光纖通信課后習(xí)題答案

.z.第一章1．光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長(zhǎng)；無(wú)串音干擾，性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原材料來(lái)源豐富，潛在價(jià)格低廉等。缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門(mén)的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)等。2．光纖通信系統(tǒng)由哪幾局部組成？各局部的功能是什么？答：光纖通信系統(tǒng)由三局部組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。光源組件包括光源、光源—光纖耦合器和一段光纖〔尾纖或光纖跳線〕組成。模擬或數(shù)字電接的作用是實(shí)現(xiàn)口阻抗匹配和信號(hào)電平匹配〔限制輸入信號(hào)的振幅〕作用。光源是LED或LD，這兩種二極管的光功率與驅(qū)動(dòng)電流成正比。電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來(lái)將輸入信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源—光纖耦合器的作用是把光源發(fā)出的光耦合到光纖或光纜中。光接收機(jī)由光檢測(cè)器組件、放大電路和模擬或數(shù)字電接口組成。光檢測(cè)器組件包括一段光纖〔尾纖或光纖跳線〕、光纖—光檢波器耦合器、光檢測(cè)器和電流—電壓轉(zhuǎn)換器。光檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。常用的器件有PIN和APD。然后再通過(guò)電流—電壓轉(zhuǎn)換器，變成電壓信號(hào)輸出。模擬或數(shù)字電接口對(duì)輸出電路其阻抗匹配和信號(hào)電平匹配作用。光纖鏈路由光纖光纜、光纖連接器、光纜終端盒、光纜線路盒和中繼器等組成。光纖光纜由石英或塑料光纖、金屬包層和外套管組成。光纜線路盒：光纜生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的光纜一般為2km一盤(pán)，因而，如果光發(fā)送與光接收之間的距離超多2km時(shí)，每隔2km將需要用光纜線路盒把光纜連接起來(lái)。光纜終端盒：主要用于將光纜從戶外〔或戶〕引入到戶〔或戶外〕，將光纜中的光纖從光纜中分出來(lái)，一般放置在光設(shè)備機(jī)房。光纖連接器：主要用于將光發(fā)送機(jī)〔或光接收機(jī)〕與光纜終端盒分出來(lái)的光纖連接起來(lái)，即連接光纖跳線與光纜中的光纖。3．假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在高達(dá)1%的載波頻率的比特率下工作，試問(wèn)在5GHz的微波載波和1.55μm的光載波上能傳輸多少路64kb/s的音頻信道？解：根據(jù)題意，求得在5GHz的微波載波下，數(shù)字通信系統(tǒng)的比特率為50Mb/s，則能傳輸781路64kb/s的音頻信道。根據(jù)題意，求得在1.55μm的光載波下，數(shù)字通信系統(tǒng)的比特率為1.935Gb/s，則能傳輸30241935路64kb/s的音頻信道。4．SDH體制有什么優(yōu)點(diǎn)？答：〔1〕SDH傳輸系統(tǒng)在國(guó)際上有統(tǒng)一的幀構(gòu)造，數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，使網(wǎng)管系統(tǒng)互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字體制〔PDH〕完全兼容，并容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性；〔2〕SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀構(gòu)造凈負(fù)荷區(qū)的排列非常有規(guī)律，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號(hào)一次直接分插出低速支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了一次復(fù)用的特性，抑制了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)展逐級(jí)分解然后再生復(fù)用的過(guò)程，由于大大簡(jiǎn)化了數(shù)字穿插連接〔D*C〕，減少了背靠背的接口復(fù)用設(shè)備，改善了網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送透明性；〔3〕由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器〔ADM〕、數(shù)字穿插連接〔D*C〕、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀構(gòu)造中安排了信號(hào)的5％開(kāi)銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強(qiáng)大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費(fèi)和生存能力起到了積極作用；〔4〕由于SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增強(qiáng)網(wǎng)監(jiān)，運(yùn)行管理和自動(dòng)配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活、平安、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化；〔5〕SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設(shè)備的構(gòu)成能通過(guò)功能塊的自由組合，實(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)錁?gòu)造的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活；〔6〕SDH并不專屬于*種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率則需用光纖。這一特點(diǎn)說(shuō)明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國(guó)的國(guó)家與省級(jí)有線電視干線網(wǎng)就是采用SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(wǎng)(HFC)相兼容；〔7〕從OSI模型的觀點(diǎn)來(lái)看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對(duì)其高層有嚴(yán)格的限制，便于在SDH上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持ATM或IP傳輸；〔8〕SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整；〔9〕標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放型光接口可以在根本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)本錢。5．簡(jiǎn)述未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)。答：全光網(wǎng)絡(luò)將成為繼純電纜網(wǎng)絡(luò)、光電耦合網(wǎng)絡(luò)后的第三代網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)展電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過(guò)程中始終以光的形式存在，因此在整個(gè)傳輸過(guò)程中沒(méi)有電的處理。全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)主要有光放大中繼技術(shù)、光復(fù)用技術(shù)、光交換技術(shù)、光分插復(fù)用技術(shù)等。6．簡(jiǎn)述WDM的概念。答：波分復(fù)用的根本思想是將工作波長(zhǎng)略微不同、各自攜帶了不同信息的多個(gè)光源發(fā)出的光信號(hào)，一起注入到同一根光纖中進(jìn)展傳輸。7．解釋光纖通信為何越來(lái)越多地采用WDM+EDFA方式。答：采用WDM技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的，它有如下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕充分利用了光纖的巨大帶寬資源；〔2〕同時(shí)傳輸多種不同類型的信號(hào)；〔3〕實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸；〔4〕多種應(yīng)用形式；〔5〕節(jié)約線路投資；〔6〕降低器件的超高速要求。采用EDFA技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的，它有如下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕中繼器的價(jià)格下降了；〔2〕對(duì)傳送的數(shù)據(jù)速率和調(diào)制格式透明，這樣系統(tǒng)只需改變鏈路的終端設(shè)備就很容易升級(jí)到高的速率；〔3〕可以同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)，使波分復(fù)用〔WDM〕的實(shí)現(xiàn)成為可能；〔4〕提供了系統(tǒng)擴(kuò)容的新途徑，無(wú)需增加光纖和工作的速率，只需通過(guò)增加波長(zhǎng)就可提高系統(tǒng)的容量；〔5〕最關(guān)鍵的是系統(tǒng)的本錢下降了。8．全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質(zhì)量好，開(kāi)放性，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)構(gòu)造，可擴(kuò)展性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，透明性，可靠性高，可維護(hù)性好。第二章1．光波從空氣中以角度33°投射到平板玻璃外表上，這里的是入射光與玻璃外表之間的夾角。根據(jù)投射到玻璃外表的角度，光束一局部被反射，另一局部發(fā)生折射，如果折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°，請(qǐng)問(wèn)玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又是多少？解：入射光與玻璃外表之間的夾角33°，則入射角°，反射角°。由于折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°，所以折射角°。由折射定律，得到〔自己用matlab算出來(lái)〕其中利用了空氣折射率。這種玻璃的臨界角為〔自己用matlab算出來(lái)〕2．計(jì)算及的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。如果光纖端面外介質(zhì)折射率，則允許的最大入射角為多少？解：階躍光纖的數(shù)值孔徑為允許的最大入射角自己用matlab算出來(lái)3．弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為，，試計(jì)算〔1〕纖芯和包層的相對(duì)折射率；〔2〕光纖的數(shù)值孔徑。解：階躍光纖纖芯和包層的相對(duì)折射率差為光纖的數(shù)值孔徑為4．階躍光纖纖芯的折射率為，相對(duì)折射〔指數(shù)〕差，纖芯半徑，假設(shè)，計(jì)算光纖的歸一化頻率及其中傳播的模數(shù)量。解：光纖的歸一化頻率光纖中傳播的模數(shù)量5．一根數(shù)值孔徑為0.20的階躍折射率多模光纖在850nm波長(zhǎng)上可以支持1000個(gè)左右的傳播模式。試問(wèn)：〔1〕其纖芯直徑為多少？〔2〕在1310nm波長(zhǎng)上可以支持多少個(gè)模？〔3〕在1550nm波長(zhǎng)上可以支持多少個(gè)模"解：〔1〕由，得到纖芯直徑為〔2〕當(dāng)，有得到模的個(gè)數(shù)為〔3〕當(dāng)，得到模的個(gè)數(shù)為6．用纖芯折射率為，長(zhǎng)度未知的弱導(dǎo)光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率的光脈沖，經(jīng)過(guò)該光纖后，信號(hào)延遲半個(gè)脈沖周期，試估算光纖的長(zhǎng)度。解：信號(hào)的周期為信號(hào)在纖芯中傳輸?shù)乃俣葹橛捎谛盘?hào)延遲半個(gè)脈沖周期，則光纖的長(zhǎng)度為7．有階躍型光纖，假設(shè)，，則〔1〕假設(shè)，為保證單模傳輸，光纖纖芯半徑應(yīng)取多大？〔2〕假設(shè)取芯徑，保證單模傳輸時(shí)，應(yīng)怎么選擇？解：〔1〕由歸一化頻率得到為了保證光纖中只能存在一個(gè)模式，則要求，則要求光纖纖芯半徑〔2〕假設(shè)取芯徑，保證單模傳輸時(shí)，則8．漸變光纖的折射指數(shù)分布為求光纖的本地?cái)?shù)值孔徑。解：漸變光纖纖芯中*一點(diǎn)的數(shù)值孔徑為9．*光纖在1300nm處的損耗為，在1550nm波長(zhǎng)處的損耗為。假設(shè)下面兩種光信號(hào)同時(shí)進(jìn)入光纖：1300nm波長(zhǎng)的的光信號(hào)和1550nm波長(zhǎng)的的光信號(hào)。試問(wèn)這兩種光信號(hào)在8km和20km處的功率各是多少？以為單位。解：對(duì)于1300nm波長(zhǎng)的光信號(hào)，在8km和20km處的功率各是，對(duì)于1550nm波長(zhǎng)的光信號(hào)，在8km和20km處的功率各是，10．一段12km長(zhǎng)的光纖線路，其損耗為。試答復(fù)：〔1〕如果在接收端保持的接收光功率，則發(fā)送端的功率至少為多少？〔2〕如果光纖的損耗變?yōu)?，則所需的輸入光功率為多少？解：〔1〕根據(jù)損耗系數(shù)定義得到發(fā)送端的功率至少為〔2〕如果光纖的損耗變?yōu)?，則所需的輸入光功率為11．有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長(zhǎng)的光纖鏈路，纖芯折射率，相對(duì)折射率差?！?〕求接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差；〔2〕求由模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬；〔3〕假設(shè)最大比特率就等于帶寬，則此光纖的帶寬距離積是多少？解：〔1〕纖芯和包層的相對(duì)折射率差為則得到接收端最快和最慢的模式之間的時(shí)延差〔2〕模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬實(shí)際上就等于最快和最慢的模式之間的時(shí)延差〔3〕光纖的帶寬距離積12．有10km長(zhǎng)的多模階躍折射光纖，如果其纖芯折射率為，計(jì)算光纖帶寬。解：纖芯和包層的相對(duì)折射率為由階躍光纖的比特距離積，得到光纖帶寬第三章1．計(jì)算一個(gè)波長(zhǎng)為的光子能量，分別對(duì)1MHz和100MHz的無(wú)線電做同樣的計(jì)算。解：波長(zhǎng)為的光子能量為對(duì)1MHz和100MHz的無(wú)線電的光子能量分別為2．太陽(yáng)向地球輻射光波，設(shè)其平均波長(zhǎng)，射到地球外面大氣層的光強(qiáng)大約為。如果恰好在大氣層外放一個(gè)太陽(yáng)能電池，試計(jì)算每秒鐘到達(dá)太陽(yáng)能電池上每平方米板上的光子數(shù)。解：光子數(shù)為3．如果激光器在上工作，輸出1W的連續(xù)功率，試計(jì)算每秒從激活物質(zhì)的高能級(jí)躍遷到低能級(jí)的粒子數(shù)。解：粒子數(shù)為4．光與物質(zhì)間的相互作用過(guò)程有哪些？答：受激吸收，受激輻射和自發(fā)輻射。5．什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實(shí)現(xiàn)光放大？答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是指高能級(jí)粒子布居數(shù)大于低能級(jí)的粒子布居數(shù)。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)〔叫激活介質(zhì)〕可實(shí)現(xiàn)光放大。6．什么是激光器的閾值條件？答：閾值增益為其中是介質(zhì)的損耗系數(shù)，分別是諧振腔反射鏡的反射系數(shù)。當(dāng)激光器的增益時(shí)，才能有激光放出?！苍敿?xì)推導(dǎo)請(qǐng)看補(bǔ)充題1、2〕7．由表達(dá)式說(shuō)明為什么LED的FWHM功率譜寬度在長(zhǎng)波長(zhǎng)中會(huì)變得更寬些？證明：由得到，于是得到，可見(jiàn)當(dāng)一定時(shí)，與成正比。8．試畫(huà)出APD雪崩二極管構(gòu)造示意圖，并指出高場(chǎng)區(qū)及耗盡層的圍。解：先把一種高阻的P型材料作為外延層，沉積在P+材料上〔P+是P型重?fù)诫s〕，然后在高阻區(qū)進(jìn)展P型擴(kuò)散或電離摻雜〔叫π層〕，最后一層是一個(gè)N+〔N+是N型重?fù)诫s〕層。高場(chǎng)區(qū)是P區(qū)，耗盡區(qū)是Pπ區(qū)。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)所以的電子都被收集，則〔1〕計(jì)算該器件的量子效率；〔2〕在波段接收功率是，計(jì)算平均是輸出光電流；〔3〕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)將停頓工作，即長(zhǎng)波長(zhǎng)截止點(diǎn)。解：〔1〕量子效率為〔2〕由量子效率得到〔3〕GaAsPIN的禁帶寬度為，則截止波長(zhǎng)為10．什么是雪崩增益效應(yīng)？答：一次光生載流子穿過(guò)一個(gè)具有非常高的電場(chǎng)高場(chǎng)區(qū)。在這個(gè)高場(chǎng)區(qū)，光生電子－空穴可以獲得很高的能量。他們高速碰撞在價(jià)帶上的電子，使之電離，從而激發(fā)出新的電子－空穴對(duì)。新產(chǎn)生的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)象叫雪崩效應(yīng)。11．設(shè)PIN光電二極管的量子效率為80%，計(jì)算在和波長(zhǎng)時(shí)的響應(yīng)度，說(shuō)明為什么在處光電二極管比較靈敏。解：時(shí)的響應(yīng)度為；時(shí)的響應(yīng)度為。因?yàn)轫憫?yīng)度正比于波長(zhǎng)，故在處光電二極管比處?kù)`敏。12．光檢測(cè)過(guò)程中都有哪些噪聲？答：量子噪聲，暗電流噪聲，漏電流噪聲和熱噪聲。補(bǔ)充題1．一束光在介質(zhì)中傳播時(shí)，其光強(qiáng)隨傳播距離的變化通常表示為，其中為初始光強(qiáng)，為光強(qiáng)增益系數(shù)，為光強(qiáng)損耗系數(shù)。試推到這個(gè)式子，并說(shuō)明此式成立條件。解：設(shè)光束通過(guò)厚度為的一層介質(zhì)時(shí)，其光強(qiáng)由變?yōu)?，在光放大時(shí)，可寫(xiě)成，即，假設(shè)為常數(shù)，則積分得到；在衰減時(shí)，，可寫(xiě)成，即，假設(shè)為常數(shù)，則積分得到；所以，當(dāng)光放大和光衰減同時(shí)存在時(shí)，便有。顯然，此式成立的條件是：都與無(wú)關(guān)。補(bǔ)充題2．設(shè)LD的光學(xué)諧振腔長(zhǎng)為，諧振腔前、后鏡片的光強(qiáng)反射系數(shù)分別為，諧振腔介質(zhì)的光強(qiáng)損耗系數(shù)為，諧振腔的光強(qiáng)增益系數(shù)為，試證明：激光所要求的諧振條件〔閾值增益條件〕為解：在諧振腔任取一點(diǎn)，此點(diǎn)光強(qiáng)，該光強(qiáng)向右傳播到前鏡片，經(jīng)反射后向左傳播到后鏡片，再經(jīng)過(guò)反射向右傳播回到點(diǎn)，則光強(qiáng)變?yōu)轱@然，產(chǎn)生激光的條件為返回點(diǎn)的光強(qiáng)要大于點(diǎn)發(fā)出的光強(qiáng)即，得到，因而記，是諧振腔的總損耗，只有增益時(shí)，才能產(chǎn)生激光，故把叫激光器的閾值條件。第五章1．光放大器包括哪些種類？簡(jiǎn)述它們的原理和特點(diǎn)。EDFA有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：光放大器包括半導(dǎo)體光放大器、光纖放大器〔由可分為非線性光纖放大器和摻雜光纖放大器〕。1〕半導(dǎo)體光放大器它是根據(jù)半導(dǎo)體激光器的工作原理制成的光放大器。將半導(dǎo)體激光器兩端的反射腔去除，就成為沒(méi)有反響的半導(dǎo)體行波放大器。它能適合不同波長(zhǎng)的光放大，缺點(diǎn)是耦合損耗大，增益受偏振影響大，噪聲及串?dāng)_大。2〕光纖放大器〔1〕非線性光纖放大器強(qiáng)光信號(hào)在光纖中傳輸，會(huì)與光纖介質(zhì)作用產(chǎn)生非線性效應(yīng)，非線性光纖放大器就是利用這些非線性效應(yīng)制作而成。包括受激拉曼放大器〔SRA〕和受激布里淵放大器〔SBA〕兩種?！?〕摻雜光纖放大器〔常見(jiàn)的有摻鉺和摻鐠光纖放大器〕在泵浦光作用下，摻雜光纖中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，從而使光信號(hào)得到放大。EDFA優(yōu)點(diǎn)：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長(zhǎng)正好是在光纖的最低損耗窗口等。2．EDFA的泵浦方式有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：EDFA的三種泵浦形式：同向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。同向泵浦：信號(hào)光和泵浦光經(jīng)WDM復(fù)用器合在一起同向輸入到摻鉺光纖中，在摻鉺光纖中同向傳輸；反向泵浦：信號(hào)光和泵浦在摻鉺光纖中反向傳輸；雙向泵浦：在摻鉺光纖的兩端各有泵浦光相向輸入到摻鉺光纖中。同向泵浦增益最低，而反向泵浦比同向泵浦可以提高增益3dB~5dB。這是因?yàn)樵谳敵龆说谋闷止獗容^強(qiáng)可以更多地轉(zhuǎn)化為信號(hào)光。而雙向泵浦又比反向泵浦輸出信號(hào)提高約3dB，這是因?yàn)殡p向泵浦的泵功率也提高了3dB。其次，從噪聲特性來(lái)看，由于輸出功率加大將導(dǎo)致粒子反轉(zhuǎn)數(shù)的下降，因此在未飽和區(qū)，同向泵浦式EDFA的噪聲系數(shù)最小，但在飽和區(qū)，情況將發(fā)生變化。不管摻鉺光纖的長(zhǎng)度如何，同向泵浦的噪聲系數(shù)均較小。最后，考慮三種泵浦方式的飽和輸出特性。同向EDFA的飽和輸出最小。雙向泵浦EDFA的輸出功率最大，并且放大器性能與輸出信號(hào)方向無(wú)關(guān)，但耦合損耗較大，并增加了一個(gè)泵浦，使本錢上升。3．一個(gè)EDFA功率放大器，波長(zhǎng)為1542nm的輸入信號(hào)功率為2dBm，得到的輸出功率為，求放大器的增益。解：G=10log10〔Pout/Pin〕=10log10Pout-10log10Pin=27-2=25dB4．簡(jiǎn)述FBA與FRA間的區(qū)別。為什么在FBA號(hào)與泵浦光必須反向傳輸？答：FBA與FRA間的區(qū)別：1、FRA是同向泵浦，F(xiàn)BA是反向泵浦；2、FRA產(chǎn)生的是光學(xué)聲子，F(xiàn)BR產(chǎn)生的是聲學(xué)聲子，3、FRA比FBA的閾值功率大；4、FRA比FBA的增益帶寬大。在SBA中，泵浦光在光纖的布里淵散射下，產(chǎn)生低頻的斯托克斯光，方向與泵浦光傳播方向相反。如果這個(gè)斯托克斯光與信號(hào)光同頻、同相，則信號(hào)光得到加強(qiáng)。故要使信號(hào)光得到放大，信號(hào)光應(yīng)與泵浦光方向相反。5．一個(gè)長(zhǎng)250μm的半導(dǎo)體激光器用做F-P放大器，有源區(qū)折射率為4，則放大器通帶帶寬是多少？此題可能有誤，半導(dǎo)體光放大器的通帶帶寬目前還沒(méi)找到公式計(jì)算。6．EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用形式有哪些？答：〔1〕作為光中繼器，用EDFA可代替半導(dǎo)體光放大器，對(duì)線路中的光信號(hào)直接進(jìn)展放大，使得全光通信技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)?！?〕作為前置放大器，由于EDFA具有低噪聲特點(diǎn)，因而如將它置于光接收機(jī)的前面，放大非常微弱的光信號(hào)，則可以大大提高接收機(jī)靈敏度?！?〕作為后置放大器，將EDFA置于光發(fā)射機(jī)的輸出端，則可用來(lái)提高發(fā)射光功率，增參加纖功率，延長(zhǎng)傳輸距離。7．EDFA的主要性能指標(biāo)有哪些？說(shuō)明其含義？答：〔1〕增益，是指輸出功率與輸入功率之比G=Pout/Pin，如果用分貝作單位定義為G=10log10〔Pout/Pin〕；〔2〕噪聲系數(shù)，是指輸入信號(hào)的信噪比與輸出信號(hào)的信噪比Fn＝〔SNR〕in/〔SNR〕out。8．分別表達(dá)光放大器在四種應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)各自的要什么？答：〔1〕在線放大器：當(dāng)光纖色散和放大器自發(fā)輻射噪聲的累積，尚未使系統(tǒng)性能惡化到不能工作時(shí)，用在線放大器代替光電光混合中繼器是完全可以的。特別是對(duì)多信道光波系統(tǒng)，節(jié)約大量設(shè)備投資?！?〕后置放大器：將光放大器接在光發(fā)送機(jī)后，以提高光發(fā)送機(jī)的發(fā)送功率，增加通信距離?！?〕前置放大器：將光放大器接在光接收機(jī)前，以提高接收機(jī)功率和信噪比，增加通信距離?！?〕功率補(bǔ)償放大器：功率補(bǔ)償放大器的運(yùn)用場(chǎng)合：A.用于補(bǔ)償局域網(wǎng)中的分配損耗，以增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)；B.將光放大器用于光子交換系統(tǒng)等多種場(chǎng)合。9．表達(dá)SOA-*GM波長(zhǎng)變換的原理。答：探測(cè)波和泵浦波經(jīng)耦合注入到SOA中，SOA對(duì)入射光功率存在增益飽和特性：當(dāng)入射光強(qiáng)增加時(shí)，增益變??；當(dāng)入射光強(qiáng)減小時(shí)，增益變大。因此，當(dāng)受過(guò)調(diào)制的泵浦波注入SOA時(shí)，泵浦波將調(diào)制SOA的增益，這個(gè)增益又影響探測(cè)波的強(qiáng)度變化，使得探測(cè)波的強(qiáng)度按泵浦波的強(qiáng)度變化，用帶通濾波器取出變換后的信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)從到的全光波長(zhǎng)變換。第六章1．光接收機(jī)中有哪些噪聲？答：熱噪聲、散粒噪聲和自發(fā)輻射噪聲。2．RZ碼和NRZ碼有什么特點(diǎn)？答：NRZ〔非歸零碼〕：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期，0對(duì)應(yīng)無(wú)光脈沖。RZ〔歸零碼〕：編碼1對(duì)應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時(shí)間為整個(gè)比特周期的一半，0對(duì)應(yīng)無(wú)光脈沖。NRZ碼的優(yōu)點(diǎn)是占據(jù)頻寬窄，只是RZ碼的一半；缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)長(zhǎng)連"1〞或"0〞時(shí)，光脈沖沒(méi)有交替變換，接收時(shí)比照特時(shí)鐘的提取是不利的。RZ碼解決了長(zhǎng)連"1〞的問(wèn)題，但長(zhǎng)連"0〞的問(wèn)題沒(méi)解決。3．通信中常用的線路碼型有哪些？答：擾碼、mBnB碼、插入碼和多電平碼。4．光源的外調(diào)制都有哪些類型？調(diào)制和外調(diào)制各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：光源的外調(diào)制類型有：電折射調(diào)