光纤通信作业参考
西北工业大学_光纤通信作业答案
答案第一章：光纤通信1、什么是光纤通信？光纤通信及系统的组成光纤通信使用光导纤维作为传输光波信号的通信方式。
光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
2、什么事光通信光通信就是以光波为载波的通信。
3、光纤通信的优点？①传输频带宽，通信容量大。
②传输衰减小，传输距离长。
③抗电磁干扰，传输质量好。
④体积小、重量轻、便于施工。
⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保4、光纤通信的工作波长？光源：近红外区波长：0.8—1.8μm频率：167—375THz5、WDM是指什么？DWDM指什么？WDM：波分复用DWDM：密集波分复用6、光纤从材料上可以分为哪几种？从材料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种？常见的插针端面有哪几种？PC、APC、SPC（球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触）8、按缆芯结构分，光缆分为哪几种？层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光线的制造分哪几个步骤？I 材料准备与提纯II 制棒III 拉丝、涂覆IV 塑套其中制棒分为：（1）MCVD改进的化学气相沉淀法（2）PCVD等离子化学气相沉淀法10、按材料光纤分几种？同611、无源器件的种类连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章：光纤通信的物理学基础1、通过哪些现象可以证明光具有波动性？光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明2、什么叫光电效应？光电效应具有哪些试验规律？由于光的照射使电子从金属中溢出的现象称为光电效应⑴ 每种金属都有一个确定的截止频率γ0，当入射光的频率低于γ0 时，不论入射光多强，照射时间多长，都不能从金属中释放出电子。
⑵ 对于频率高于γ0的入射光，从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关，只与光的频率有关。
频率越高释放出的电子的动能就越大。
⑶ 对于频率高于γ0的入射光，即使入射光非常微弱，照射后也能立即释放出电子。
光纤通信作业[大全5篇]
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光纤通信作业[大全5篇]第一篇：光纤通信作业2-1光纤由哪几部分组成？答：光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。
2-2在光脉冲信号的传播过程中，光纤的损耗和色散对其有何影响？2-3单模光纤有哪几种类型？各有何特点？答：单模有G.652、G.653、G.654、G.655四种类型。
G.652光纤的特点是当工作波长在1310nm时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤损耗的限制。
G.653光纤的特点是色散零点在1550nm附近。
G.654光纤的特点是降低1550nm波段的衰减，一般为0.15~0.19dB/km,典型值为0.185dB/km,其零色散点仍然在1310nm 附近，但在1550窗口的色散较高，课达18ps/(nm·km)。
G.655光纤的特点是色散点在1550nm附近，WDM系统在零色散波长处工作很容易引起四波混频效应，导致信道间发生串扰，不利于WDM系统工作。
2-4光纤的归一化频率和各模式的归一化截止频率的关系是什么？光纤单模传输的条件是什么？2-5光纤的特性有哪些？答：几何特性、传输特性、机械特性、温度特性四种。
2-6光缆的结构有哪些？答：光缆一般由缆芯、护层和加强芯组成。
2-7常用的光缆有哪几种类型？答：层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、束管式结构光缆、带状结构光缆、单芯结构光缆、特殊结构光缆。
第二篇：光纤通信作业1一、填空题1、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为、。
2、光源的作用是将变换为光检测器的作用是将3、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是。
4、光传输设备包括5、光纤通信是以为载频，以6、光发送机主要由、和组成。
7、被称为“光纤之父”的是8、中国第一条海底光缆建成于二、简答题1、光纤通信主要有哪些优点？2、简述未来光网络的发展趋势及关键技术。
3、全光网络的优点是什么？第三篇：光纤通信_结课作业光纤通信学院：学号：姓名：电子信息工程学院1xxxxxxxxx摘要：光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。
光纤通信阶段作业
一、单项选择题（共20道小题，共100.0分）1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm和 A nm。
A. 1550B. 1480C. 980D. 15102. 光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、___C_______μm。
A. 1560B. 1550C. 1.55D. 1.513. 渐变型光纤是指_____B______是渐变的。
A. 纤芯和包层的折射率B. 纤芯的折射率C. 包层的折射率D. 模式数量4. 当光纤纤芯的折射率与包层的折射率 C 时，称为弱导波光纤。
A. 差2倍B. 相差很大C. 差别极小D. 相等5.在阶跃型光纤中，导波的特性参数有 D 。
A.B.C.D.6.阶跃型光纤中的主模是 B ，其截止时归一化频率为。
A.B.C.D.7. 在子午面上的光射线在一个周期内和该平面中心轴交叉两次，这种射线被称为 B 。
A. 反射线B. 子午线C. 斜射线D. 折射线8. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为____C________________。
A.B.C.D.9. 渐变型光纤子午线的轨迹方程受纤芯的折射率分布、___A________和___________因素的影响。
A. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的轴向角B. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的半径C. 光线入射点处的轴向角、光线入射点处的N0D. 光线入射点处的轴向角、纤芯和包层发生全反射的入射角10. 渐变指数 A 的折射指数分布光纤为多模渐变型光纤的最佳折射指数分布形式。
A. 2B. ∞C. 1D. 311. 渐变型光纤的最佳折射指数分布是指___D_______型折射指数分布。
A. 立方B. 线C. 常数D. 平方12. 利用一段____D_______光纤可以消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。
A. 色散位移单模光纤B. 非零色散光纤C. 色散平台光纤D. 色散补偿光纤13. 色散位移单模光纤是将零色散点从______B_____移到___________处的光纤。
《光纤通信》第二版(刘增基)课后作业题
nm；两种，应用较多的是 980nm 泵
浦源，其优点是
。
（4）其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种：①如图（a）为
；② 如图（b）为
；
③双向泵浦。
（5）双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向
。（填“有关”或“无关”）
。 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，
应提高对
的吸收。
阅读下图 EDFA 的结构，按要求完成各题。
掺铒光纤
输 输出
光隔离器
波分复用器
光隔离器
入 滤波器
光信号
光
信号
泵浦源
熔接点
输 输出
光信号 信号
光隔离器
掺铒光纤 熔接点
图（a）
波分复用器
光隔离器
泵浦源
入 滤波器
光
图（b）
（1） —
是 EDFA 的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入固体激光工作物质— 。
（2）掺铒光纤的模场直径为 3‐‐6µm，比常规光纤小很多，这是为了提高信号光和泵浦光的能量密度，从
而提高其
。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配，解决方法有：①在纤芯中掺
入
；②在熔接时进行一定处理减小
（填英文缩写）的不匹配。
（3）实用的 EDFA 泵浦源都是 LD，其泵浦波长有 980nm 和
第七章 1.EDFA 工作原理是什么？有哪些应用方式？
阅读下图，按要求完成各掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：能级 1 代表基态， 能量最低；能级 2 是
，处于
中间能级；能级 3 代表
， 能量最高。
（3）据图分析，请阐述该工作原理： （4）从该工作原理可以看出，光放大是由于
光纤通信作业参考
第二章作业2.1什么是振动模式？什么是波动模式？它们之间有什么区别和联系？解：稳定的横向振荡条件2dkn cos0-2©-2©=2m兀。
由于m不同，横向谐振0i23（驻波）状态不同，即横向振动的场分量不同，即波腹数不同。
把同一系统的不同的横向谐振状态称为振动模式。
在波导中横向的振动（驻波）将以波动方式沿z轴传播，形成导波，不同的m称为不同的波动模式，同样称为模式。
不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于k不同，B二k也不同，即不同的波xz 动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v。
2.2如果介质平板波导的y方向也受到限制，例如，该方向存在两个垂直介质平板的边界，相距为w，并且在该界面上也满足全反射条件。
试问介质平板波段中的模式会有什么变化（定性分析）？解：光波在x方向受到限制，则x方向光波满足驻波条件2dk-2©-2©二2m兀x23，光波在y方向受到限制，则y方向光波满足驻波条件2叭-2©2-2©3-2加，n取m取正整数；正整数。
我们用两个正整数描述横向（x,y）驻波条件也即横向场分布特点。
2.3为什么把波导的特征方程称作色散方程？它与光纤的色散有什么关系？解：在波导中，不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于k不同，B二kxz也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v。
把波导的特征方程称作色散方程。
光纤中除了有波导色散之外，还有模式色散、材料色散。
对于单模光纤，还可能有偏振模色散。
2.4介质波导与金属波导截止的含义有什么不同？解：介质波导的截止条件w二0，包层出现辐射模。
金属波导的截止条件0=0。
2.5假设一点光源发出理想的圆锥形光束如图2.13所示，其开角为0=40，并设光束截面上光强均匀分布。
（注：这不是真实情况）。
设该光束与一段均匀光纤耦合，光纤与光束共轴，光纤端面与光纤轴垂直，光源距光纤端面距离为100卩m。
光纤通信大作业
光纤通信⼤作业DWDM技术的现状与发展摘要;随着公⽤通信⽹及国际互联⽹的飞速发展,⼈们对宽带通信提出了前所未有的要求,⼀些原有的通信技术,如时分复⽤(TDM)和波分复⽤(WDM)等已不能满⾜宽带通信的要求。
在这种情况下,密集波分复⽤(DWDM)作为⼀种新兴的通信技术即应运⽽⽣。
本⽂介绍了DWDM 技术出现的历史背景，分析了DWDM的基本原理，然后对DWDM的技术特点进⾏阐述，再介绍了DWDM的关键技术，研究DWDM在未来的发展趋势。
密集型光波复⽤（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）是能组合⼀组光波长⽤⼀根光纤进⾏传送。
这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。
更确切地说，该技术是在⼀根指定的光纤中，多路复⽤单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利⽤可以达到的传输性能。
这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。
⼀、应⽤背景传统的光纤通信技术⽤⼀根光纤只传播⼀种波长的光信号，这⽆疑是对光纤容量的⼀种浪费。
⽽ DWDM 系统是在现有的光纤⾻⼲⽹上通过提⾼带宽，利⽤光纤丰富的带宽来进⾏不同波长光的传输，⼤⼤提⾼了光纤的负载能⼒。
作为⼀种区别于传统光纤的激光技术，它通过利⽤单个光纤载波的紧密光谱间距，以达到在⼀根指定光纤中多路复⽤的⽬的，这样就可以更好的控制信号在传播过程中的⾊散和信号衰减，实现在⼀定数量光纤下传递信息容量最⼤化。
这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。
这项技术的产⽣是对原先光钎数据传输技术的缺点的改进。
原先光钎数据传输技术主要有两种：空分复⽤（SDM）和时分复⽤（TDM）。
空分复⽤（SDM）是靠增加光纤数量的⽅式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。
如果没有⾜够的光纤数量，通过重新敷设光缆来扩容，⼯程费⽤将会成倍增长。
⽽且，这种⽅式并没有充分利⽤光纤的传输带宽，造成光纤带宽资源的浪费。
作为通信⽹络的建设，不可能总是采⽤敷设新光纤的⽅式来扩容，事实上，在⼯程之初也很难预测⽇益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。
光纤通信作业
第一章1. 光纤通信有哪些优点 容许频带很宽，传输容量很大； 损耗很小，中继距离很长且误码率很小； 重量轻，体积小； 抗电磁干扰性能好； 泄露小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
2.光纤通信系统有哪几部分组成？简述各部分作用。
信息源：把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。
电发射机：把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号。
光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
光接收机：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
电接收机：功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转换为基带信号。
信息宿：恢复用户信息。
第二章1均匀光纤芯与包层的折射率分别为:45.1,50.121==n n 试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差△=？ （2）光纤的数值孔径NA=?（3）在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差?max =∆τ解：()121n n n -=∆NA=∆≈-212221n n n()∆≈==∆cL n NA c n Lc n L c 12121max22θτ 2.目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长?55.1,31.1,85.0321m m m μλμλμλ===损耗：在1.31，1.55存在低损耗窗口 色散：随波长增加，色散减小，带宽增加 所以采用1.31,1.55,0.853.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？ 长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。
（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度．( 2 ）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长的增大，损耗呈下降趋势，且在1.31µm 和1 . 55µm 处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1 . 55µm.4.光纤色散产生的原因及其危害是什么？ 答 光纤色散是由光纤中传输的光信号。
《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
《光纤通信》课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃表面上，这里的1θ是入射光与玻璃表面之间的夹角。
根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃表面之间的夹角1θ=33°，则入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin67/sin33y i y n θθ==（自己用matlab 算出来）其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=（自己用matlab 算出来） 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，则允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ=允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算（1）纤芯和包层的相对折射率∆；（2）光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA =4．已知阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射（指数）差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，若01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率002233.3V a n ππλλ==⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
光纤通信作业_姓名_单位
1.光纤若按纤芯剖面折射率的分布不同来分，一般可分为（阶跃折射率分布光纤SIOF）光纤和（渐变折射率分布光纤GIOF）光纤；若按纤芯中传输模式的多少来分，可分为（多模光纤）光纤和（多模光纤）光纤。
2.光纤色散包括（模间色散）、（材料色散）、（波导色散）和（偏振模色散）。
3.单模光纤的单模传输条件是（ A ）a、Vc（LP01）>V >Vc（LP11）b、Vc（LP01）<V< Vc（LP11）c、V = Vc（LP01）d、V = Vc（LP11）4.什么是光纤的色散？为什么说光纤的色散会限制系统的传输速率？在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。
色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。
色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。
5.一阶跃光纤，纤芯半径a=25μm，折射率n1=1.5，相对折射率差Δ=1%，长度L=1km。
求：（1）光纤的数值孔径；（2）子午线的最大时延差。
6.光纤通信的主要优点1.频带宽，通信容量大。
2.损耗低，中继距离长。
3.抗电磁干扰。
4.无串音干扰，保密性好。
5.光纤线径细、重量轻、柔软。
6.光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。
7.在阶跃单模光纤中只存在什么模式？8.光纤的主要传输参数是什么？是如何表征的？9.WDM光纤通信系统对于光源的要求？WDM系统对激光器的要求除了象在普通的光纤通信系统中的一般要求外，还有其特殊的要求，即：（1）具有波长调谐特性和尽可能窄的线宽。
（2）尽可能高的边模抑制比。
一般要求至少大于35dB或40dB。
（3）激光器必须单纵模工作。
（4）激光器的频率啁啾必须尽可能小。
（5）激光器的波长和输出功率必须稳定。
（6）尽可能的小的相对强度噪声RIN。
光纤通信原理习题库与参考答案
光纤通信原理习题库与参考答案一、单选题（共10题，每题1分，共10分）1、光缆形式分类代号GY表示（）。
A、室内光缆B、通信用室外光缆C、海底光缆D、特殊光缆正确答案：B2、光电型中继器主要由（ )和光发送部分组成。
A、区间通信接口B、再放大（re-amplifying）C、再定时（re-timing）D、光接收部分正确答案：D3、（）为客户提供端到端的传送网络业务，即提供客户信号端到端的传送。
A、段层B、通路层C、伪线层D、通道层（TMC）正确答案：D4、SDH的复用采用（）。
A、按比特间插B、同步复用、按字节间插C、异步复用、D、按字节间插正确答案：B5、它有全世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输，交叉连接和交换过程。
它有一套标准化的信号结构等级，称为同步传输模块( )。
A、STM-16B、STM-1C、STM-4D、STM-N正确答案：D6、以下不是光有源器件的是（）。
A、开关B、光检测器C、光放大器D、光源正确答案：A7、光缆中的GY指（）。
A、室(局)内光缆B、通信用室(野)外光缆C、特殊光缆D、设备内光缆正确答案：B8、SDH系统是（）。
A、准同步数字系列B、同步数字系列C、码分数字复用系统D、频分复用系统正确答案：B9、下列哪项是光纤的光学特性？( )A、偏心度B、带宽C、直径D、折射率分布正确答案：D10、基群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（）。
A、2.048Mb/s，HDB3B、8.448Mb/sC、2.048Mb/sD、8448Mb/s正确答案：A二、多选题（共40题，每题1分，共40分）1、光纤的特性主要包括（）、（）、（）、（）。
A、几何特性B、物理特性C、化学特性D、传输特性正确答案：ABCD2、光纤通信系统是由以下哪几部分组成的?（）、（）、（）、（）A、光端机B、中继器C、光纤光缆线路D、电端机正确答案：ABCD3、掺铒光纤放大器主要由（）、（）、（）、（）及光滤波器等组成。
《光纤通信》作业(2016.1.28)2
《光纤通信》作业（2016.1.30）1.1 光纤通信有哪些特点？1、光纤通信的优点：（1）传输容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长。
（3）信号泄漏小，保密性好。
（4）节省有色金属。
（5）抗电磁干扰性能好。
（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。
2、光纤通信的缺点：（1）抗拉强度低。
（2）连接困难。
（3）怕水。
1.2 简述光纤通信系统的主要组成部分。
光纤通信系统的主要组成部分为：（1）光纤光缆、（2）光源（光发送机）、（3）光检测器（光接收机）、（4）无源器件、（5）光放大器（光中继器）。
1.4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？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。
2.1 光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的损耗系数对通信有什么影响？1、光纤产生能量衰减的原因包括：（1）吸收、（2）散射和（3）辐射。
2、光纤的损耗系数会导致信号功率损失，造成信号接收困难。
2.2 在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm，光波经过5km长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，则该光纤的损耗系数为多少？2.3 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远匀引起的，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。
2、瑞利散射损耗的大小与成正比。
2.4 光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？1、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。
2、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。
北交20春《光纤通信(A)》在线作业一_924答案
(单选题)1: 在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为( )。
A: 10-6
B: 10-5
C: 10-4
D: 10-3
正确答案: D
(单选题)2: WDM光传送网络中，光监控信道的传输速率采用（）Mbit／s，光监控信道由帧定位信号和净负荷组成。
A: 1.024
B: 2.048
C: 4.096
D: 6.144
正确答案: B
(单选题)3: 光纤通信指的是( )
A: 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式
B: 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式
C: 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式
D: 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式
正确答案: B
(单选题)4: 目前，光纤在（）nm处的损耗可以做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
A: 1050
B: 1550
C: 2050
D: 2550
正确答案: B
(单选题)5: 为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？ ( )
A: 光耦合器
B: 光隔离器
C: 光衰减器
D: 光纤活动连接器
正确答案: B
(单选题)6: 光发送机技术指标中的消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大，消光比一般应大于（） dB
A: 10
B: 8
C: 6
D: 4
正确答案: A。
光纤通信 作业及答案
解：
⑴
已知
则 纵模模数
其中
，，
，
，
当 q 取得最大值时，m、s 均取最小值 1
此时，计算得
∴
，且 q 为整数
谐振腔允许的纵模模数为 910
3/4
为定值
⑵
由第⑴问，得 当 ， 时，
当
时，
；当
时，
4—11 在数字光纤通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素？
答：
数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有：
解：
单模传输条件为：
→
当
时，
当
时，
1/4
当
时，
3—1 设激光器激活物质的高能级和低能级的能量各为 和 ，频率为 f，相 应能级上的粒子密度各为 和 。试计算：
⑴当
，
时， ？
⑵当
，
时， ？
⑶当
解： ⑴
，若
。环境温度 ？(按玻尔兹曼分布规律计算)
其中，
，
，
，
代入数据，得 ⑵
，
其中，
，
，
，
，
代入数据，得
《光纤通信》作业
2—1 均匀光纤芯与包层的折射率分别为：
，
，试计算：
⑴光纤层与包层的相对折射率差△为多少？
⑵光纤的数值孔径 NA 为多少？
⑶在 1m 长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差
解： ⑴
为多少？
纤芯和包层的相对折射率差 ⑵
⑶
2—10 一阶跃折射率光纤的相对折射率差
，
，当波长分别
为 0.85μm、1.31μm、1.55μm 时，要实现单模传输，纤芯半径 a 应小于多少？
光纤通信作业
1. 光纤通信是用载运信息，用作为传输媒介。
2. 1966年，英籍华裔学者发表论文，指出利用进行信息传输的可能性和技术途径。
3．光纤通信中使用的光源主要有、和。
4. 普通石英光纤在近红外波段的三个损耗很小的波长“窗口”分别是、和。
5. 光纤自内向外为、和。
6. 色散主要有、和。
7．决定着光纤损耗的最低理论极限。
8．光缆的基本结构按缆芯组件的不同一般可以分为、、、和四种。
9．损耗系数的常用测试方法有、和。
10．电流分量和电流分量的总和即为光生电流。
11．导致产生码型效应12．数字光纤通信系通常采用的编码方式有、、和。
作业二1．简要画出基本光纤传输系统的组成框图。
2．什么是外调制？3．简述外差检测的过程。
4．什么是接收机灵敏度？5．什么是渐变型多模光纤的自聚焦效应？6．什么是张弛振荡？作业三判断并改错：1．光纤通信中的光是可见光。
2．光纤通信的波长是可以任意选取的。
3．光纤的色散是用最大时延差来表示的。
4．激光器所发出的颜色与材料无关。
5．光纤损耗决定着传输距离或中继区段长度。
6．LED发散角大，耦合效率高。
7．SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。
1．简述数值孔径的定义和作用。
推导在突变型多模光纤中数值孔径的计算公式：• 其中，n1, n2分别为纤芯和包层的折射率• Δ=(n1-n2)/n1为纤芯与包层相对折射率差2．已知突变型光纤的纤芯折射率是1.35，纤芯与包层相对折射率差是0.01，工作波长λ0=0.85μm,求：（1）当纤芯半径a=20μm 时，光纤中传输的导模数是多少？（2）若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？作业五1．有一五次群（五次群速率是564.992Mbps ）单模光缆传输系统，线路码型为3B4B 码，应用InGaAs-LD ，其It<50mA ，标称波长为1310nm ，光谱宽度为2nm ，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB 。
光纤通信作业
数字光纤通信系统一般由光发射机、光中继器、光纤和光接收机组成。
一、光纤和光缆光纤是光导纤维的简称，由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。
光缆是一根或多根光纤或光纤束制成的符合光学、机械和环境特性的结构体。
二、通信用光器件（有源光器件和无源光器件）1、光源光源的作用是将电信号转换成光信号并送入光纤线路中进行传输。
有半导体激光器（LD，有阈值器件）和半导体发光二极管（LED，无阈值器件）。
激光器的工作原理所谓激光器就是激光自己振荡器。
构成一个激光振荡器必须具备的部件有：必须有产生激光的工作物质（激活物质）；必须有能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源（泵浦源）；必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。
2、光电检测器光电检测器是光接收端机的第一个部件，主要完成光信号到电信号的转换功能。
3、无源光器件无源光器件是指未发生光电能量转换的器件，它是构成光纤通信系统的基本而且必不可少的器件。
Ⅰ、光纤连接器（对应于电路中的电接插件）光纤连接器，又称光纤活动连接器，俗称活接头。
光纤连接器一般采用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤芯对准并接触良好，保证90%以上的光能够通过。
Ⅱ、光衰减器（对应于电路中的电阻）光衰减器是用来对输入的光信号功率进行一定程度的衰减，以满足各种需要。
Ⅲ、光耦合器（对应于三通或多通）光耦合器是分路或合路光信号的器件。
它的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合）。
Ⅳ、光隔离器和光环形器（对应于电路中的普通二极管）光隔离器是保证光波只能正向传输的器件。
光环形器与光隔离器的工作原理基本相同，只是光隔离器一般为两端口器件，而光环行器则为多端口器件。
Ⅴ、光开关（对应于电路中的电开关）光开关是指能够控制传输通路中光信号通或断或进行光路切换作用的器件。
Ⅵ、光波长转换器光波长转换器是指能够将光信号从一个波长转换到另一个波长的器件。
Ⅶ、光波分复用器（对应于电路中的混频器）在一根光纤中能同时传输多个波长光信号的技术，称为光波分复用技术，波分复用系统的核心部件是波分复用器件，即光复用器和光解复用器（有时也称合波器和分波器），原理上讲，合波器与分波器是相同的。
北交20春《光纤通信(A)》在线作业二答案
(单选题)1: 前置放大器的三种类型中，属于双极型晶体管放大器的主要特点是（）。
A: 输入阻抗低
B: 噪声小
C: 高频特性较差
D: 适用于低速率传输系统
正确答案: A
(单选题)2: 阶跃型光纤中，导模的传输条件为 ( )
A: V<Vc
B: V>2.405
C: V>Vc
D: V>0
正确答案: C
(单选题)3: STM － 4 每秒可传输的帧数是 ( )
A: 1000
B: 2000
C: 4000
D: 8000
正确答案: D
(单选题)4: 石英光纤材料的零色散系数波长在（）nm附近。
A: 127
B: 1270
C: 227
D: 2270
正确答案: B
(单选题)5: 掺铒光纤的激光特性（）
A: 主要由掺铒元素决定
B: 主要由起主介质作用的石英光纤决定
C: 主要由泵浦光源决定
D: 主要由入射光的工作波长决定
正确答案: A
(单选题)6: 光孤子源主要有哪几种（）。
A: 掺铒光纤孤子激光器、锁模半导体激光器
B: 掺铒光纤孤子激光器、窄纤谱半导体激光器
C: 锁模半导体激光器、锁模半导体激光器
D: 掺铒光纤孤子激光器、信道频率激光器
正确答案: A
(单选题)7: 在光纤通信中，光接收机再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成（），它由判决电路和时钟恢复电路组成。
《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。
光纤系统作业参考答案解析
第一章作业1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作用的部件是什么？光纤通信，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
起主导作用的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗口是在哪个波段？其损耗值各为多少？850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点？（1）频带宽，通信容量大（2）损耗低，中继距离长（3）抗电磁干扰（4）无窜音干扰，保密性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，用光纤可节约金属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗小4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步，SDH表示同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪几部分构成？各起什么作用？SiO2；芯区、包层、图层；芯区：提高折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提高机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径一般分别为多少？纤芯折射率较高，包层折射率较小单模光纤纤芯直径：2a=8μm～12μm，包层直径：2b=125μm；多模光纤纤芯直径：2a=50μm，包层直径：2b=125μm。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤；根据模式传播情况不同分为多模光纤和单模光纤4、什么是全反射？它的条件是什么？指光从光密介质入射到光疏介质是，全部被反射会原介质的现象条件：光从光密介质入射至光疏介质；入射角大于或等于临界角（ =arcsin（n2/n1））在光纤端面：要求入射角θ < θo 全；在芯包界面：要求入射角θ1 > θC芯包界面全反射5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？反映光纤对光信号的集光能力，定义入射临界角 的正弦为数值孔径N A ，N A越大，对光信号的接受能力越强N A=sin=6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？如果折射率分部合适，就用可能使以不同角度入射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传播，同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦。
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第二章作业2.1 什么是振动模式？什么是波动模式？它们之间有什么区别和联系？ 解：稳定的横向振荡条件0232cos 222i dk n m θφφπ--=。
由于m 不同，横向谐振（驻波）状态不同，即横向振动的场分量不同，即波腹数不同。
把同一系统的不同的横向谐振状态称为振动模式。
在波导中横向的振动（驻波）将以波动方式沿z 轴传播，形成导波，不同的m 称为不同的波动模式，同样称为模式。
不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于x k 不同，z k β=也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v 。
2.2 如果介质平板波导的y 方向也受到限制，例如，该方向存在两个垂直介质平板的边界，相距为w ，并且在该界面上也满足全反射条件。
试问介质平板波段中的模式会有什么变化（定性分析）？解：光波在x 方向受到限制，则x 方向光波满足驻波条件232222x dk m φφπ--=，m 取正整数；光波在y 方向受到限制，则y 方向光波满足驻波条件y 232222dk n φφπ--=，n 取正整数。
我们用两个正整数描述横向（x ，y ）驻波条件也即横向场分布特点。
2.3 为什么把波导的特征方程称作色散方程？它与光纤的色散有什么关系？ 解：在波导中，不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于x k 不同，z k β=也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v 。
把波导的特征方程称作色散方程。
光纤中除了有波导色散之外，还有模式色散、材料色散。
对于单模光纤，还可能有偏振模色散。
2.4 介质波导与金属波导截止的含义有什么不同？解：介质波导的截止条件0w =，包层出现辐射模。
金属波导的截止条件0β=。
2.5 假设一点光源发出理想的圆锥形光束如图2.13所示，其开角为40θ=，并设光束截面上光强均匀分布。
（注：这不是真实情况）。
设该光束与一段均匀光纤耦合，光纤与光束共轴，光纤端面与光纤轴垂直，光源距光纤端面距离为100m μ。
设光纤芯半径25a m μ=，包层半径62.5b m μ=，纤芯折射率 1.45n =，相对折射率差=0.01∆，试求：（1）光纤的数值孔径；（2）如果不加任何会聚措施，光源与光纤的最大耦合效率。
解：（1）光纤的数值孔径为1 1.450.205NA rad ===；（2）光源照到光纤截面上的半径tan 2010036.4r m m μμ=⨯=，光纤数值孔径处对应的纤芯半径（满足全反射条件）'t 0.20510020.5r m m μμ=⨯=。
考虑到空气与纤芯界面的反射可得最大耦合效率为221211'0.0337350.31718 1.07%1n r r n ⎛⎫-⨯=⨯= ⎪+⎝⎭；不考虑到空气与纤芯界面的反射可得最大耦合效率为22'0.3171831.718%r r ==。
2.6 设阶跃折射率光纤的纤芯折射率1 1.45n =，相对折射率差0.01∆=，试问在光纤的三个损耗极小值的波长0.85m μ、1.31m μ、1.55m μ处为保证单模传输，纤芯半径分别应小于多少？解：由于单模传输归一化频率 2.40483V <，又1012V k a a πλ==。
从而12 2.40483a πλ<。
带入数值知0.85m μ波长处保证单模传输纤芯半径为：1 1.58777808a m m μ<=； 带入数值知 1.31m μ波长处保证单模传输纤芯半径为2 2.44704622a m m μμ<=； 带入数值知 1.55m μ波长处保证单模传输纤芯半径为3 2.89536003a m m μ<=。
2.9 设阶跃折射率光纤纤芯半径为25m μ，纤芯折射率为1.46，包层折射率为1.45。
根据（2.40a ）式试求在波长为 1.55m λμ=时光纤中的模式数量。
解：由（ 2.40a ）式可知对阶跃折射率光纤，模式数为))22210/2/2 1.46225/1.55/2149N V k a π===⨯⨯=。
第三章作业3.2. 光纤的衰减系数一般是0.2/dB km ，功率为1mW 的光信号传输100km 后功率是多少？解：功率为1mW 的光信号传输100km 后功率是()()()0.2100/100.2100/100101100.01P l P mW mW -⨯-⨯=⨯=⨯=。
3.4 设OTDR 接收机检测灵敏度为-20dBm ，发射机注入光纤的功率为0.1mW ，光纤衰减系数为0.2/dB km ，试计算该OTDR 的测试量程。
解：设光在光纤中传输lkm 时，功率为接收机检测灵敏度的功率，即 ()()0.2/10010l P l P -=⨯，而()210P l mW -=。
从而解得50l km =。
()10()10log 1P mW P dBm mW ⎛⎫= ⎪⎝⎭3.5 用射线理论说明为什么波导中的相速度可以大于光速，它与爱因斯坦相对论有无矛盾？解：相速度指波的相位传播速度c v n=，是针对单频电磁波的特性。
在波导中相速度可能大于光速c 。
如上图：信号传输方向为z 方向。
采用射线理论，波导中射线的方向和等相位面如图中示。
设光脉冲沿光射线从A 点传输到E 点（速度为介质中的光速），在z 方向等相位面已传到B 点，由A 点沿光纤轴线传到C 点的速度为群速度，也即能量传播速度。
显然能量传播速度小于光速，而相速度可大于光速。
它与光射线方向波阵面 光纤横截面光纤轴线A B C Z E D θ爱因斯坦相对论无矛盾。
3.8 在宽与高不相等的矩形波导中的基模有无偏振模色散问题，为什么？解：存在偏振模色散。
因为波导横向方向不对称。
3.9 麦克斯韦方程推导（3.42）式。
3.12 讨论SPM 和XPM 如何影响IM/DD 系统。
解：SPM 指光场在光纤内传输时由光场本身的强度引起的自身光场的相位变化。
XPM 指不同波长的光同时在光纤中传播时，一个波长的光场强度会影响另一个波长信号光场的相移，产生交叉相位调制。
SPM 和XPM 都能使信号脉冲展宽，且XPM 效应是SPM 效应的2倍。
SPM 与反常色散共同作用下使光脉冲在传输过程中脉宽不变，实现光孤子传输。
第四章作业4.1 画出用环形器[4.3(a)或(b)]替代半反半透镜建立OTDR 装置的结构图，分析其性能优缺点。
解：环形器缺点：结构复杂，主要部件是双折射分离元件、法拉第旋转器和相位旋转器；优点：小尺寸；高隔离度；低插入损耗；方向性好，低偏振敏感度；低偏振相关性；低偏振模色散；高光功率；宽的工作温度范围。
4.2 试分析(4.30)式定义的三个参量的物理意义。
解：耦合度衡量器件定向传输性的参数，即希望输出端的光功率占输入端输入光功率的比例；1010log i fP C P方向性为希望输出端的光功率与不希望输出端的光功率的比较；1010log f b P D P = 隔离度指某一光路对其他光路中的信号的隔离能力。
隔离度高，线路之间的“串话”小。
即输入光功率出现在不希望的输出端的比例。
1010log i bP I P =4.6 设F -P 谐振腔的腔长为1cm ，两反射镜的反射系数均为0.99，腔体与反射镜均无损耗，求该谐振腔的自由谱区和细度。
解：该谐振腔的自由谱区为：101= 1.5102c s d ν-∆=⨯ 细度为：()1/212212156.2111F πρρπρρρρ===-- F 无单位4.7 如何设计一个多层介质膜滤波器的结构，使其透射系数增加（即设计所谓的增透膜)?解：多层介质膜滤波器介质折射率分布为()p G LH G 。
考虑到光从光疏介质射向光密介质，在界面上反射光有半波损失。
注意多层增透膜膜厚低折射率材料膜厚0/4L n λ，高折射率材料膜厚0/2H n λ。
4.9. 试分析利用AWG 制作的双向OADM 的优缺点。
解：利用AWG 制作的双向OADM 可以实现波分复用和解复用的功能，其结构紧凑，成本低；但是提高AWG 的隔离度、降低串扰是其应解决的问题。
4.10. 根据图4.32分析，若信号只从输入端口2注入，分析在相移器加热或不加热的情况下光路如何变化。
解：信号从输入端口2注入，调节两臂的相移使相移器不加热时两臂的相移差为2m π（m 为整数），信号从输出端口1输出；当相移器加热时使两臂的相差为()2+1m π，则信号将从输出端口2输出。
第五章作业5.2 从图5.2所示的半导体能带结构示意图说明为何LD 的激射信号的单色性较差。
解：半导体晶体中，原子紧密排列，各原子的外层电子轨道相互重叠（按量子力学的说法，外层电子的波函数重叠）。
简并的能级就不能存在。
原子相互作用的结果，能级结构发生变化。
各原子的外层电子简并的能级发生劈裂，形成了能带结构。
最终半导体的典型能带结构包括价带、导带和价带与导带之间的禁带如下图。
由于导带、价带有一定的宽度，因此当导带的电子跃迁到价带与价带的空穴复合，辐射出的光子的频率有一定的范围，单色性较差。
半导体激光器所发射的光波长不是单一值的原因：a. 半导体导带和价带都是由许多能级组成的，它们所具备的的能量有微小的差别；b. 半导体的能带结构受掺杂和晶体缺陷影响较大，使得禁带宽度有微小的变化。
5.3 从本章介绍的内容分析LD和EDFA的泵浦机理的异同。
解：LD由双异质结结构组成，外加正向电压。
在结区中电子的准费米能级很高，故导带中电子数很多；空穴的准费米能级较低，故价带中空穴很多，即实现了粒子数反转（更多的电子进入导带）。
当导带电子跃迁到价带与空穴复合，产生自发辐射光，在LD谐振腔的作用下，满足谐振条件的光能量大于禁带宽度，则可引起导带电子跃迁到价带，并与价带中的空穴复合，同时发射光子（此过程为受激辐射），实现光放大。
结区即为增益区（又称有源区）。
LD的泵浦方式为电泵浦。
EDFA是利用掺铒光纤中掺杂铒离子在泵浦光的作用下实现粒子数反转，在入射信号光的激励下，位于高能级的铒离子产生受激跃迁，将泵浦能量转化成为信号光能量，从而对入射信号光提供光增益，实现信号光的放大。
EDFA的泵浦方式为光泵浦。
5.4 半导体电子器件（二极管、三极管）常由PN结构成，半导体光电器件也是由PN结构成，它们有何异同？电子器件能否同时存在光电变换功能？需要什么条件？解：半导体电子器件（二极管、三极管）由掺杂（磷或硼）的硅、锗半导体材料组成的PN结构成，具有单向导电性。
LD、LED的PN结主要由具有光敏特性的半导体材料GaAs、AlGaAs、InP、InGaAsP 适当掺杂制成。
LD、LED具有单向导电性。
只有打那个外加正向电压使得正向电流足够大时才能发光。
正向电流越大，发光俞强。
注意有最大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等极限。