率进行合路的器件；

B 光信号分路/合路的功能器件；

C 同一波长的光功率进行合路的器件；

D 不同波长的光功率进行分路的器件。

下面说法正确的是：（ C ）

A光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件；

B 光隔离器是一种不同光信号通过的无源光器件；

C 光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件；

D 光隔离器是一种不允许单向光通过的无源光器件。

光分波器是：（ B ）

A 将从一根光纤传输来的同波长的光信号，按不同光波长分开；

B 将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开；

C 将从一根光纤传输来的一路光信号，分成多路光信号；

D 将从一根光纤传输来的一个光波信号，分成多个光波信号。

在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是：( B ) (见P81倒数1段)

A 与入射光叠加产生光的放大；

B 产生粒子数反转；

C 作为增益介质，对光信号进行放大；

D 实现受激辐射放大。

三、判断题

半导体激光器和发光二极管的作用是完成电光转换，其本质上是外加反向偏压的PN结。( ×)

光电检测器的作用是完成光电转换，PIN管本质上是外加正向偏压的PN结。( ×)

LED的P-I特性呈线性，故无论用模拟信号和数字信号对其进行调制均不需要加偏置电流。（×）

温度特性反映LD的P-I特性与温度之间的关系。温度升高，阈值电流变大，若温度升高时注入电流不变，则输出光功率不变。( ×)

四、问答题

光纤通信系统中常用的光源主要有几种？常用的光检测器主要有几种？

答：光纤通信系统中常用的光源主要有半导体激光器（LD）和半导体发光二级管（LED）。常用的光检测器主要有PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）。

半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是什么？

答：半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是：发光二级管没有光学谐振腔，不能形成激光。发光二级管的发光仅限于自发辐射，所发出的是荧光，是非相干光，由于不是激光震荡，所以没有阈值。

半导体光电检测器是利用什么原理实现光-电的转换？

答：半导体光电检测器是利用半导体材料的光电效应原理实现光-电的转换的。

什么是粒子数反转分布？

答：（详细）如设半导体低能级上的粒子密度为N1，高能级上的粒子密度为N2，在正常状态下，N1 ＞N2，总是受激吸收大于受激辐射。即在热平衡条件下，物质不可能有光的放大作用。要想物质产生光的放大，就必须使受激辐射大于受激吸收，即使N2 ＞N1 （高能级上的电子数多于低能级上的电子数），这种粒子数的反常态分布称为粒子（电子）数反