光纤通信系统复习题

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1、罗老师划得十道题：■8、光纤的色散有儿种？与什么有关？■16、简述LED的工作原理。■18、LD的工作原理。■26、PIN光电二极管的工作原理。■27、APD的工作原理。■33、设计光纤通信系统时要考虑哪些参数？■41、SOA的工作原理■42、EDFA的工作原理■45、光纤通信系统为什么需要进行色散管理（补偿）？■46、有哪些技术可以实现色散补偿？■65、解释Gordon-Haus抖动的起源＜=光滤波器和调制器是如何减小这种定时抖动的？■70、利用LiNbO3电光品体如何实现ASK,PSK,FSK

2、调制？可能出的另外两道题：■1、光纤通信系统的总体结构框图及其发展历程。■2、光纤通信的优点？■14、在光纤通信系统屮，常见下列符号，请指出其名称。G652,G653,G654,G655。■51＞什么是WDM?■53、什么是OTDM?■67、相T•光通信系统与非相T光通信系统的区别？答案：■8、光纤的色散有几种？与什么有关？（1）模式色散。模式色散存在于多模光纤中，是因不同模式的时间延迟不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。（2）材料色散。材料色散是由于光纤纤芯

3、的折射率随传输的光波波反变化而造成的。实际光源不是纯单色光，由于光纤纤芯对不同的光波长有不同的折射率，因而有不同的传播速度，这样就造成了光脉冲展宽现象，称为材料色散。（3）波导色散。波导色散是由光纤的几何结构决定的色散，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。■16、简述LED的工作原理。半导体发光二极管（LED）因自发辐射而发光，也即当原子处于高能级E2时，不靠外界作用口发地返回到低能级E1时，会发射出光子的过程。发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相

4、干光。■18、LD的工作原理。半导体激光器（LD）因受激发射而发光，也即当原子处于高能级E2时，若受到能量为妙2=E2-E｝的外来光子照射而跃迁到低能级E1时，会发射出光子的过程。发射的光子是与外来光子同频、同相、同偏振、同方向的相干光。■26、PIN光电二极管的工作原理。当PIN结加上负偏压后，入射光主要在耗尽层内被吸收并产生电子空穴对，在耗尽层反电场作用下，电子以极快的速度向N区漂移，空穴以极快的速度向P区漂移，形成了漂移电流。电子和空穴载流子通过两边的P层和N层区内吋，因没有电场作用，故以较

5、慢的速度做扩散运动，但由于P层和N层都很薄，所以总的來说，载流子通过PIN结的时间很短，因而提高了它的响应速度，可以检波出高调制频率的光信号。由于PIN光电二极管具有结构简单、可在20v左右的低电压下工作等优点，所以被广泛地应用于光接收机灵敏度要求不太高的中、短距离的光纤通信系统屮。■27、APD的工作原理。入射光功率产生的电子空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量，这些高能量的电子或空穴在运动过程中与价带屮的束缚电子碰撞，使晶格屮的原子电离，产生新的电子空穴对，称为二次电子空穴对。二次电子

6、空穴对在强电场中又被加速,再次碰撞，又激发出新的电子空穴对。如此多次碰撞，产生连锁反应，从而使光电流雪崩式倍增，由于雪崩光电二极管是一个高灵敏度的光电检测器，它的响应度高,且器件的体积小，工作电压不太高(约为100v左右)，所以常常被用于长距离的光纤通信系统屮。33.光通信系统需要考虑哪些参数？并画图加以说明。位移光纤下面按照光通信系统各部分进行讨论1.一般光源有两种选择，分别是半导体激光器和发光二极管。其主要参数是光源的工作波长，发送功率和光谱特性。半导体激光器LD和发光二极管LED的发光波长与

7、光通信系统信道(0.8um,1.3um,1.55um)适配而用作光源。LED常用于低速，短距离光波系统屮。LED发光是非相干光，具有较宽的谱宽。而高速，长距离光波系统使用LD做光源，因为LD的发送功率比LED大得多，是受激辐射产生的相干光源，线宽很窄。而且其调制能力更强。光发送机另一个重要参数是光源的光谱特性。最大均方根宽度用以衡量光脉冲在频域的集中程度，相对于单纵模激光器而言，多纵模激光器和LED频域能量比较分散。而单纵模激光器主要能量集中在主模上，因此其半高全宽很窄。并且耍获得较好的单纵模激光

8、，需控制其最小边模抑制比，使儿乎所有能量集中在主模上。按照光源的调制方式可分两种，内调制和外调制方式。外调制比内调制速率快得多，使用马赫-曾德IJNbO3光波导结构的调制器，调制速率可达20GHz1.光纤可分为单模，多模光纤。其主要参数是损耗和色散。损耗直接影响通信距离，色散会使得脉冲展宽，码间串扰，降低通信距离和容量。应根据具体系统要求选择不同种类光纤。比如G.652标准单模光纤，其零色散波长为1.3um,对于1.5Sum的波长色散为17-20ps/（nm*km）。损耗约为0.3