《光纖通信》課后習(xí)題答案

.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；無串音干擾，保密性好；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，需要專門的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長時(shí)間的檢驗(yàn)等。.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(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、電壓一電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。光源組件包括光源、光源一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。電壓一電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來將輸入信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源一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）、光纖一光檢波器耦合器、光檢測器和電流一電壓轉(zhuǎn)換器。光檢測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。 常用的器件有PIN和APD。然后再通過電流一電壓轉(zhuǎn)換器，變成電壓信號(hào)輸出。模擬或數(shù)字電接口對(duì)輸出電路具阻抗匹配和信號(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，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。 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(jī)房內(nèi)。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的光纖連接起來，即連接光纖跳線與光纜中的光纖。.假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在高達(dá) 1%勺載波頻率的比特率下工作，試問在5GHz的微波載波和1.55以m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1.55以.SDHft制有什么優(yōu)點(diǎn)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(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；SDH接入系統(tǒng)的不同等級(jí)的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)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，克服了PDH準(zhǔn)同步復(fù)用方式對(duì)全部高速信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)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(jìn)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(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。因SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了信號(hào)的5%開銷比特，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)浣Y(jié)構(gòu)，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、安全、可靠，使網(wǎng)絡(luò)的功能非常齊全和多樣化；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(shí)現(xiàn)了不同層次和各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，十分靈活；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(diǎn)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(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；從OSI模型的觀點(diǎn)來看，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；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；標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容， 降低了聯(lián)網(wǎng)成本。.簡述未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)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)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(gè)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。.簡述WDM)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(gè)光源發(fā)出的光信號(hào)，一起注入到同一根光纖中進(jìn)行傳輸。7,解釋光纖通信為何越來越多地采用WDM+EDFA式。答：采用WDM技術(shù)的原因是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開的，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)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(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，開放性，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展性，結(jié)構(gòu)簡單，透明性，可靠性高，可維護(hù)性好。.光波從空氣中以角度&=330投射到平板玻璃表面上，這里的 日是入射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(qǐng)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2=33°,則入射角8=57°,反射角日=57°。由于折射光束和反射光束之間的夾角正好為 90°,所以折射角耳=33O由折射定律nsin9=nysinq,得到ny=sin&/sin%=sin67/sin33(自己用matlab算出來)其中利用了空氣折射率ni=1。這種玻璃的臨界角為9c=arcsin—(自己用matlab算出來)ny.計(jì)算n=1.48及1=1.46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Hmax為多少解：階躍光纖的數(shù)值孔徑為允許的最大入射角9max=arcsin(0.24)自己用matlab算出來.弱導(dǎo)階躍光纖纖芯和包層折射率分別為 必=1.5,口=1.45,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NA。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.已知階躍光纖纖芯的折射率為小=1.5,相對(duì)折射(指數(shù))差4=0.01,纖芯半徑a=25"m,若%=1Nm,計(jì)算光纖的歸一化頻率V及其中傳播的模數(shù)量M。解：光纖的歸一化頻率光纖中傳播的模數(shù)量.一根數(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(gè)左右的傳播模式。試問：(1)其纖芯直徑為多少(2)在1310nm波長上可以支持多少個(gè)模(3)在1550nm波長上可以支持多少個(gè)模？TOC\o"1-5"\h\z解：(1)由V-空aqKM@aNA,得到纖芯直徑為'1 '1(2)當(dāng)，2=1.31Nm,有得到模的個(gè)數(shù)為(3)當(dāng)久=1.55則得到模的個(gè)數(shù)為.用纖芯折射率為小=1.5,長度未知的弱導(dǎo)光纖傳輸脈沖重復(fù)頻率f°=8MHz的光脈沖，經(jīng)過該光纖后，信號(hào)延遲半個(gè)脈沖周期，試估算光纖的長度 L。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，則光纖的長度 L為.有階躍型光纖，若?=1.5,%=1.31Nm,那么(1)若3=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=5Nm,保證單模傳輸時(shí)，△應(yīng)怎么選擇解：(1)由歸一化頻率V=2La%M，2=2EanVS得到'0 '0為了保證光纖中只能存在一個(gè)模式，則要求V<2.405,則要求光纖纖芯半徑(2)若取芯徑a=5Nm,保證單模傳輸時(shí)，則.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：漸變光纖纖芯中某一點(diǎn)的數(shù)值孔徑為.某光纖在1300nm處的損耗為0.6dB/km,在1550nm波長處的損耗為0.3dB/km,假設(shè)下面兩種光信號(hào)同時(shí)進(jìn)入光纖： 1300nm波長的150NW的光信號(hào)和1550nm波長的100服的光信號(hào)。試問這兩種光信號(hào)在 8km和20km處的功率各是多少以」w為單位。解：對(duì)于1300nm波長的光信號(hào)，在8km和20km處的功率各是Po=Pi10-"10=15010q48」W,15010」2」W對(duì)于1550nm波長的光信號(hào)，在8km和20km處的功率各是Po=P10-"10=10010q24」w,10010^6jw.一段12km長的光纖線路，具損耗為1.5dB/kmo試回答：(1)如果在接收端保持0.3服的接收光功率，則發(fā)送端的功率至少為多少(2)如果光纖的損耗變?yōu)?.5dB/km,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)?.5dB/km,則所需的輸入光功率為.有一段由階躍折射率光纖構(gòu)成的5km長的光纖鏈路，纖芯折射率》=1.49,相對(duì)折射率差A(yù)=0.01o(1)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NA=0.30的多模階躍折射光纖，如果其纖芯折射率為 1.45,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BL<^,得到光纖帶寬2n〔L.計(jì)算一個(gè)波長為人=1Rm的光子能量，分別對(duì)1MH/口100MHz的無線電做同樣的計(jì)算。解：波長為九=1%的光子能量為對(duì)1MH而100MHz的無線電的光子能量分別為.太陽向地球輻射光波，設(shè)其平均波長 九=0.7Nm,射到地球外面大氣層的光強(qiáng)大約為I=0.14W/cm2。如果恰好在大氣層外放一個(gè)太陽能電池，試計(jì)算每秒鐘到達(dá)太陽能電池上每平方米板上的光子數(shù)。解：光子數(shù)為.如果激光器在兒=0.5Rm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.光與物質(zhì)間的相互作用過程有哪些答：受激吸收，受激輻射和自發(fā)輻射。.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。.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)，ri,r2分別是諧振腔反射鏡的反射系數(shù)。當(dāng)激光器的增益G之Gth時(shí)，才能有激光放出。（詳細(xì)推導(dǎo)請(qǐng)看補(bǔ)充題1、2）.由表達(dá)式E=hc/人說明為什么LED的FWHMO率譜寬度在長波長中會(huì)變得更寬些證明：由E=hc/K得到處=-hc△九，于是得到-二AE,可見當(dāng)AE—hc定時(shí)，△尢與L成正比。.試畫出APD雪崩二極管結(jié)構(gòu)示意圖，弁指出高場區(qū)及耗盡層的范圍。 P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)行P型擴(kuò)散或電離 仰）摻雜（叫兀層），最后一層是一個(gè)N+（N+是N型重?fù)诫s）層。 P+高場區(qū)是P區(qū)，耗盡區(qū)是P兀區(qū).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，那么(1)計(jì)算該器件的量子效率；(2)在0.8Nm波段接收功率是io」w,計(jì)算平均是輸出光電流；(3)計(jì)算波長，當(dāng)這個(gè)光電二極管超過此波長時(shí)將停止工作， 即長波長截止點(diǎn)解：(1)量子效率為“=1/3=0.33(2)由量子效率」41e=工業(yè)得到Pn/hVRe(3)GaAsPIN的禁帶寬度為Eg=1.424eV,則截止波長為.什么是雪崩增益效應(yīng)答：一次光生載流子穿過一個(gè)具有非常高的電場高場區(qū)。在這個(gè)高場區(qū)，光生電子一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)出新的電子一空穴對(duì)。新產(chǎn)生的的載流子同樣由電場加速，弁獲得足夠的能量，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)。.設(shè)PIN光電二極管的量子效率為 80%計(jì)算在1.3-和1.55Rm波長時(shí)的響應(yīng)度，說明為什么在1.55?處光電二極管比較靈敏。解：1.3^m時(shí)的響應(yīng)度為rJ('m)=0.8.1.3=0.84a/w；1.24 1.241.55/時(shí)的響應(yīng)度為R=-^-(—m)=0.8「55=伍/川。1.24 1.24因?yàn)轫憫?yīng)度正比于波長，故在1.55Nm處光電二極管比1.3Nm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(bǔ)充題1.一束光在介質(zhì)中傳播時(shí)，其光強(qiáng)I隨傳播距離z的變化通常表示為I=l0e(G4z,其中I0為初始光強(qiáng)，G為光強(qiáng)增益系數(shù)，口為光強(qiáng)損耗系數(shù)。試推到這個(gè)式子，弁說明此式成立條件。解：設(shè)光束通過厚度為dz的一層介質(zhì)時(shí)，具光強(qiáng)由I變?yōu)镮+dI,在光放大時(shí)dI>0,可寫成dI=GIdz，即dI/G=,若G為常數(shù)，則積分得到I=IoeGz;在衰減時(shí)，dI<0,可寫成dI=-?Idz,即dI/I=_adz,若a為常數(shù)，則積分得到I=I°e/；所以，當(dāng)光放大和光衰減同時(shí)存在時(shí)，便有I=I0e(Ge)z。顯然，此式成立的條件是： G,a都與I,z無關(guān)。補(bǔ)充題2.設(shè)LD的光學(xué)諧振腔長為L,諧振腔前、后鏡片的光強(qiáng)反射系數(shù)分別為n,r2,諧振腔介質(zhì)的光強(qiáng)損耗系數(shù)為a，諧振腔的光強(qiáng)增益系數(shù)為G,試證明：激光所要求的諧振條件(閾值增益條件)為解：在諧振腔內(nèi)任取一點(diǎn)z,此點(diǎn)光強(qiáng)I(z),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)過反射向右傳播回到 z點(diǎn)，則光強(qiáng)變?yōu)轱@然，產(chǎn)生激光的條件為返回 z點(diǎn)的光強(qiáng)要大于z點(diǎn)發(fā)出的光強(qiáng)即1⑵〃/"21"“(z),得到LGwLXl,因而記Gth三"Ln上，是諧振腔的總損耗，只有增益G至國時(shí)，才能產(chǎn)生激光，2Lr1r2故把Gth叫激光器的閾值條件。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、折射率剖面等。采用較好的連接方法，改善連接器的性能。1）1）半導(dǎo)體光放大器.試用2X2耦合器構(gòu)成一個(gè)8X8空分開關(guān)陣列，畫出連接圖和輸入輸出端口信號(hào)間流向，計(jì)算所需開關(guān)數(shù)。解：需開關(guān)數(shù)12個(gè)。.討論圖5.22所示平面陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計(jì)思想和方法。解：設(shè)計(jì)思想：將同一輸入信號(hào)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(jì)方法：將N個(gè)輸入波導(dǎo)和N個(gè)輸出波導(dǎo)，二個(gè)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(hào)。.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(shí)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(duì)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(shí)光波可形成穩(wěn)定振蕩，輸出光波之間會(huì)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(bǔ)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^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(dá)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(diǎn)。 EDFAT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）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(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（SBAA兩種。（2）摻雜光纖放大器（常見的有摻餌和摻錯(cuò)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。EDFAtt點(diǎn)：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窗口等。EDFA勺泵浦方式有哪些各有什么優(yōu)缺點(diǎn)答：EDFA勺三種泵浦形式：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)WD廢用器合在一起同向輸入到摻餌光纖中，在摻餌光纖中同向傳輸；反向泵浦：信號(hào)光和泵浦在摻餌光纖中反向傳輸；雙向泵浦：在摻餌光纖的兩端各有泵浦光相向輸入到摻餌光纖中。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?5dR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。不管摻餌光纖的長度如何，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，弁且放大器性能與輸出信號(hào)方向無關(guān)，但耦合損耗較大，弁增加了一個(gè)泵浦，使成本上升。一個(gè)EDFA功率放大器，波長為1542nm的輸入信號(hào)功率為2dBm得到的輸出功率為P0ut=27dBm,求放大器的增益。解：G=1010g10（Pout/PQ=1010g.Pout-1010gi0Pn=27-2=25dB簡述FBA與FRA間的區(qū)別。為什么在FBA中信號(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；、FRA產(chǎn)生的是光學(xué)聲子，F(xiàn)BR產(chǎn)生的是聲學(xué)聲子，、FRA比FBA的閾值功率大；、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，那么信號(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。一個(gè)長250Hm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(jì)算。EDFA&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EDFAM代替半導(dǎo)體光放大器，對(duì)線路中的光信號(hào)直接進(jìn)行放大，使得全光通信技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。（2）作為前置放大器，由于EDFAM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。（3）作為后置放大器，將EDFA置于光發(fā)射機(jī)的輸出端，則可用來提高發(fā)射光功率，增加入纖功率，延長傳輸距離。EDFA勺主要性能指標(biāo)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=Put/Pin,如果用分貝作單位定義為G=10lOgl0（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=（SNRin/（SNRout。分別敘述光放大器在四種應(yīng)用場合時(shí)各自的要求是什么答：（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(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。 （2）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。（3）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。（4）功率補(bǔ)償放大器：功率補(bǔ)償放大器的運(yùn)用場合：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)等多種場合。敘述SOA-XGMfc長變換的原理。答：探測波Z和泵浦波九。經(jīng)耦合注入到SOA中，SOA寸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)受過調(diào)制的泵浦波注入SOA寸，泵浦波將調(diào)制SOA勺增益，這個(gè)增益又影響探測波的強(qiáng)度變化，使得探測波的強(qiáng)度按泵浦波的強(qiáng)度變化，用帶通濾波器取出變換后的九信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)從，叩到兀的全光波長變換。.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。.RZ碼和NRZ馬有什么特點(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)長連 “1或“0時(shí)，光脈沖沒有交替變換，接收時(shí)對(duì)比特時(shí)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。.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。.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(diǎn)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(jià)，這種調(diào)制會(huì)引起輸出光載波的頻率喘啾；外