【正文】 成正比。14. 根據(jù)光纖損耗測量中截斷法所依據(jù)的公式，要測量的功率正比于光檢測器的輸出電壓。%，則損耗精度的偏差有多大？若要獲得優(yōu)于177。%)=177。（nm16. 將3根500m長的光纖有序地連接在一起，然后使用OTDR測量這段光纖的損耗，得到的數(shù)據(jù)如圖所示。17. 如果使用OTDR將光纖故障定位在真實位置177。解： 得到=5 ns（f）的高斯近似表達式為：至少對幅度為峰值75%的頻域內(nèi)的點是精確的。這些光纖的3dB帶寬分別是多少？解： 從圖中可以得到，這些光纖的3dB帶寬分別是 ， MHz， MHz第3章 光源和光檢測原來書上第3章的題目1. 計算一個波長為λ=1μm的光子能量，分別對1MHz和100MHz的無線電波做同樣的計算。 對1MHz的無線電波E=hf= 1034106=1028焦耳。2. 太陽向地球輻射的光波，設其平均波長λ=，射到地球外面大氣層的光強大約為I=。解：波長λ=：E==1020焦耳每平方米的太陽能電池的光強為 I=1400W=1400焦耳/秒則每秒鐘到達太陽能電池上每平方米板上的光子數(shù)為I/E=1021 個3. 如果激光器在λ=，輸出1W的連續(xù)功率，試計算每秒從激活物質(zhì)的高能級躍遷到低能級的粒子數(shù)。5. 什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？什么情況下能實現(xiàn)光放大？解：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是高能級上的粒子數(shù)量大于低能級上的粒子數(shù)的狀態(tài)，是一種非平衡狀態(tài)。6. 什么是激光器的閾值條件。隨注入電流量的增加，激活區(qū)里實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，受激輻射占主導地位，但當注入電流小于閾值電流時，諧振腔內(nèi)的增益還不足以克服損耗如介質(zhì)的吸收、鏡面反射不完全等引起的諧振腔的確損耗，不能在腔內(nèi)建立起振蕩，激光器只發(fā)射較強熒光。7. 由表達式E=hc/λ，說明為什么LED的FWHM功率譜寬在長波長中會變得更寬些。解：見書中圖。假設所有的電子都被收集。解：a、=1/3=%b、由和可得到 Ip=106 AC、 而= eV，則波長截止點λc=hc/=10. 什么是雪崩增益效應？解：光生載流子穿過一個具有非常高的電場的高場區(qū)。新產(chǎn)生的載流子同樣由電場加速，并獲得足夠的能量從而導致更多的碰撞電離產(chǎn)生，這種現(xiàn)象就是所謂的雪崩效應。解：， A/W波長越長，頻率越低，光子能量越低，對于同等的入射光功率則光子數(shù)量就越多，則電子空穴對也就越多，那么光生電流也就越大。第一種就是熱噪聲信號，在特定溫度下由電子的隨機運動產(chǎn)生的，它總是存在的，第二種是散彈（粒）噪聲，是由光子產(chǎn)生光生電流過程的隨機特性產(chǎn)生的，即使輸入光功率恒定也存在，散粒噪聲不同于熱噪聲，它不是疊加在光電流上，它作為獨立的一部分僅僅是產(chǎn)生光電流過程隨機性的一種方便的描述。2. RZ碼和NRZ碼有什么特點？解： NRZ碼與其他格式相比，其主要優(yōu)點是占據(jù)的頻帶寬度窄，只是RZ碼的一半，缺點是當出現(xiàn)長連“1”，或“0”時，光脈沖沒有有和無的交替變化，這對于接收時比特時種提取是不利的。3. 通信中常用的線路碼型有哪些？解：4B/5B、8B/10B4. 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？解：目前常用的外調(diào)制器有電折射調(diào)制器、電吸收MQW調(diào)制器、MZ型調(diào)制器等。外調(diào)制優(yōu)點：可以減小啁啾；缺點：比較復雜，成本較大5. 假定接收機工作于1550nm，帶寬為3GHz，前置放大器噪聲系數(shù)為4dB，接收機負載為RL=100Ω，溫度T=3000K，量子效率為η=1，=，Gm=1，試計算接收機靈敏度。解：SNR=可見當x=0時，APD的SNR最大。解：，σ02=σ熱2，σ12=σ熱2+σ散2， （）而忽略散彈噪聲，有σ12=σ02=，誤碼率為1012，則γ=7。 11 發(fā)全“0”碼時的光功率為40μW，全“1”碼時的光功率為100μW，若信號為偽隨機碼序列，則消光比為多少？解：偽隨機碼序列，消光比為 EXT=P00/2PT=40/200=20%12已知某光端機的靈敏度為40dBm，動態(tài)范圍為20dB，若系統(tǒng)能正常工作，則接收的光功率在多少微瓦的范圍之內(nèi)？ 解：Pmin= 40dbm= 104 mW= 微瓦 Pmax= 40+20= 20dbm =102 mW =10微瓦則接收的光功率范圍為 到10微瓦第5章 無源光器件1. 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。內(nèi)部損耗主要是由于光纖的波導特性和幾何特性差異導致的損耗，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。2. 試用22耦合器構(gòu)成一個88空分開關陣列，畫出連接圖和輸入輸出端口信號間流向，計算所需開關數(shù)。3. 。使得輸入／輸出波導的位置和陣列波導的位置滿足羅蘭圓規(guī)則。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。5. 光濾波器有哪些種類，濾波器應用在什么場合？解：光濾波器主要有FP腔濾波器、MZ干涉濾波器、陣列波導光柵濾波器、聲光可調(diào)濾波器，光纖光柵濾波器。6. 光開關有哪些性能參數(shù)，在光纖通信中有什么作用？解：光開關的性能參數(shù)主要有開關時間、通斷消光比、插入損耗、串擾、偏振依賴損耗； 光開關在光纖通信技術中作光路切換之用，如系統(tǒng)的主備切換等。 7. 簡述FP腔可調(diào)諧濾波器的工作原理。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。解：光纖光柵的應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用器等。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，達到開和關的作用。解：摻餌光纖放大器EDFA，原理：在制造光纖過程中，向其摻入一定量的三價餌離子，利用餌離子的三能級系統(tǒng)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當入射光近來時，由受激輻射產(chǎn)生光放大，實現(xiàn)了信號光在摻鉺光纖的傳輸過程中不斷被放大的功能。受激拉曼光纖放大器，原理：利用光纖媒質(zhì)中傳輸高功率信號時發(fā)生的非線性相互作用拉曼效應，頻率為ωp和ωas的泵浦光和信號光通過WDM合波器輸入至光纖，當這兩束光在光纖中一起傳輸時，泵浦光的能量通過受激拉曼散射轉(zhuǎn)移給信號光，使信號光得到放大。受激布里淵光纖放大器，原理：利用強激光與光纖中的彈性聲波場相互作用產(chǎn)生的后向散射光來實現(xiàn)對光信號的放大。半導體光放大器，原理：采用正向偏置的PN結(jié)，對其進行電流注入，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，利用受激輻射來實現(xiàn)對入射光功率的放大。2. EDFA的泵浦方式有哪些，各有什么優(yōu)缺點？解：EDFA常用的結(jié)構(gòu)有三種，即同向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。反向泵浦：優(yōu)點是當光信號放大到很強的時候，泵浦光也強，不易達到飽和，從而獲得較高增益。3. 一個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Pout=27dBm，求放大器的增益。 4. 簡述SBA與SRA間的區(qū)別，為什么在SBA中信號與泵浦光必定反向傳輸。而SBA是泵浦光被注入光纖傳輸時，由于光波與晶體結(jié)構(gòu)互作用產(chǎn)生一個聲振動，同時光波被散射，在入射光的反方向上產(chǎn)生最大的散射頻移和散射光強。因此，在SBA中信號與泵浦光必定反向傳輸。7. EDFA的主要性能指標有哪些，說明其含義。增益帶寬，是放大器放大信號的有效頻率范圍。增益飽和時增