光纤通信技术 第2版 普通高等教育十一五 国家级规划教材 教学课件 作者 孙学康 张金菊习题答案 第三章习题.ppt

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1、习题1.光与物质间的相互作用存在哪三种基本物理过程？它们各自的特点是什么？答：三种基本物理过程：自发辐射、受激吸收以及受激辐射自发辐射的特点：（1）这个过程是在没有外界作用的条件下自发产生的，是自发跃迁（2）由于发射出光子的频率决定于所跃迁的能级，而发生自发辐射的高能级不是一个，可以是一个系列的高能级，因此，辐射光子的频率亦不同，频率范围很宽（3）即使有些电子是在相同的能级差间进行跃迁的，也就是辐射出的光子的频率相同，但由于它们是独立地、自发地辐射，因此它们的发射方向和相位也是各不相同的，是非相干光受激吸收的特点：（1）这个过程必须在外来光子的激发下才会产生（2）外来光子的能

2、量等于电子跃迁的能级之差（3）受激跃迁的过程不是放出的能量，而是消耗外来光能受激辐射的特点：（1）外来光子的能量等于跃迁的能级之差（2）受激过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，因此称它们是全同光子（3）这个过程可以使光得到放大。因为受激过程中发射出来的光子与外来光子是全同光子，相叠加的结果使光增加，使入射光得到放大，所以受激辐射引起光放大，是产生激光的一个重要的基本概念2.什么是粒子数反转分布？怎样才能实现光放大？答：低能级上的粒子密度大于表示高能级上的粒子密度，这种粒子数一反常态的分布称为粒子数反转分布。为了使物质能够产生光的放大

3、，就必须使受激辐射作用大于受激吸收作用，也就是必须使N2>N1，而在正常状态时N2

4、：5.简述半导体的光电效应？答：光照射到半导体的P-N结上，若光子能量足够大，则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即光电子—空穴对，又称光电子载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电电场的作用下，在外电路中出现光电流，从而在电阻R上有信号电压产生。这样，就实现了输出电压跟随输入光信号变化的光电转换作用。6.什么是雪崩增益效应？答：在半导体的P-N结上加高反向电压，在结区形成一个强电场；在高场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使价带的电子得到了能量；越过禁带到导带，产生了新的-空穴对

5、；新产生的电子-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……如此循环下去，像雪崩一样的发展，从而使光电流在管子内部获得了倍增，这种现象叫做雪崩增益效应7.试比较P-N结光电二极管、PIN光电二极管以及APD雪崩光电二极管的优缺点答：P-N结光电二极管优点：简单；缺点：P76第一段PIN光电二极管优点：P76第二段；缺点：P76第五段APD雪崩光电二极管优点：P76最后一段和P77第一段；缺点：P77倒数第二段8.画出EDFA的结构示意图，并简述各部分的主要作用。答：P81图3-27主要作用：在图3-27下的五段9.简述EDFA的工作原理答：P81-P82（

6、2）EDFA的工作原理中内容10.EDFA的主要特征指标是什么？说明其含义。答：P83“3.EDFA的主要特征参数”这一部分11.为什么说F-P腔型滤波器具有频率选择性？答：P91第六段由于两反射镜的反射系数……12.简述光定向耦合器、光隔离器、光环行器以及光开关在光纤通信系统中的作用答：光定向耦合器：P88倒数第二段光隔离器：P89倒数第二段光环行器：P90最后一段13.试用图说明光波长转换器的工作原理。答：P92图3-45P93图3-4614.什么是波分复用技术？答：P93第一段15.简述光波分复用器的工作原理。答：P94“（1）光波分复用器的工作原理”的内容16.简述R

7、FA的工作原理。答：P86“（2）RFA的工作原理”的内容17.RFA具有哪些特点？答：P85“1.RFA的特点”的内容