《光纤通信基础》习题及答案

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1、《光纤通信基础》部分习题及参考答案一、相应的名词解释：1.1、光子学——研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体,也是能量载体详细解释：光子学（PHOTONICS）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分子、原子、电子以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在应用方面，它的研究内容主要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律等。1.2、光纤通信——以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。1.3、光纤通信系统——是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。2.1、单模光纤——是只能传输一种模式的光

2、纤，单模光纤只能传输基模(最低阶模)，不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。（只能传输一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模)，它不存在模间时延差，因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的带宽一般都在几十GHz·km以上。）（单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4μm～10μm范围内。）2.2、多模光纤——在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多个分离的传导模。）（多模光纤可传输多种模式，纤芯直

3、径较粗，典型尺寸为50μm左右。）2.3、色散——由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。2.4、模式色散——用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不同所造成的时延差。2.5、光纤——光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。2.6、阶跃型光纤——阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。2.7、渐变型光纤——渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率

4、不是均匀常数。3.1、受激辐射发光现象——处于粒子数反转分布状态的大多数电子，在受到外来入射光子激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光子，不仅波长相同而且相位、方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的出射光，起到了光放大作用。3.2、有源光器件---光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。3.3、光源---光源的作用是将信号电流变换为光信号功率，即实现电-光的转换，以便在光纤中传输。目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD、半导体发光二极管LED、半导体分布反馈激光器DFB等。3.4、光检测器---光检测器的作用是将接受的光信号功率变换

5、为电信号电流，即实现光-电的转换。光纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。3.5、激光器---激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。3.7、光与物质的相互作用---光与物质的相互作用主要有三种基本过程:(1)受激吸收；(2)自发辐射；(3)受激辐射。3.8、粒子数的反转分布---要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布3.9、发光二级管——半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器的本质区别是它没有光学谐振腔，不能形成激光振荡

6、。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。3.10、半导体光电二极管——是利用半导体材料的光电效应将入射光子转换成电子-空穴对，形成光生电流，即实现光-电的转换。3.11、PIN光电二极管——一次电子空穴对＋光电转换3.11、雪崩光电二极管——（二次电子空穴对＋光电转换＋光放大）雪崩光二极管（APD)是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检测灵敏度大大提高，APD的雪崩增益随偏压的提高而增大。3.12、各种无源光器件的定义4.1、直接调制——直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子

7、寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。4.2、外调制——外调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。4.3、模拟调制——模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源进行调制；另一类采用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟