光纤通信原理习题答案(第二版)邓大鹏

1、光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案I.第一根光纤E什么时候出现询？其整耗是少？ 答：第 根尢纤A；约足1950 £|出观的传输W孔A达lOOOdR/km左右2.试込汎纤通佶系统的细咸及部分的关系 环 光纤通f吉至统箜由光发送机-光纤光如 屮继处和光搖收机纽成系统屮此发送机将电信4；转换为比倍乩Jb将宀成的光信耳注入光纤光炮.调制过的光 信兮经过光纤K途传愉后送入光搖收机.光接收机将光纤迖来的比倍兮还廉成廉始的电怡 U 充成信号的传送.屮继就是川f K堆传输时延长尢俏V的传输业离.3光纤通信4哪歧优缺贞？答：尢纤通信£1旳种*几低-中继览离K.抗电班T扰能力强.采密性能好

2、.体枳小.鱼届栋.疔省有鱼金局和厳制料优点Z但它也台抗拉強度低遼接困#怕水等缺点.第二章光纤和光缆h光纤北由儿部分幼成的？伶剖分仃何作用？挣：比歼差山折射率较高的纤右.析射申较低的包定和外曲的涂1；组成的纤芯和包 丿公定为満足&比的翌求；涂賀圮的作H是滋护比紆彳、受水汽的侵诙和机械擦伤.问肘惜加光 纤的菜询性2.光纤足如何分类的？阶跌世比纤和渐变舉几纤的折射4分布足如何表小的？G653 光纤（&fft 尢纤2按金漑（二谷：（I）按照截面上夕f射审分布的不同可以将比紆分为阶次翌此纤和渐变翌光纤：按光 纤屮传输的険式数忻-可以将光纤分为彩模光纤和单模光纤：彼光纤的作谀长可以将光纤

3、分为袒波氏光纤.K波K光纤和熬长波K光纤：按照1TU.T关于光纤类军的述议对以将 光纤分为G65I光纤（渐变苓模光纤） G652光纤C常規单蟆光歼 位移比纤人G654光纤（截止波长光纤）和G655卄零色啟位移Jt纤） 次涂取煤）可以将光纤分为松？?光纤和紧?光纤（2）阶跌単光纤的折射車分布心 1;:;r <ara渐变?光笄的折射聿分布n（r）/ wI-2A-叫r<ara3.阶K刑光纤和渐变型此纤的数仇孔衿NA是如何定义的？漪肴有何区别？它足川来櫛光纤什么的彻押粧?n：阶跃樂光紆的数值亿径N/i=sin&严m他斯变聲）L纤的教丫白北衿 NA =伽 H 仏尸才=肝（0人五两育区

4、别：阶迭辛光纤的数垃礼卷是打紆芯和包总的折対率白关：而渐皱型光纤的数值 仇存只与纤芯内人的折射率和包/x!的折射率勺关»值几丫空是衡部:光纤的集比能力-即凡址入射到關僵幷叭以内的所仃比线部对W満足 全反W条件.在芯包界血上发生金反射.从而将光线束缚住纤心屮沿轴向传播.4. 於述九纤的甘朮原W,害：光纤Z浙以能够导光就圮利川纤芯祈射净略ft于包佥：新射51的转点，使落于数值礼 從角）内的比线松能收集龙尢纤中并止芯包边界以内形成全反射从而将九拔巫制尤纤 中传幡5. （么是传#咬？推VIHp-a条件.并说阴儿物理S义答：（I）能在光纤中K的!离传播的模式称之为传导模，简称寻模，£

5、2）若：化®则J 0 -<!>. =2VT(N=()J2)娥(R旳 ?-2/)-处E 丽= 2N;r(N = OJ2 )根松半血儿何知识-可化简为:24r(j/i|</cos-<5'- Nx (N « 0丄2)（3）光波在仃限空阿恨播刖形成4£波W北.齐尤液1可传播个Ki期时.K波41 何变化2入的廉裁倍./会相干加强形弦驻波，杏则相干抵消.6.左均匀光纤屮为n么单模光纤的芯待和相对折射率差人比1«光纤小？答：光纤唯蟆传输的条d是光紆的归一化须申V要小干次低阶樸的归一化蔽|1须申 g 即：V<W ； mv>v!

6、r时丸纤进行多抉传轴而 V = ¥坷“云A)W此.埃光纤的芯径和相対折啪冷并A 1匕惯光（丫小7.均匀般纤芯和包圧的畅射申分别为n,= L50. npl45允纤的长ffil-IOKm.试求;（1）兄紆的W对折射卒g（2）数fl/U«NA；（3）若将）t纤的包,V和涂敷坛去掉-求裡允纤的NA和HI对折射率并帆X如*y LEj评2叫-2x1亍r2)NA = d, V2A = l.5x J2x0,033 = 039 苦癇但层Fl謊:去則郴斗于U层巾帥El率0-1 则 -MAM ” J5Z = I.xv3x(l?KI 三 12而m = Mm。，嚴h为I凶EJ.即隨.吒n瑞血的凡圳角

7、在闻“以内、皿兀以在九纤山Jf绑t金反射，K- Li知防荻哩此纤.纤芯钿时申 ”1,阪 和屯弓耳晔斗A皿即补.口仃皮反"】.旳冋 试菠：1）保込朮纤申模传诫忖吃的稣芯半讣柑应为茎k?2J T d-5pm.仇证米歼口履-传竹时*小6悶卽何选拧1r:（1）W対牡陆Ky ；七绢.听以凹 化械i上料率k 14H5:f*.V -fi,iji2A <2.405Xi2.405入2.40513阿.d, v2A 2X L5Qxv?xO5*：i “（2）若a=5um,保证光纤单模传输时f 襄If V = zi.ffA；'2A < 2.4052.405A<丄40疔就4 /*2.4

8、05I "W2蔵 J/ =J.50x5/?i5 I0=0.22%'*/ <.22*S>2nn 2 A 叫 JI - 2 A = l.5x V I - 2x0.22% = 1,4967史匕加赠愣我舉渐雯茅摸址纤*纤芯轴线处的閱人析谢丰折扒曲刘折射申占 纤足''T-咗2则=511|71 J件就i<心口一85jir?：试求北比纤可卩JI?）的换A,数-罠 囚九阳駁事便匕纤r = 2闻以：lb 三 2.405 X !l + - 2.405x JI + 丄呈 3 A r7V 2a dU J 寸*宓-；XIII.50X25xfhX2x5% =S71j&g

9、t;3.40.85/fj所以孩拋物贱叩詡氏M楼光打为芒棟传检將榕的tQ兀散対:lL讣明：逓U兹化彼和术卡化波的氏射乐址和恨逮系数怖农达式 用丄 审F极化渕！r ff, cos ft -it.叫 cos+ H, un6iR =T _2怙COE硏ft VOSI + 叫 Zh 迭尺 _ 扒 CUS j -<冷 &、, cosi + 打* cos日丄2”Icostf,/I；+/) tn%地II .棍拟上题汕明恫站就.僭廿.1?已极化波和未"hH匕披相亍.反肘情况卜介茨i fn介血2 W场I的冬达式* ”简萇5克®汁所1 fu frr，2山豉的对占誉：屮卫出化垃在士反肘

10、恃说卜口吨=/叫宀Mn甸L】|" J U；尸 ff ilk'於 町cos位一小匚币召* R =比 cos 列 + % COS0.,E1，JJJ g 严介顷I屮*雄勺人抽戎. 灼丄射诲 岸U人财波豹rL波屯场;川制同.刚1:盒诚 波I怖占和呼&卜眾F展肌jf丸小/打K 工 £； + ?； S EmA，+ F细严 ”+ N -=2A.,|tus(I|,A + 4>| V 刈宀新咏.樂反啓情呪卜"乐1中波的朴心层viojK餡fk毂兹沖化，说明能irr X Hi:半传播.波呈坯毅奇fli-沿Z b仇甲行渋状态.说刨"成沁址紬Z小;U传睛的

11、!"11忡件播常訂沟厲=& = &/7| sinq在介质2中只有传递波r询严，2叫网/t, COSICOS 6=2 (cowq mM"當匕=£，心cos比=#内彳或十&一J = R/j sin ff, = sin q u 匕严卩心*" r 所以：& =爲卩k、"小2出W此.全反射怕况下介;R 2中波的特点足沿Z方向芋.fj波分布 口传播常数与介/S1'3 I屮的枷臥师X加旬空化的wr是eJ 叫说:冃波旳帕度壊禹开界向的丹离按ntft形式夷减.哀城的快15由拧数5卜化决定*12. WJ述TEM TEita.

12、 TM 1（5, EH波和HE波衿口的特点弱导比纤中存木哪类书 的波？为什么不存I1THM波？筋 U） TEM 的电场切膜场方向与波的传播方向匝円則亦传播方向I：吒没片磁场 分僦也没侑电场分族且三奇网两相互垂仏TE波在传播方向上只仔16%分*而没令电场 分TM波农传方向11右电场分虽向没仃禺场分斤.EH洩存传W方向I t5trm场分 *又勺也场分杭但以电场分笊为山HE液在传播方l；M上既令傩场分常又令班场分也（II 以磁场分;?为主.（2）亦弱导光纤中存?TTE豉.TMdU. EH波和HE液四种波叭（3）TKM波农传播方向（Z方向上没仃电场分吊乂没仃凰场分尼即爲一（） 11,-0.如果光纤中/

13、I TEM波则檢那;E"儿的表达式可以码到A-B-0-从而得到巳 E"此片那为专.即光纤屮金存6：电磁场所以光纤屮様木不存住TFM?K13. 性足用那些笏数来黴帚的？伶描述的IHI么传义？安的待性可以川三个行W和0来描述 H；屮'V我小亍模场直纤若内却的栈向分彷规律：W表尔表小导嘆场:纤芯外部的權向分布 规律$ "和W结合赴来.就可以完箱地描込导檢的横向分布规律 P狂轴向的村位传播常 &.衷明导模的纵向传输判性.14. 梅撫TE曲和TMoo棋血弱导光纤I'lmiffi方軒人2）二K何仏心厂WK°（W）O1 TEoe.和1'

14、叫模在ft止状态下存t丿。仏：）=0 证明：相加i贝塞尔函数的性庾“iWTO时.0Ko（W）=lnK何=4（7屉t处I临界状态时 w-m时J#的徇刚I j化相位常致记为叭丄学j、""盘他护8W=>处編S*戚为不定出所以只令人（/）"）15. 很据HE枷蟆rr弱导光纤屮的特征方稈人-购）二 Kz（w）如"）WKW）试球I ITEa H环、H旳 和H氐模的归一化截I匕频率¥c, 解：（H蚊，HEm在临界状态下的特號方 ml , lim W = litn In * =«> 比7甲丄 *7 W w人（5）. Kw）y人（/厂幫tw

15、kJw）.J T"lA（t/.）=o印.（4=0. 3,83门 I. 701559、（2）当m?2时 HEe左梏界状态下的持征方I0J7547. 13.323692（m - I）恥 匕人（7）=2佃-1）人“抵快取尔曲数的选推公龙2沁U二匕人7（+匕丿屛（0；）所以：/人心,)=/人_2(匕斤乞人(S) => HoZ吆蹩)叮7加如定叫胪以：工0此时只有人7(E)= OHhm HS和H陀安的归化械止频*分別为：Vc ()Vr=WI7lVr-2,4<M«3Ecm 5.52008认一2.404X3. 5.52008. &65373, 11.79153afUi.

16、 Hb,nHE”模HEi?根Hr>,根llE-«16. 光纤屮的待fit ZiW入 ©)_ J(w) 少(厂mUw)试求，EHz EH小E旳和EH二模任远离哉止时的於闷归一化HI忡常數U值 解：述离裁止时-Wf8厶半攀怙丄“UJjU审卄 WK.(W)IV从而得到:U (nil,)U (EHLU (CHq)U dill-)=5 13562-1151=638016=g；2=9,76IU217. 如果化导弱光纤1“在EHxIfe-则光纤屮至少还存在绑些模式？如果光纤屮只让HE)| 模存直则尢纤的归化频半V必须渦足什么条的？符：如果在导册光纤中存在E叭檄 則光纤中至少还存在H

17、Em.TEwTMui三钟摸丈皐 如來克纤屮只UUIEh枚存在则几纤的化嫄必须小丁 2.40483.18.己如阶跃姐多模光纤比纤芯半挣gipm.纤芯折射率"口46用対折射率玉 I：作波长o=l3lumo试求此阶趴晤光纤屮可传轴那股丈？綽：# = ¥""殛=|；1； xl.46x4“”xj2x(U)l = 7.92衍tb 此阶K期光纤中对传输IIEu. TEo八TMo八H&八DI,）. I1E小1«2仆臼1仆 HE小 THt.> TM<>” HE小HE们.hH|> HE» HE*共 17 种filFt.19

18、.光纜的»割结构仔®儿种？么特恵？答：）U6的*木结构按轨茁仟件的水同般可以分为煜绞式怦集式.束晋式和帯状式 阿冲.绞式尢?21的结构类似丁传统的也地结构方朮 加强构fl位丁克缄的屮心屈屮心丿川强 构件M：a:力式制沦较轻易光纤昴较少（例如12芯以卜>时多采川这种结构-it紫光爼中結构简爪.对尤纤保护较好.耐压-抗弯性能较好节省了松介骨材斡和 枷hV旳丁序.但也对放EDt纤入楕艺姿求冊報骨式结构的光缆体欽小-策紀秒、制锻容场.成木低.是更能发挥光纤优点的光虢结 构Z-带状式结构光堆是一种空何料用申绘爲的光缆优点吋秤納人鼠的光纤（一股rr 100 思W上人 件为川户比炮

19、可満足需枣同时每个单元的按绒可以一次完成.以适&人呆光奸 接续、安裝的需蛙20-比迩进沏进水仃哪曲危;tp比烷/r結构I：是如何阴漏防水的？各：（I）水迹入光缰斤“公在光纤屮产生OH吸收掛耗.使信道总*减増大.我全便 通信中斷：（2）水和測气进入光ffi垢便尢纤材料的族了结构产4,缺陷导致光纤的抗掷强 度降低：（3）金造成光缆屮佥属构件的牖迪现象.导效光缆僅腹障低；f41水和删气边入光 堆订遇到低温挣水结冰U体机增夫町能爪坏光纤W此为了邹证光纤的待性小a劣化.在光纤和光境结构设计-生产.迄竹.施I和<1护 屮邮采収了一系列的防水拆施.股m甲光盜从外到内仃聚乙烯外护奁.金風护只-聚

20、乙烯 内护克、防水卫充料.光纤松汕ft光纤2k尤如犁$扌是由哪儿部分构成的？n= 刼的W 定山光妗I的地式代号和光纤的格两部分构成屮同川板线分开22.训别A缁朋$；GYErY2!-I2J5（V125 <30409） BGYZT53-24D8/I25（303） A答匸（丨）GYFTY2M2J5<VI25 （3（M（W） B足非金風加强构fl，填充式結构.聚乙护 歩.双钳带好I装.纤维外护层的通信用宅外光境-允境内有12根芯徨/包fe：宵於为50/12第1 的二氛化ft系渐变率北纤Tt l$5pm波长上光纤的U减系&不人于（bWBZkm-模式隋 宽不人干yooMHzkm.光境的

21、适川温度范H4tt-3or-+5t）r>（2） GYZT53J4DH/I25 （ 303） A盟金属加强构件.门承弍填充式结构.单钢带皱纹侬 仏 整匕烯外护层的通佶用室外光纸 九线内仃24根俠场Cn令/包嵐口衿为初25pin的-氧 化M系粮蟆光纤.住irSpm波长上光纤的H械系数不人于03dB/km,光绞的适用发范口 -40r -+40T第三章光纤的传输特性I.直述石英乘克纤报*£卢生的矗贺.）1纤lU北的湮沦极限伯是由什么决定的? 答：吸阿收罷籍游原r缺陷瓏收r埔利K射损軽的射报孔t结构朋兽引起的WOI耗5卩揪耗严纤穹血'"耗屮曲兀I光纤微钏蔽（2）光纤损耗

22、的理沦极限值是由紫外玻收扔耗.餌外吸收5耗和瑞利故射决定的n2当光在一段长为10km光纤中传输时-输出瑞的光功申减"、至输入舛1比功申的一半 求，允纤的扭耗系数设输入端光功厳为P”粉出端的光功申为p?,则 P, = ：P21（1 P in op尤纤的扭紅系数a= lg=一lgl = 03（"/S）L 片I Obi/A3. 光纤色敢产4：的kX因仃瑞空？刘数¥光纤通信系统仃何危書？?f： （I）按尿色故产生的康W. Jt纤的色散上要分为，4J5A模向）色故-材料色敢. «甘&散和Rltfcfft-（2）在ft?光歼通侑系统屮-色故会引起光脉冲墟宅严

23、取时旳麻脉冲将相互朴 形成冈何T扰增加i吴码率-妙响r）t纤的传输带宽.囚此色故会限制光纤通信痰統的传 输粹M和屮赫血蕩4. 人什么单模比纤的带宽比0税光纤的带宽大律多？各：光纤韵帯宽特性琵在频域中的義观形式而色族特性址在时城中丫內农观形或.即色 肚越人带宽越宇由于光纤屮纟rt肴ift式色讼 材料色敢.液肆色散和极化色散0q种.；1 且模戈色散材料色散波#色散极化色敬-山干极化色版很小.胜忽aJH、计.任务 模兒钎屮1：娶召在枳：|色配-材料色狀和波#色散：单棋光纤屮不存在模式色散-而只存 龙材料色散和波导色散因此 E枝光纤的色散比单橈兄纤的色版人得多.也就是申!允纤 的带钎宽紂至5.均匀尤纤

24、纤芯和包圧的折帅率分别为n产150n；=L45.比纤的K度l-H）km-试求: fl）个光线的址人时（2）若将比纤MJ包从和涂敷层去掉-求子T比伐的最人时1|£怎< L 5«：（I）J =yr-sinZ?豔器誥巾电）（2若将光纤的包G和涂决丼.WnRO L L Sf«,J kh 亠 I£ 血，£S叫：5什507卜2）3xi（rsl 1.0）6. 一制造K度为2km的阶跃小乡蟆光纤.纤芯和包的折射半分别为n产147n严l.b 便用工作波K为L31piii«尢源的诺线宽皮AZ = 3mn. H料色散系数D（o6pMnmXnh波 导色

25、弦光纤的帝宽yu禹折数V -0-8.试求：|） K纤的总色散：需腔中3曲）（2）总帯宽和申位公里帯宽.1丿= D. 入丄二（）ps f nm - km x nmx 2hn = 36（p5）壮=JtJ +（匚 +）* = PI35.2' + 0,036' = I352（zw）-叭詈.般曲咏）H =松 3.26 X 2°' = 56X（M"t）7. 一制适心殳为2km的橢场纯梨剤变多模光纤纤芯轴线处的拓射率n（一 15-包呉的祈 射率汗1.48,便用丁作波长为O.85nm.尤淘的诺线宽厦AA=6nm,材料色故系ft D,- l,ps/nmKm数导色敢g

26、lOps.允纤的肃究IV禺指数y：09 试求：（1）朮纤的总色赦：（2）总带宽和单忖公里帶宽.解：（I） =n（0An/_l.5-L® _3何2n（p2x1.5'心学W駕r昨网1 2bwxl5xOOI34匚=D心I L = 5psltint hnx6nmx2km = l80（p$）力。=¥“*/+（匚+几尸=7X9M+（I»O + H）' =9I8（pa）"竽=為；5關B=B, = 480x2 = 896（5/":）X.茱系统使川Tfl波长><-|Jlpm.谱线宜Sa入一 5fmi的光滋和长反为的阶脈甲光 纤.其纤芯

27、的折射ni=l.45K-柑对祈射率并A=0X%纤右半衿a=£pmJt纤的材料 色放系ftD和=8p5unkm彼导色战t寰=0.其帝空逮审比为0几 试廉光纤的蟆成畸殳 帘宅和波长色故带竜做r厂如."帥吟炯皿8% = |16.7価） "C 3>dom$«.= = tJ = 3.7S（.VHc）r I i6.7fis0,441« = °營=竺A= 3.68（G?/c）'% Az - L 8 ps f nm - knt X 5nm x 3km第仙章习题参考答案1 光纤辻按S的作用S什么？?：光纤违按2»的什用是实现光纤

28、之间活动辻接的光无源將n.它还具仃将光纤与 具它无源器fN光纤弓系统和仪表进行活动连按的功能2我W常用的光纤连接器嘟些类単？答：収国常用的光纤连接S自FC. SC和ST二种类申连«3. 朮纤连接響的结构付哪冬种类？分析齐自的优袋点n=光纤连楼?Bl的结构I鉴言金汐給构-双銀:结构、丫形格给构、球而宜心结构和 透ftW合结枸-食許结构设计合螂加I技术能够达到熨求的精度 WrtiW刘r广泛人2用収聊结 构的轴熾和i孜性祁很好.但抽什和雄烯的加1.«发耍求极矗，V形橹结构可以达到较 裔（勺轿仅但其结构复朵.富件数lai；,球血定心构设计思址旳妙.但零件形状14朵 加L调软唯度人.

29、透債耦介结沟降低了対机械加匸的W度要求.tttfj介史卅易实,们 其給构艾杂.体积人.调整冗件多-接续损耗人.1比纤嶠合器的作用足什么？命 光纤|«合的作川足将光信匕进行分路.合路、櫛入-分出5-光纤耦育器帘用的需性$数右哪兰？如何定义这些勒数*答；光紆帆合為営;U的特性擊土枣有；補入ftU鼠W加撕IJ分光比、力向性. 均匀性-偏撇相关拗純、确礙插AJM耗定义为指定綸出熠U的尤功率村対全部输入比功那勺减少nn附加扭晁崔义为所右输出i»u的光功总和松龙于个祁输入光功冷的域小值。分光比定义为ff；介為辆出端II的输岀功书RI对输出总功卓的百分1匕方向任崔义为在含正怖丄作时-输入

30、*林昔注入比琳口的输出九功*与总住入朮 功率的比值.均匀性定义为任器fl的丁.作帯宽?aw内备输出端M输出功*的最人变化审.«如相久1耗£指划C输克信号的偏报态发生3根尸变化虬f|齐输出端11输出光 功申的Jd人变化环;騎离光路対具他光路中的倍巧的隔离能力.6简述系统对波分用器与解貝用妙安求的斤.同点.答：系炊对波分复用器打斛复川S共同的要求妃：复用信用数审要足够如播入扬 耗小-小咅«人和通帝范ra宽.波分11用与波分解父用栽的不M左于：無父用器的 输出光纤口接与尤检测器相违.芯於与数值孔於可以做得人些 W北制造低插入插化的 解芟川器井小太难；而女用器（內输出光纤

31、必皱为传输光纤不能任盘加大芯衿和数值孔 衿.巾减小输入尢纤的芯补和数值孔fb 乂会增加光悅刘输入尢纤的格介根耗.所以父 用»的抽入檢耗一般比较人.7.尤丿I天的种灾佟哪兰？仃嘟兰靳的技术仃荷卄发？答：光开关根据甕动方式吋分为机W丸比开关和机械龙比开关.檢据丁杵总卿M 分为机械式光JI关-液晶光丿F关-电光式光开关和划光式比开关些新的技术付待开发:？（«着材料技术的发展会仃（冋1內答条 住议积抿当 时的文献进行冋答）*光隔測器的功能足4【么？ H1S44术冬数是彳I么？n：此隔离的功腿是只允炸光豉向一个方向传播而阻止光液hmt它为向抽别於反方 向传播上要技术狷数仃：描入損耗-

32、隔离度9. 简还光诵离器的訥成以齐部分的作用售：甲模光纤陽离辭由起仮甜.检偏器和汕拉第徒转器亍部分细戊.仙图所不:5 ®00e 0赵偏褂fj透报力问址朿H力问.即允i午垂tt偏尿光腹利通过i检俑醴的透东力向妊 45方向.印允许45%向上的編顺利通込 法拉第旋转谢便通过它的比的偏如方向顺旳 ttfe44510 个简单的比隔离器侖耍参少偏东柴WPlFHfti乂方山传愉的光? 答；2个H、"l一束光注入光纤时-由于甘涕尔反射-瑜利散肘等惊因会有部分光传I叫到注入 端（称Z为苗向光）用vfhiftttn：入堆可以将席向尤分离山来.请出连接囹答：12现育一束包六l550nm彼长的混合

33、光诒用光纤光tt和光坏行器设汁-个光路将 l550nm的光信9；分离出来答：IMUmmoIV?号第五草习题解答r :ta LED和LD并说明徐口jfi应的I作也Ith咎：LED的发射兄功屮比LD娈小小适MCJU离系统；LED的兄谱剜5比I）人紹轨 小 适1长贯离系统：LED的洞制带宽比LD"、得多.不适合长出系统：LED的温仅符性比 U）好得多所以.LED适血丁短现离小容*允纤通倍系统而IQ适WTKft离人弁常比 纤週传系统.2. 试说明LUD的I作除理.答：计给LED外加令适的正向电川时.Pp结之间的势处（和对于空A）fINp结之何的势 坠（柿对丁电子降低人*的空穴和电子分別从PR

34、扩敢到P区和从N区扩故刘pR 由 于戎斤质结构 P区中外來的电r和空70、金分別扩散到P M和N区h在幻i«Hx形成林r »反«分布状态艰终克眼妥激吸收及其它U减而产生口发轴射的九辙出3. 试说明LD的匸仆期理答：十恰LD外加适X的正向电爪叭 由十有源区粒7数的反转分布向忤先发牛自发辐肘观 象.传播方【話弓谐*腔反射車界血垂ff的白发辐射亢r公左杓源内稲边传播边发 生空滋钿射放丈（此余自发轴射光r均被哀减抻）.靑至传擴刘高反射申界rfll由被反姑阿有 «层，再次闷列个方向传播激编射放人，如此反复.自到放人作用足以化脈1源1:和岛 反射半界向丫勺损耗斤；.

35、戦会向鬲及射率界血外面输出激光4. 为什么应用爪纵模LD光纤通信系统的传输速率远人于便用LED光纤通值系统的传输谨 华？答，冈为单纵坝LD的谓线宽废比LED的潸钱宽度小得多，单飯棋LD的调制带宣比LED 的调制帯花人得衣所以单纵模LD光纤通信系统的传输遼*S人于便川lED光纤通信系 统的传输速丰5. 若敎九物质的禁带电发为0.8cV4试対浚澈）1物质财能辐射的光波长总名少? 袴：，1246= L24AK«5<1.55 C U mJ血M 6. 丸与物质的相互作用仃井儿斡力式？答：光与物质的相互作用时存鱼fl发編射.受激轴射及受£t吨收二种基木过秤.7. 什么足粒了數反转

36、分布？答：fii隐级I：的电了数多于低能级上电了锻这冲况仪称为枪rft反转分布状态8. 在光纤it估系统屮.光源为什久加止向电IL?答：利用外加港光的正向电Ho"以实现发比物质的粒了数反转分布状态.从向便物质总体呈 现发光过歼.9. A发送机1：«由哪仝部分细成？卜部分的作用是彳|么？?:尤发送机上要山光源.駆动屯路及辅助电路纾构成-驰动电略的上要件川足为允源»供 要求的驰动电流：比源的上婆作川足立成电光芟换（光制h辅助电路丄娶左成自动功* 控制.白动漏度控制及児源保护符功能-光训制方式有哪H询的数7光纤通信系统采用的足皺?调制方式？还超様拟调制方 式？答：光调制

37、力式工鏗妆照光源与调制信号的关系及己调制岱勺的性质两种力式分类根铭光 源与调制信巧的X駄 可以将光源的调制方式分为“按调制方H和外部（或间接）调制方式: 根拯己调制信号的性质.可以将光源的関制力式分为模拟閑制力式和数字调制方式-从阅制 的A贞上来悦.II前的a字光歼逋信系撓采用的是枳拟调制方也H 若归 化调制信I；波形为x(l)=MnOG试坊ai已诅光侑匕的电场衣达式和对屁的半沟发 送光功年表达式整.'<7 =Ky | /n sing 川co5(Qf + 4)P产 CCT*>=Kt* VII +msin( Q tjJcosX <->+ % <) >&

38、#171; KT*/2<|I+Tn5inf Ol)|>+ Kt*/2<Il+ntiinf U t)| cos2<<*>1+ q)>= K/212, -个优良的報功电路般要旃足吐耍求？菩：能够売供校人的.枪定的应动电流：好址够快的响hb速痕好人丁九游的驱动速厦; 保讪尤憑具“稳宜的的th慚也13. 在允发迖机屮，为什么设置APC电路？荐.I姜是为了保捋3)发机镐出的平均光功率达的就疋.冋时具勺保护光谒女仝的件 JIh14. 亦光发送机屮上建应用哪些类型的h动功率控制电路？n：在几发送机屮.I：耍应用曹通电琴敎口动功率檸W电賂和M；电反懺口动功率停制巾路1

39、5、为仆么说图5用电路八右连-0" W护作用？劄rr输入信!;为连7"： AI和A3的输出的增加|&木柑同，所以不介便光源的输岀光 功率增加或增如痕人内rt具台保护LD iVj功能.16, 存光发送机屮.为什么耍设SATC电昭？n：为丁保证光发送机H竹电定的输出特性，对U)的温度待竹逊行控制足廿陆必娈的，而 11对LD的温度控制也足保护LD的一项X健搭施 17.试叙述在温度升高时图5.20电路的工作过丹.答：勻某种»W引起丸源知度刀佥时热敏电飢R阳苗降低使ftlR,. R- R；及Rr纽成 的电旳失去半衡 A1放人J45反向輪入端电侍提&使AI放人

40、器输出端电位降低.晶休三 极甘T槌供的制冷电谎增加所从 于孑体制冷湍(ScmiconduuorCoolw SCR)冷血镒度 下降.致便安装于半导体制冷JRSCR冷瓶的LD温度同落.fl5S木恢随到股来的温度.第六章习题解答K任光纤通佶系统屮.使用竝參的光电检池»令哪兰？它0分别便用于什么场介？ 铮：在光軒ii信系統中使用A女多的光电检测牘包帮PINPD和APD两种它们分别便用于 饭艮!离小齐in光纤通信系和+趾®人和n光纤通信系悅2. 尤电检测曙足rrn么偽S状态下T作的？为什么滇T作玄这特的状志卜？n=光电检訓器r作干负低迓状态.只台工作于负偏磴状态才能便制料的賀激吸收占

41、据上 甘地位-从而克成光电变换功傩3. 在P氏PD屮 I绘半导休材料的上要作用圮什么？签:a过扩展艺激吸收的区域棍高克电变换的效*及通w-定他内世电场扭fd髀件的响W速 度.4. 範述PtNpn ifi r作原理.舒：勻光照射到PIN比电-极音的光«ufa上时会右：个*及尽X附近产空受激辐 射现拳 从而产工电了空穴对.金外加电场件用下-这种光4:载流f运动到电扱.F外部些 路闪合时.就公?r外部地路屮竹电流流过.从而亢成尢电的变恢过种5. 也AM)屮. 般胡侶增件用只能发生1：哪个区城？ 答：a场区(即吿和倍«区片 * * “ -ur. -W fl； ««

42、;*16. 矗述APD的r作总理答："I光照射到APD的光敏血上时由十受激吸收而在件内产生出一次电了空穴对.在 外加电场作川下 次电了吃穴对运动到拓场【><经过反IZ的碰押屯规过秤而形成吉血倍增 现务 从血产卞出人；ft的二次电了空穴和 点外加电场的作用"一次电了空穴对和二次电 子空買対j剋运动到£极当外部山闭合时就会外部克踏屮仃小流協过从而完成亢 血变换过弄-7. 光电檢fflSS的响应強和*子效*存什么样的关系？这两个步数相斤独立巧？各- A MP-L24响wrt从虫观角度描述比屯检测妙的尤电受换效來询笊r效申则从徴观角度描述亢电 检测器的光电变换

43、效牛.M以."ft应度和用了效率不足柑"独立的勒数.H.九(U枪漁器的昭电淹由哪吃揺分细戚？这F瞬成部分分别对PINPD和APD的昭屯瀝有 何他响？答：山农面略I熾体内蹈电漁细成.对T PINPD.农血Uam滾远人丁体内即II沆.对丁 APD.由于侪增效痕的玄在.其体内暗龟漫辿大十衣血暗电流-9. APD I'ft倍用因了是否越人越好？为什么？举 当MMwa时.随桔M的增加.系统的信爨比S/N)也葩和曾人肖M壇人刘Mow 时.泵统的信哩比(S/N)达到显人> 如果M再珞人时.由干噪声功申1<的1«加趙过了信 '；功率S的增加-使得系统的

44、信除比(S/N)开始变小.所以在实际应川屮倍增wr并水 S越犬越好-向足应该取StHS.10. 在非和TM测方弍或甘按功申检测方或中什么说光电松器实1是个半方华椅测 徐？若光接吹机接收的光信号电场为t。=K+皿()严cog/试用即论i击明之.峦 在非和于检測方式或K接功率检制/式屮.实隊上肚从解信弓的半方项屮接枚有用信 1的.莎以.常常称光电检测为半方*松测y帕d, +%儿)2川")=% + 林0)" cos© + 心k；| + m. t )cos' ©f(11-% + 纠| + mW)严 cos (w r + a, atJ(I + ffu(r&

45、gt;icos 23j 22J« 八 + flm (/)+ rl + tftr(z)P cos <«7 + /)v(f)cos 2a)j+ Ecos fi?7从雄导过押町以看;u.钉用信号是从半方项而来的.所以说.光电检测器实际雄个半 方率检測器.11. 主耍仃哪业类¥的相节检测方式？站4kHl f-检側方比和相I检测力式.12. 试出比接收机的方框细成.并说圧存翎分的作ffl.一fx电测匚卜I前乂试人匚卜T功系放人詁卜”均岳遽波襌卜fR兀* |ft乐安按TT AGc电搐F光电检測棒的上芟竹用将按收咖;号变换成包®木训制信£分杲的电fhh

46、ailS 放人器的1耍作用豎低噪声按收：功*放人aux称为卞放人SL要作川足倍巧te険放人 刘适e再生的电侑S均«汝料竹用绘低施滝液和将倡町波彤磁成无妈何I扰的馆弓液 形：軒'匕器的作用是将核收的信I；恢复成林肚教宇信1；$ AGC电路k要作用足稳定光按收 机输的信巧"!11反，K爪变换器址为APD提供合适的龟!1、（M讨通过调幣半均倍增wr人 仪 来进一步稳迟光接收机的输出倍兮輪丿殳）.13. ?1按收机仔哪叫丄娶指标？它们的定义赴什么？?：光纤通信系统丄耍包箱光接收机：4敏度和光按收机动态范Mrt个指林祈谓比桜收机尺敏!匕 通指在一定供叫車诚信喋比（白时还耍拗上

47、倍U波形失宾栉）条 件卜比按收机霸徑接收:为址小甲均光功申血光接收机动态范1如是播左一定W网半成信唳 比（勺时还耍加上信弓波形央貞!0条fl下光播收机允许的光信I；普均光功率的变化范|也14. Ji现生itw检测湍上的噪声有那些？空址«光电检測審木少产生的噪末？答，光电检测器|:的噪声包括光检测蟻声 仃町能与信,强度柑关的噪币人暗电流噪術及 背晟ffiJE嗓声.尢嚣噪声和踣电流噪声W于光检测器木少产土的喙再15. 为仆么紳过粽帀处理JU.光接收机的放人器通道町以仟诫线件罐道？n：在声分析中，光按收机放人S的噪店已経脚类到前省放人器.所以，比按收机的放人 器a道町以看成线性通追16、为

48、了避免使用烦顶力时的数值讣昴技术.金计码率时通常将慨率帶度函&近似为什 么用数？答：为了简化tiw- 蚀将概率密度氓敎近似成岛斯用数来进行柑应的分析17畀I么圧理您光技收机？为n么理恕光按收机的乂敏反乂称为連想光践收机的笊了极限？ 符厂尢电檢测器略电涤为零放人越无噪和条统;I?空无人的光接收机称为歼妲光接收机W为理想比按收El：>i敏度仅仪受乳光检制器51F噪声的滋响所W乂称为俎想接收机的51 了檢限.IR. «响光按收机乂紙腹的:L©內索令塀些？输入和输出信I;波形.非丹想均衡波、存流比和肯反光和刑决阑值等第七章光放大器复习思考题答案1. 克放人器亦光纤通信

49、屮灯哪些取要用途？徨：（D利用朮放人器代普总g的光电凡再主中红器.脆够人幅度ilK系统传輪坨离.（2）在波分P用系统屮它一方而对以冋时实现乡枝长何低成木放人另一方血町 以补偿波分川甜波分解5用裁-比纤尤缆等无源竹帯*的找梶（3）光放人器在按入M屮a用川以补伏由+光分支増加带来的损*使得按入网腋 务川户增加.槪务丫“旷人（1）光ftp通営必须依光放犬常放人光信沢 便光咏冲能吊犬刘叫W0光纤中涡足 加了传输条fl,从而实現按近无穷人距医的也再先段传输（5）光放人斟在A来的;tM络中必将发现垃来越多的新川途.2. 允放人器按乐腭河分为几种不同的类聲？tf：允放人按原用不网人体上令二种类型（1）梅杂光

50、纤故人紺就址将十金展离J侈于光纤纤心 福十金加蕩产右泉浦潭的 激励下能够对光倍号辻芒放人的一科族人器（2）传输光纤放人聯就是利用尢纤屮的齐种P线性效W钢成的光放人藩-（3）半导体激几放人器.H结构人体上与激）t"极管f Laser Diode. LD）相同.如果 左袪布里一派罗航CFaht>Pemi cavity, F-P）两端慚粮木小镀反射股i«者械堆透股剤形成彳j 波和光放人au 丫导体比放人谢就是行液允放人潔3. 光放犬潇自嘟些飲耍$数？帑 光放人器牟数】要£（1）增#h （2）壻益带宽：（3）馆和給r出光咖札M）噪? 推如4. 荀述捋杂光纤放犬器的人

51、睡理.勺利丁降低对泉油涼功屮的腹求?>：亦泉浦源的作用下.梅杂克纤中的1件物頂粒了由低能级K辻到H能级，於到了粒 fttx转分仙 从內具勺光放人杵用.珂T作箕带范也内的信9：光输入喊 信号克泄会得刘 放人.这就足袴余光纤放人器的茲木匸作原理.只足松杂光纤放人S细长的纤形结构使得仃 游X.能愷密反很离，比与物质的作JIIKflt长.EDFA右嫌也优块点？咎：EDFAZ所以得倒迅速的发展源于它的一系列优点:<1）rd-波K与九纤小«可在九纤通信中欢得广泛应用5.（2）搐合效率W为是尤纤羽放人器.易丁弓比纤合违垓也可用熔按技术 与传输光纤烙接在 起损“F呵降金UldB这样的熔搖

52、反射耗也扳小不易自澈-（3）能*转検效*杓，比1作幼质策中rrjt纤,&T atf：中在光纤芯子中的近 轴部分向信号光和泵浦光也是在近轴分最強.这便得尤耳物炳作川很充分（4）增隸裕噪声低.输岀功申人增苻可达4<WB榆出功序猱单向和樹卜冋达 l4dBm.双向采浦时可达17<mnb共全可达20dBm,充分余浦时噪曲系数可低至37dB- Jh话也很小（5）堀盘特性不敏怒.件先是EDFA増黄对混度不敢感.崔lOOH?内増盘特性保 拎总定.列外，增益也与偏氐无关（6）叫实須L借呂的透牺传輸.即农波分父用系统屮町冋时传输模扭信I于和数字信 岛述率信亏和低速申倍巧-系统扩容时可只改动端机

53、而不改动线路rnPA也灯面仃的缺点:（I）波K岡定.只能放人l55pm左右（勺比波换川兀他革廣的光纤时-tn寓r 能级也只能发牛IS小的变化.对调节的液长肯限.J!能换用其它元索.（2）增益带宜小半坦在WDM系统M需翌釆川特探的于躱來迥仃增益语补偿6. EDFA仔光纤通信屮些比用？木地网光敏犬滞OTA占哪些亲浦方式？M向泉浦J C2）反胡猱浦（3）双向象浦答：EMA在光纤通估屮可以作川<1）光功率放人1（2）比前罚叙人辭：（3）光綾路 枚人#5 （4）7.简还礪受光放人為的放人UiW.务：8.答：当入射激光功率增加列一定值时，光纤切1罪线性，入射激充发生散射.轮一部甘 入射功率转移到力

54、较低的«净如果这个低频此与髙晞光相比的嫁申偏移甲由介|的虑动 視宾所决定这就址光纤屮的受激喇曼散射-受激喇曼散射时MrokcB光跟吾朋强.耀度共 至可以和入苏）t功afe柑比拟川具“ 一定的方向性和相干性这时械如狠泉浦）t和依号比（佯f 巧光波丘在Ife浦光的喇Q牌帚带室内）通过光型合器输入光纤当这两讥光任光纤中起传 输瞅 糸浦光的能号通过SRS效hV转移给信巧光.便傅£光用钊枚人，采浦尢和信匕光分 别在比纤的两端檢入.在反向传愉的过秤中同时能实观弱fe巧的放人.这就址喇受光纤放人 «（wr作廉理9.喇曼朮纤放人器可分为两种它们齐仃什么特点？帛光纤喇熨放人町分为两

55、类：分立式喇曼放人器（Ranwn Amplifier, RA）和分布 内则較放人機（Distribulcd K:uikiii Hiber* DRA）.分鼻丈剛蠅放人器片i用的光纤増益介廣比俊匕一在lOkm以内胡甫功率雯求從高. 傲古几ft：到几I M?帆 可产上4（klB以上的禹增益.像EDFA 样用来对借弓）till行如" 放人.贝此農丙于EDFA无法放人的波段.分布式喇S放人器嘤求的光纤比较长可达lOOkm左右采浦渾功率可降低金几頁4 九上要助EDPA用于WDM通倍系统的屮徒放人.分布衣光纤喇殳技术可人人降低借 U的入衣功申.同时持适十的光信噪1匕 10,喇枝比纤放人器的仃空优挟

56、点?吝：fra具仔WF优成幕（I）波长由杲浦光波长决底，只呆浦源的波氏适当.理论上可以得到任懑波长的借；放人-均益诒UI H方式可運过优化配？?象浦朮波长和强及来实IM.这样的FRA猱可 扩展刘EDEf、能便用的波段为波分ft用进 步增加於帯拓宽了空卩叭（2）堀tt介庾町以为传输光纤本!:b如此实现的FRA称为分布jl：放人.因为放人旻沿 A纤公布件川血不是集屮fHlJ.光纤屮齐处的信!;光功率都比较小从仙可障低齐种光纤« 钱件效应的妙响这一点打EDFAWl匕优明显因为熔tt介航足光幷本Cb则使泉浦 邈火加也小a增加额外的损氐ifij EDFA U能放人它能放人的波乩对b徒放文的波段

57、由 于光纟二捋杂的作;fl自人人用丿信兮光的损耗.将来如果发無的金波段-只能用波分1i用器将 信弓分开，让它&人它只能敏人的波段.H它波則蛊憂対外的比放人器使得EDFA插入 损枉小的优点消失.在分布式FRA如能够直线放大，不佑芟引入其它介质（3）联声描&低对提升怜I瑕统的侑嵯比.它配合EDFAft用可人人提T|传谕系统的 性能降低输入信t；丸功率或增加屮绅耳"肖心）喇殳增益谱比较宽 ©普通比纤上单波K采Hi可实现4«nm范川的仃效壇益：如 果采用多个泉浦源.町町崔站地实现宽带放人.FRA的饱利功率比絞臥仃利寸提店信巧的输出光功-6）喇咙放人的作用时何为E秒川）级可实现趙礼滋冲的放人。FXA（I）I要自以I；缺点喇歧）1纤放人為浙淸姿的泉浦亢功举高-分立式魁用;L扎刊儿丨仇-分布式輕用 到儿白电札.正足W为这炸丙索才限制了 FRA的发無不过y前巴经有了功牛达儿计扎的 鮒功净半导体曲比器.不过II前价格还1匕较昂贵 2：也是决定PRAftS杏迅述商品化的匸娶（2）作£庆离人长-増滸