光纖通信課后習(xí)題解答第5章光源與光發(fā)送機(jī)習(xí)題解答

1、第五章光源與光發(fā)送機(jī)#第五章光源與光發(fā)送機(jī)習(xí)題解答1比較LED和LD，并說(shuō)明各自適應(yīng)的工作范圍。答：LED的發(fā)射光功率比LD要小，不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；LED的光譜寬度比LD大得多，不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；LED的調(diào)制帶寬比LD小得多，不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；LED的溫度特性比LD好得多。所以，LED適應(yīng)于短距離小容量光纖通信系統(tǒng)，而LD適應(yīng)于長(zhǎng)距離大容量光纖通信系統(tǒng)。2、試說(shuō)明LED的工作原理。答：當(dāng)給LED外加合適的正向電壓時(shí)，Pp結(jié)之間的勢(shì)壘（相對(duì)于空穴）和 Np結(jié)之間的勢(shì)壘（相對(duì)于電子）降低，大量的空穴和電子分別從 P區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)和從N區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)（由 于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，p區(qū)中外來(lái)的電子和空穴不會(huì)分別擴(kuò)散

2、到P區(qū)和N區(qū)），在有源區(qū)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，最終克服受激吸收及其它衰減而產(chǎn)生自發(fā)輻射的光輸出。3、試說(shuō)明LD的工作原理。答：當(dāng)給LD外加適當(dāng)?shù)恼螂妷簳r(shí)，由于有源區(qū)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布而首先發(fā)生自發(fā)輻射 現(xiàn)象，那些傳播方向與諧振腔高反射率界面垂直的自發(fā)輻射光子會(huì)在有源層內(nèi)部邊傳播、 邊發(fā)生受激輻射放大（其余自發(fā)輻射光子均被衰減掉），直至傳播到高反射率界面由被反射 回有源層，再次向另一個(gè)方向傳播受激輻射放大。如此反復(fù)，直到放大作用足以克服有源 層和高反射率界面的損耗后，就會(huì)向高反射率界面外面輸出激光。4、 為什么應(yīng)用單縱模 LD光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率遠(yuǎn)大于使用LED光纖通信系統(tǒng)的傳輸 速率？答：

3、因?yàn)閱慰v模LD的譜線寬度比LED的譜線寬度小得多，單縱模LD的調(diào)制帶寬比LED 的調(diào)制帶寬大得多，所以單縱模LD光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率遠(yuǎn)大于使用 LED光纖通信系 統(tǒng)的傳輸速率。5、若激光物質(zhì)的禁帶寬度為0.8eV。試問(wèn)該激光物質(zhì)所能輻射的光波長(zhǎng)是多少?答:,L24=1.24/0.85=1.55（卩 m）6、光與物質(zhì)的相互作用有哪幾種方式？答：光與物質(zhì)的相互作用時(shí)，存在自發(fā)輻射、受激輻射及受激吸收三種基本過(guò)程。7、什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？答：高能級(jí)上的電子數(shù)多于低能級(jí)上電子數(shù)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。8、在光纖通信系統(tǒng)中，光源為什么要加正向電壓？答：利用外加適當(dāng)?shù)恼螂妷嚎梢詫?shí)現(xiàn)發(fā)光物質(zhì)

4、的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，從而使物質(zhì)總體 呈現(xiàn)發(fā)光過(guò)程。9、光發(fā)送機(jī)主要由哪些部分組成？各部分的作用是什么？答：光發(fā)送機(jī)主要由光源、驅(qū)動(dòng)電路及輔助電路等構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是為光源提供要求的驅(qū)動(dòng)電流； 光源的主要作用是完成電光變換(光調(diào)制)；輔助電路主要完成自動(dòng)功率控制、自動(dòng)溫度控制及光源保護(hù)等功能。10、光調(diào)制方式有哪些？目前的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)采用的是數(shù)字調(diào)制方式？還是模擬調(diào)制 方式？答：光調(diào)制方式主要按照光源與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系及已調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)兩種方式分類(lèi)。根據(jù) 光源與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系，可以將光源的調(diào)制方式分為直接調(diào)制方式和外部(或間接)調(diào)制 方式；根據(jù)已調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)，可以將光源的調(diào)制方式分

5、為模擬調(diào)制方式和數(shù)字調(diào)制方式。 從調(diào)制的本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，目前的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)采用的是模擬調(diào)制方式。11、若歸一化調(diào)制信號(hào)波形為x(t)=sin Q t,試寫(xiě)出已調(diào)光信號(hào)的電場(chǎng)表達(dá)式和對(duì)應(yīng)的平均發(fā)送光功率表達(dá)式。答：比（t）二 KT 1 msin（'t）丨/2 cos（，ct0）2Pt= v eT (t) >2 2=Kt v 1+msin( Q t)cos( o ct+ $ o)>2 2=Kt /2v 1+msin( Q t) > + Kt /2 v 1+msin( Q t) cos2( w ct+ $ o)>=Kt2/212、一個(gè)優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電路一般要滿(mǎn)足哪些要求？

6、答：能夠提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流；有足夠快的響應(yīng)速度，最好大于光源的驅(qū)動(dòng)速度；保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。13、 在光發(fā)送機(jī)中，為什么要設(shè)置APC電路？答：主要是為了保持 LD光發(fā)送機(jī)輸出的平均光功率達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)具有保護(hù)光源安全的 作用。14、在光發(fā)送機(jī)中，主要應(yīng)用哪些類(lèi)型的自動(dòng)功率控制電路？答：在光發(fā)送機(jī)中，主要應(yīng)用普通電參數(shù)自動(dòng)功率控制電路和光電反饋?zhàn)詣?dòng)功率控制電路。15、為什么說(shuō)圖5.18電路具有連“ 0”保護(hù)作用？答：在輸入信號(hào)為連“ 0”時(shí)，A1和A3的輸出的增加基本相同，所以不會(huì)使光源的輸出 光功率增加或增加很大，因此具有保護(hù)LD的功能。16、 在光發(fā)送機(jī)中，為什么要設(shè)置ATC電路？答：為了保證光發(fā)送機(jī)具有穩(wěn)定的輸出特性，對(duì)LD的溫度特性進(jìn)行控制是非常必要的，而且對(duì)LD的溫度控制也是保護(hù) LD的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。17、 試敘述在溫度升高時(shí)圖5.20電路的工作過(guò)程。答：當(dāng)某種原因引起光源溫度升高時(shí)，熱敏電阻Rt阻值降低，使由R2、R3及Rt組成的電橋失去平衡，A1放大器反向輸入端電位提高，使A1放大器輸出端電位降低，晶體三極管T提供的制冷電流增加。所以，半導(dǎo)體制冷器(Semiconductor Coole