《光纖通信》課后習(xí)題答案

1、 1光纖通信的優(yōu)缺點各是什么？答：優(yōu)點有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長；無串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強；體積小、重量輕、便于施工維護；原材料來源豐富，潛在價格低廉等。缺點有：接口昂貴，強度差，不能傳送電力，需要專門的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長時間的檢驗等。2光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機、光接收機和光纖鏈路。光發(fā)射機由模擬或數(shù)字電接口、電壓電流驅(qū)動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)字電接的作用是實現(xiàn)口阻抗匹配和信號電平匹配（限制輸入信號的振幅）作用。光源是LE

2、D或LD,這兩種二極管的光功率與驅(qū)動電流成正比。電壓電流驅(qū)動電路是輸入電路與光源間的電接口，用來將輸入信號的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動光源。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。光接收機由光檢測器組件、放大電路和模擬或數(shù)字電接口組成。光檢測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、光檢測器和電流電壓轉(zhuǎn)換器。光檢測器將光信號轉(zhuǎn)化為電流信號。常用的器件有PIN和APD。然后再通過電流電壓轉(zhuǎn)換器,變成電壓信號輸出。模擬或數(shù)字電接口對輸出電路其阻抗匹配和信號電平匹配作用。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

3、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，因而，如果光發(fā)送與光接收之間的距離超多2km時，每隔2km將需要用光纜線路盒把光纜連接起來。光纜終端盒：主要用于將光纜從戶外（或戶內(nèi)）引入到戶內(nèi)（或戶外），將光纜中的光纖從光纜中分出來，一般放置在光設(shè)備機房內(nèi)。光纖連接器：主要用于將光發(fā)送機（或光接收機）與光纜終端盒分出來的光纖連接起來，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1%的載波頻率的比特率下工作，試問在5GHz的微波載波和1.55um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/

4、s，則能傳輸781路64kb/s的音頻信道。根據(jù)題意，求得在1.55卩m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。4SDH體制有什么優(yōu)點？答：（1）SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)字傳輸標準速率和標準的光路接口，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，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標準，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性；2）SDH接入系統(tǒng)的不同等級的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負荷區(qū)內(nèi)的排列非常有規(guī)律，而凈負荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實現(xiàn)了一次

5、復(fù)用的特性，克服了PDH準同步復(fù)用方式對全部高速信號進行逐級分解然后再生復(fù)用的過程，由于大大簡化了數(shù)字交叉連接（DXC）,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）由于采用了較先進的分插復(fù)用器（ADM）、數(shù)字交叉連接（DXC）、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號的5開銷比特，它的網(wǎng)管功能顯得特別強大，并能統(tǒng)一形成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)的自動化、智能化、信道的利用率以及降低網(wǎng)絡(luò)的維管費和生存能力起到了積極作用；（4）由于SDH有多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，它能增強網(wǎng)監(jiān)，運行管理和自動配置功能，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能，同時也

6、使網(wǎng)絡(luò)運行靈活、安全、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)成能通過功能塊的自由組合，實現(xiàn)了不同層次和各種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活；（6）SDH并不專屬于某種傳輸介質(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。這一特點表明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。例如，我國的國家與省級有線電視干線網(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模型的觀點來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對其高層有嚴格的限制，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是嚴格同步的，從而保

7、證了整個網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整；（9）標準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。5簡述未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢及關(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)是指信號只是在進出網(wǎng)絡(luò)時才進行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在，因此在整個傳輸過程中沒有電的處理。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簡述WDM的概念。答：波分復(fù)用的基本思想是將工作波長略微不同、各自攜帶了不同信息的多個光源發(fā)出的光信號，一起注入到同一根光纖中進行傳輸。7解釋光纖通信為何越

8、來越多地采用WDM+EDFA方式。答：采用WDM技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點分不開的，它有如下優(yōu)點：（1）充分利用了光纖的巨大帶寬資源；（2）同時傳輸多種不同類型的信號；（3）實現(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)點分不開的，它有如下優(yōu)點：（1）中繼器的價格下降了；（2）對傳送的數(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)備就很容易升級到高的速率；（3）可以同時放大多個波長信號，使波分復(fù)用（WDM）的實現(xiàn)成為可能；（4）提供了系統(tǒng)擴容的新途徑，無需增加光纖和工作的速率，只需通過增加波長就可提高系統(tǒng)的容量；5）

9、最關(guān)鍵的是系統(tǒng)的成本下降了。8全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是什么？答：能充分利用光纖的帶寬資源，故容量大，傳輸質(zhì)量好，開放性，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，可擴展性，結(jié)構(gòu)簡單，透明性，可靠性高，可維護性好。1光波從空氣中以角度0=33。投射到平板玻璃表面上，這里的e是入射11光與玻璃表面之間的夾角。根據(jù)投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分發(fā)生折射，如果折射光束和反射光束之間的夾角正好為90。，請問玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又是多少？解：入射光與玻璃表面之間的夾角e=33，則入射角e=57，反射角1ie=57。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re=33y由折射定律nsi

10、ne=nsine，得到iiyyn=sine/sine=sin67/sin33（自己用matlab算出來）yiy其中利用了空氣折射率n=i。這種玻璃的臨界角為ie=皿血丄（自己用matlab算出來）cny2計算n=1.48及n=1.46i2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n=1.00，則允許的最大入射角e為多少？max解：階躍光纖的數(shù)值孔徑為NAsine=pn一n0.24max12允許的最大入射角e-arcsin（0.24）自己用matlab算出來max3弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為n1.5,n-1.45，試計算12（1）纖芯和包層的相對折射率人；（2）光纖的數(shù)值孔徑n

11、a。解：階躍光纖纖芯和包層的相對折射率差為n2一n2r20.032n2光纖的數(shù)值孔徑為NA2一n2k0.384已知階躍光纖纖芯的折射率為n1.5，相對折射（指數(shù)）差0.01，纖芯1半徑a-25卩m，若九-叭，計算光纖的歸一化頻率V及其中傳播的模數(shù)量M。0解：光纖的歸一化頻率V弓an20弋芒an咅33.30光纖中傳播的模數(shù)量Mk55425根數(shù)值孔徑為0.20的階躍折射率多模光纖在850nm波長上可以支持1000個左右的傳播模式。試問：1）其纖芯直徑為多少？在1310nm波長上可以支持多少個模?在1550nm波長上可以支持多少個模?解：（1）由v=匹=竺aNA，得到纖芯直徑為TOC o 1-5 h

12、 z1X12X11XVX2M0.85*2000a=-1=l-1=30.272兀NA2兀NA2兀0.20（2當(dāng)X=1.31ym，有2九J2M九莎=2T-NA得到模的個數(shù)為尢2（0.85）2M二fM=x1000=4212尢21（1.312當(dāng)“1.55呦，得到模的個數(shù)為2X2（0.85）2M=嚴M=x1000=3543X21（1.55力26用纖芯折射率為n=1.5，長度未知的弱導(dǎo)光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率f=8MHz10的光脈沖，經(jīng)過該光纖后，信號延遲半個脈沖周期，試估算光纖的長度l。解：信號的周期為T=1/f0信號在纖芯中傳輸?shù)乃俣葹関=c/n1由于信號延遲半個脈沖周期，則光纖的長度L為TTc13x10

13、81L=vx=x=12.5m2n2f1.52x8x106107有階躍型光纖，若n=1.5，X=1.31ym，那么10（1）若A=0.25，為保證單模傳輸，光纖纖芯半徑a應(yīng)取多大?（2）若取芯徑a=5卩m，保證單模傳輸時，A應(yīng)怎么選擇?解：（1）由歸一化頻率V=知：可”=齊n淬得到00九Va=2兀八2Ai為了保證光纖中只能存在一個模式，則要求V2.405，則要求光纖纖芯半徑九2.4051.312.405門a0.47Um2kn2A2k1.5心2x0.251(2)若取芯徑a=5um，保證單模傳輸時，則(尢V02(2kna)1丫1(X2.405-0.0022(2kna丿18漸變光纖的折射指數(shù)分布為廠r

14、Aa1-2A1a丿_n(r)=n(0)1/2求光纖的本地數(shù)值孔徑。解：漸變光纖纖芯中某一點的數(shù)值孔徑為r)a1-1a丿_NA(r)=n2(r)-n2(a)=2An2(0)9某光纖在1300nm處的損耗為/km，在1550nm波長處的損耗為/km。假設(shè)下面兩種光信號同時進入光纖：1300nm波長的150UW的光信號和1550nm波長的100呷的光信號。試問這兩種光信號在8km和20km處的功率各是多少？以uw為單位。解：對于1300nm波長的光信號，在8km和20km處的功率各是P=P10-aL/10=150 x10-0.48|UW150 x10-1.2|UWoi對于1550nm波長的光信號，在

15、8km和20km處的功率各是P=P10-aL/10=100X10-0.24|UW100X10-0.6|UWoi10段12km長的光纖線路，其損耗為1.5dB/km。試回答：(1)如果在接收端保持0.3UW的接收光功率，則發(fā)送端的功率至少為多少？2 2 #（2）如果光纖的損耗變?yōu)锽/km、解：（1）根據(jù)損耗系數(shù)定義則所需的輸入光功率為多少？10Pa=li-LPo得到發(fā)送端的功率至少為P=P10-OL/10=0.3X10-1.8|1Woi（2）如果光纖的損耗變?yōu)?.5dB/km，則所需的輸入光功率為P=P10-OL/10=0.3X10-3|1Woi11-有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長的光纖鏈

16、路，纖芯折射率=1.49，相對折射率差二.。1）求接收端最快和最慢的模式之間的時延差；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）纖芯和包層的相對折射率差人為n2一n2小小“=r才=0.012n21則得到n=1.4752接收端最快和最慢的模式之間的時延差Ln25X103St=1A=x0.01=0.113scn3X108X1.47522）模式色散導(dǎo)致的均方根脈沖展寬實際上就等于最快和最慢的模式之間的時延差Ln28T=0.113yscn 3）光纖的帶寬距離積4c_4x3x108nA21.49x0.0121_8.05km-Gb/s12有1

17、0km長na_0.30的多模階躍折射光纖，如果其纖芯折射率為1.45，算光纖帶寬。解：纖芯和包層的相對折射率A為A_21(NAni丿-0.021由階躍光纖的比特距離積BL亠，得到光纖帶寬2nA1BG時，才能有激光放出。（詳細推導(dǎo)請看補充題1、2）th7由表達式E二hc/九說明為什么LED的FWHM功率譜寬度在長波長中會變得更寬些?證明：由E=hc得到一加，于是得到?jīng)_，可見當(dāng)AE一定時，A九與九2成正比。NT8試畫出APD雪崩二極管結(jié)構(gòu)示意圖，并指出高場區(qū)及耗盡層的范圍。解：先把一種高阻的P型材料作為外延層，沉積在P+材P+ 12 料上（P+是P型重摻雜），然后在高阻區(qū)進行P型擴散或電離摻雜（叫

18、n層）,最后一層是一個N+（N+是N型重摻雜）層。高場區(qū)是P區(qū)，耗盡區(qū)是Pn區(qū)。9一個GaAsPIN光電二極管平均每三個入射光子產(chǎn)生一個電子空穴對。假設(shè)所以的電子都被收集，那么1）計算該器件的量子效率；2）在0.8卩m波段接收功率是10-7W，計算平均是輸出光電流；3）計算波長，當(dāng)這個光電二極管超過此波長時將停止工作，即長波長截止點九。c解：（1）量子效率為1/3=0.33（2）由量子效率二佇空得到P/hvPeininI/e訛eI=p二P二2.2X10-8A二22nApP/hvhcinin3)GaAsPIN的禁帶寬度為E二1.424eV，則截止波長為g=0.87pm_1.24方-1.424g1

19、0什么是雪崩增益效應(yīng)？答：一次光生載流子穿過一個具有非常高的電場高場區(qū)。在這個高場區(qū)，光生電子空穴可以獲得很高的能量。他們高速碰撞在價帶上的電子使之電離，從而激發(fā)出新的電子空穴對。新產(chǎn)生的的載流子同樣由電場加速，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%，計算在1.3pm和1.55卩m波長時的響應(yīng)度，說明為什么在i.55ym處光電二極管比較靈敏。解：1.3ym時的響應(yīng)度為R=四凹=8小=0.84A/W；1.241.55pm時的響應(yīng)度為R=坐刎=8“55=1A/w。1.24因為響應(yīng)度正比于波長，故在1.55pm處光電二極管比1.3y

20、m處靈敏。12光檢測過程中都有哪些噪聲？答：量子噪聲，暗電流噪聲，漏電流噪聲和熱噪聲。補充題1一束光在介質(zhì)中傳播時，其光強I隨傳播距離z的變化通常表示為I=Ie(G-a)z，其中I為初始光強，00G為光強增益系數(shù),a為光強損耗系數(shù)。試推到這個式子，并說明此式成立條件。解：設(shè)光束通過厚度為dz的一層介質(zhì)時，其光強由I變?yōu)镮+dI，在光放大時dI0，可寫成dI二GIdz，即dI/1二Gdz，若G為常數(shù)，則積分得到I二IeGz；0在衰減時，dIa+ln2Lrr12解：在諧振腔內(nèi)任取一點z，此點光強I(z)，該光強向右傳播到前鏡片,經(jīng)反射后向左傳播到后鏡片，再經(jīng)過反射向右傳播回到z點，則光強變?yōu)镮(z

21、+2L)=I(z)rre(G-a)2l顯然，產(chǎn)生激光的條件為返回z點的光強要大于z點發(fā)出的光強“re(g-a)2l1，12因而I(z+2L)I(z)即卩I(z)rre(g-a)2lI(z)，12Ga+丄In2Lrr12記G=a+丄In丄，是諧振腔的總損耗，只有增益GG時，才能產(chǎn)生激光,th2Lrrth12故把G叫激光器的閾值條件。th第4章無源光器件光纖的連接損耗有哪些？如何降低連接損耗？解：連接損耗可分為外部損耗和內(nèi)部損耗。外部損耗主要有軸向位移、連接間隔、傾斜位移、截面不平整。內(nèi)部損耗主要是由于光纖的波導(dǎo)特性和幾何特性差異導(dǎo)致的損耗，包括纖芯的直徑、纖芯區(qū)域的橢圓度、光纖的數(shù)值孔徑、折射率

22、剖面等。采用較好的連接方法，改善連接器的性能。試用2X2耦合器構(gòu)成一個8X8空分開關(guān)陣列，畫出連接圖和輸入輸出端口信號間流向，計算所需開關(guān)數(shù)。解：討論圖5.22所示平面陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計思想和方法。解：設(shè)計思想：將同一輸入信號分成若干路分別經(jīng)歷不同的相移后又將它們合在一起輸出；設(shè)計方法：將N個輸入波導(dǎo)和N個輸出波導(dǎo)，二個聚焦平面波導(dǎo)（星型耦合器）和通道陣列波導(dǎo)，集成在單一襯底上。使得輸入輸出波導(dǎo)的位置和陣列波導(dǎo)的位置滿足羅蘭圓規(guī)則。 簡述光耦合器和WDM分波器有什么不同。解：在寬帶光纖耦合器中，通常通過改變?nèi)廴诶F工藝，使耦合器輸出端口的分光比不受波長的影響。相反，在WDM器件中則改變?nèi)廴诶F

23、工藝，使分光比隨波長急劇變化。光濾波器有哪些種類，濾波器應(yīng)用在什么場合？解：光濾波器主要有F-P腔濾波器、M-Z干涉濾波器、陣列波導(dǎo)光柵濾波器、聲光可調(diào)濾波器，光纖光柵濾波器。光濾波器用于濾出特定波長的光信號。光開關(guān)有哪些性能參數(shù)，在光纖通信中有什么作用？解：光開關(guān)的性能參數(shù)主要有開關(guān)時間、通斷消光比、插入損耗、串?dāng)_、偏振依賴損耗；光開關(guān)在光纖通信技術(shù)中作光路切換之用，如系統(tǒng)的主備切換等。它是光交換的關(guān)鍵器件，在光網(wǎng)絡(luò)中有許多應(yīng)用場合。簡述F-P腔可調(diào)諧濾波器的工作原理。解：F-P腔型濾波器的主體是F-P諧振腔，是由一對高度平行的高反射率鏡面構(gòu)成的腔體，當(dāng)入射光波的波長為腔長的整數(shù)倍時光波可形

24、成穩(wěn)定振蕩，輸出光波之間會產(chǎn)生多光束干涉，最后輸出等間隔的梳狀波形。通過改變腔長L或腔內(nèi)的折射率n來改變?yōu)V波器的中心波長。討論光纖光柵在光通信中的應(yīng)用。解：光纖光柵的應(yīng)用范圍有光纖激光器、WDM合/分波器、超高速系統(tǒng)中的色散補償器、固定或可調(diào)濾波器、光纖放大器、光纖光柵全光分插復(fù)用器等。NLOM是否可作光開關(guān)？解：可以。改變環(huán)的長度或光波的波長，使來自傳輸光纖的光波與繞環(huán)后的光波之間產(chǎn)生相移，兩者之間產(chǎn)生相長和相消，達到開和關(guān)的作用。1光放大器包括哪些種類？簡述它們的原理和特點。EDFA有哪些優(yōu)點？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)

25、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，就成為沒有反饋的半導(dǎo)體行波放大器。它能適合不同波長的光放大，缺點是耦合損耗大，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光信號在光纖中傳輸，會與光纖介質(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。（2）摻雜光纖放大器（常見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，從而使光信號得到放大。EDFA優(yōu)點：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長正好是在光纖的最低損耗

26、窗口等。2EDFA的泵浦方式有哪些？各有什么優(yōu)缺點？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3dB5dB。這是因為在輸出端的泵浦光比較強可以更多地轉(zhuǎn)化為信號光。而雙向泵浦又比反向泵浦輸出信號提高約3dB，這是因為雙向泵浦的泵功率也提高了3dB。其次，從噪聲特性來看，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

27、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方向無關(guān)，但耦合損耗較大，并增加了一個泵浦，使成本上升。，求放大器的增益。3個EDFA功率放大器，波長為1542nm的輸入信號功率為2dBm,得到的輸出功率為p27dBmout解：G=lOlog(P/P)=lOlogPTOlogP=27-2=25dB10outin10out10in4簡述FBA與FRA間的區(qū)別。為什么在FBA中信號與泵浦光必須反向傳輸？答：FBA與FRA間的區(qū)別:1

28、、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。如果這個斯托克斯光與信號光同頻、同相，那么信號光得到加強。故要使信號光得到放大，信號光應(yīng)與泵浦光方向相反。5個長250um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找到公式計算。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，

29、對線路中的光信號直接進行放大，使得全光通信技術(shù)得以實現(xiàn)。(2)作為前置放大器，由于EDFA具有低噪聲特點，因而如將它置于光接收機的前面，放大非常微弱的光信號，則可以大大提高接收機靈敏度。(3)作為后置放大器，將EDFA置于光發(fā)射機的輸出端，則可用來提高發(fā)射光功率，增加入纖功率，延長傳輸距離。7EDFA的主要性能指標有哪些？說明其含義？答：(1)增益，是指輸出功率與輸入功率之比G=P/P，如果用分貝outin作單位定義為G=10log(P/P)；10outin(2)噪聲系數(shù)，是指輸入信號的信噪比與輸出信號的信噪比F=(SNR)n/(SNR)。inout8分別敘述光放大器在四種應(yīng)用場合時各自的要求

30、是什么？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，用在線放大器代替光電光混合中繼器是完全可以的。特別是對多信道光波系統(tǒng)，節(jié)約大量設(shè)備投資。(2)后置放大器：將光放大器接在光發(fā)送機后，以提高光發(fā)送機的發(fā)送功率，增加通信距離。(3)前置放大器：將光放大器接在光接收機前，以提高接收機功率和信噪比，增加通信距離。(4)功率補償放大器：功率補償放大器的運用場合：A.用于補償局域網(wǎng)中的分配損耗，以增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)；B.將光放大器用于光子交換系統(tǒng)等多種場合。9敘述SOA-XGM波長變換的原理。答：探測波九和泵浦波九經(jīng)耦合注入到SOA中，SOA對入射光功率存在s

31、p增益飽和特性：當(dāng)入射光強增加時，增益變??；當(dāng)入射光強減小時，增益變大。因此，當(dāng)受過調(diào)制的泵浦波注入SOA時，泵浦波將調(diào)制SOA的增益這個增益又影響探測波的強度變化，使得探測波的強度按泵浦波的強度變化，用帶通濾波器取出變換后的九信號，即可實現(xiàn)從九至臥的全光波長變換。sps1光接收機中有哪些噪聲？答：熱噪聲、散粒噪聲和自發(fā)輻射噪聲。2RZ碼和NRZ碼有什么特點？答：NRZ（非歸零碼）：編碼1對應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時間為整個比特周期，0對應(yīng)無光脈沖。RZ（歸零碼）：編碼1對應(yīng)有光脈沖，且持續(xù)時間為整個比特周期的一半，0對應(yīng)無光脈沖。NRZ碼的優(yōu)點是占據(jù)頻寬窄，只是RZ碼的一半；缺點是當(dāng)出現(xiàn)長連“1”

32、或“0”時，光脈沖沒有交替變換，接收時對比特時鐘的提取是不利的。RZ碼解決了長連“1”的問題，但長連“0”的問題沒解決。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？內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制各有什么優(yōu)缺點？答：光源的外調(diào)制類型有：電折射調(diào)制、電吸收MQW調(diào)制、M-Z型調(diào)制。內(nèi)調(diào)制器簡單且廉價，這種調(diào)制會引起輸出光載波的頻率啁啾；外調(diào)制器可以有更高的速率工作，并且有較小的信號畸變。5ii假定接收機工作于1550nm，帶寬為3GH金前置放大器噪聲系數(shù)為4dB,設(shè)計機負載為R即駕:溫度算接收機的靈率度。1，R=皿=125A/W，G=1，解：接收機工作于1550nm,貝I電離系數(shù)比為k=0.7，G=1，則散粒噪Am聲系數(shù)為F(G)=kG+(1-k)(2-丄)0.87AmAmAGm熱噪聲電流方差為b2=BFBreRneL帶數(shù)據(jù)自己計