光纖通信課后習(xí)題解答第7章光放大器參考題答案

第二章光纖和光纜 1．光纖是由哪幾部分組成的？各部分有何作用？ 答：光纖是由折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層組成的。 纖芯和包層是為滿足導(dǎo)光的要求；涂覆層的作用是保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械 擦傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性。 2．光纖是如何分類的？階躍型光纖和漸變型光纖的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖和漸變型光 纖；按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖；按光纖的工 作波長(zhǎng)可以將光纖分為短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖；按照itu-t關(guān)于 光纖類型的建議，可以將光纖分為g.651光纖（漸變型多模光纖）、g.652光纖（常 規(guī)單模光纖）、g.653光纖（色散位移光纖）、g.654光纖（截止波長(zhǎng)光纖）和g.655 （非零色散位移光纖）光纖；按套塑（二次涂覆層）可以將光纖分為松套光纖和緊

思考題參考答案 1、sdh幀由哪幾部分組成？sdh有哪些顯著特點(diǎn)？ 答：sdh幀由凈負(fù)荷，管理單元指針和段開(kāi)銷三部分組成。 sdh主要優(yōu)點(diǎn)有：高度標(biāo)準(zhǔn)化的光接口規(guī)范、較好的兼容性、靈活的分插功能、 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力和強(qiáng)大的自愈功能。其缺點(diǎn)有：頻帶利用率不如pdh高、設(shè)備復(fù)雜性 增加、網(wǎng)管系統(tǒng)的安全性能要求高。 2、根據(jù)幀結(jié)構(gòu)，計(jì)算stm-1、stm-4的標(biāo)稱速率。 解：stm-1的標(biāo)稱速率： 一幀的比特?cái)?shù)：9×270×8＝19440（比特），傳送一幀所用時(shí)間為125μs，故標(biāo)稱 速率為：19440/(125×10－6)＝155520（kb/s）。 stm-4的標(biāo)稱速率： stm-4幀為9行，270×4列，傳送一幀所用時(shí)間為125μs?？梢钥闯鰏tm-4的列(zhòng)n數(shù)是stm－1的4倍，其余都一樣，所以：stm－4的標(biāo)稱速率為：15

第二章光纖和光纜 1．光纖是由哪幾部分組成的各部分有何作用 答：光纖是由折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層組成的。 纖芯和包層是為滿足導(dǎo)光的要求；涂覆層的作用是保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械 擦傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性。 2．光纖是如何分類的階躍型光纖和漸變型光纖的折射率分布是如何表示的 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖和漸變型光 纖；按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖；按光纖的工 作波長(zhǎng)可以將光纖分為短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖；按照itu-t關(guān)于 光纖類型的建議，可以將光纖分為光纖（漸變型多模光纖）、光纖（常規(guī)單模光纖）、 光纖（色散位移光纖）、光纖（截止波長(zhǎng)光纖）和（非零色散位移光纖）光纖；按套 塑（二次涂覆層）可以將光纖分為松套光纖和緊套光纖。 （2）階躍型光纖的折射率分布　 2 1 arn ar

光纖通信中的光放大器

光纖通信放大器

第五章光源與光發(fā)送機(jī) 98 習(xí)題解答 1、比較led和ld，并說(shuō)明各自適應(yīng)的工作范圍。 答：led的發(fā)射光功率比ld要小，不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；led的光譜寬度比ld大得多， 不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；led的調(diào)制帶寬比ld小得多，不適合長(zhǎng)距離系統(tǒng)；led的溫度特性 比ld好得多。所以，led適應(yīng)于短距離小容量光纖通信系統(tǒng)，而ld適應(yīng)于長(zhǎng)距離大容 量光纖通信系統(tǒng)。 2、試說(shuō)明led的工作原理。 答：當(dāng)給led外加合適的正向電壓時(shí)，pp結(jié)之間的勢(shì)壘（相對(duì)于空穴）和np結(jié)之間的勢(shì) 壘（相對(duì)于電子）降低，大量的空穴和電子分別從p區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)和從n區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)（由 于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，p區(qū)中外來(lái)的電子和空穴不會(huì)分別擴(kuò)散到p區(qū)和n區(qū)），在有源區(qū)形成粒子 數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，最終克服受激吸收及其它衰減而產(chǎn)生自發(fā)輻射的光輸出。 3、試說(shuō)明

第二章光纖和光纜 1．光纖是由哪幾部分組成的各部分有何作用 答：光纖是由折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層組成的。 纖芯和包層是為滿足導(dǎo)光的要求；涂覆層的作用是保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械 擦傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性。 2．光纖是如何分類的階躍型光纖和漸變型光纖的折射率分布是如何表示的 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖和漸變型光 纖；按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖；按光纖的工 作波長(zhǎng)可以將光纖分為短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖；按照itu-t關(guān)于 光纖類型的建議，可以將光纖分為光纖（漸變型多模光纖）、光纖（常規(guī)單模光纖）、 光纖（色散位移光纖）、光纖（截止波長(zhǎng)光纖）和（非零色散位移光纖）光纖；按套 塑（二次涂覆層）可以將光纖分為松套光纖和緊套光纖。 （2）階躍型光纖的折射率分布　 2 1 arn ar

第二章光纖和光纜 1．光纖是由哪幾部分組成的？各部分有何作用？ 答：光纖是由折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層組成的。 纖芯和包層是為滿足導(dǎo)光的要求；涂覆層的作用是保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械 擦傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性。 2．光纖是如何分類的？階躍型光纖和漸變型光纖的折射率分布是如何表示的？ 答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖和漸變型光 纖；按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖；按光纖的工 作波長(zhǎng)可以將光纖分為短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖；按照itu-t關(guān)于 光纖類型的建議，可以將光纖分為g.651光纖（漸變型多模光纖）、g.652光纖（常 規(guī)單模光纖）、g.653光纖（色散位移光纖）、g.654光纖（截止波長(zhǎng)光纖）和g.655 （非零色散位移光纖）光纖；按套塑（二次涂覆層）可以將光纖分為松套光纖和

光纖通信課后習(xí)題答案 第一章習(xí)題參考答案 1、第一根光纖是什么時(shí)候出現(xiàn)的？其損耗是多少？ 答：第一根光纖大約是1950年出現(xiàn)的。傳輸損耗高達(dá)1000db/km左右。 2、試述光纖通信系統(tǒng)的組成及各部分的關(guān)系。 答：光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)送機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。 系統(tǒng)中光發(fā)送機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將生成的光信號(hào)注入光纖光纜，調(diào)制過(guò)的光 信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)途傳輸后送入光接收機(jī)，光接收機(jī)將光纖送來(lái)的光信號(hào)還原成原始的電信 號(hào)，完成信號(hào)的傳送。 中繼器就是用于長(zhǎng)途傳輸時(shí)延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離。 3、光纖通信有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：光纖通信具有容量大，損耗低、中繼距離長(zhǎng)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，保密性能好，體積小、 重量輕，節(jié)省有色金屬和原材料等優(yōu)點(diǎn)；但它也有抗拉強(qiáng)度低，連接困難，怕水等缺點(diǎn)。 第二章光纖和光纜 1．光纖是由哪幾部分組成的？各部分有何作用？ 答：光纖是由折射

第1章 1.光通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)有：通信容量大；傳輸距離長(zhǎng)；抗電磁干擾；抗噪聲干擾；適應(yīng)環(huán)境；重量輕、安 全、易敷設(shè)；保密；壽命長(zhǎng)。 缺點(diǎn)：接口昂貴；強(qiáng)度差；不能傳送電力；需要專用的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)；未經(jīng)受長(zhǎng) 時(shí)間的檢驗(yàn)。 2.光通信系統(tǒng)由哪幾部分組成，各部分功能是什么？ 答：通信鏈路中最基本的三個(gè)組成部分是光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。各部分的功能參 見(jiàn)1.3節(jié)。 3.假設(shè)數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在載波頻率1%的比特率下工作，試問(wèn)在5ghz的微波載波和1.55 μm的光載波上能傳輸多少路64kb/s的音頻信道？ 答：5ghz×1％/64k＝781路 （3×108/1.55×10-6）×1％/64k＝3×107路 4.sdh體制有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：主要為字節(jié)間插同步復(fù)用、安排有開(kāi)銷字節(jié)用于性能監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)管理，因此更加適合高

1 1．光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長(zhǎng)；無(wú) 串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原 材料來(lái)源豐富，潛在價(jià)格低廉等。 缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門(mén)的工具、設(shè)備 以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)等。 2．光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？ 答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。 光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。 光源組件包括光源、光源—光纖耦合器和一段光纖（尾纖或光纖跳線）組 成。 模擬或數(shù)字電接的作用是實(shí)現(xiàn)口阻抗匹配和信號(hào)電平匹配（限制輸入 信號(hào)的振幅）作用。光源是led或ld，這兩種二極管的光功率與驅(qū)動(dòng)電 流成正比。電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來(lái)將輸 入信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源—光纖耦合器

1 1．光波從空氣中以角度133°投射到平板玻璃表面上，這里的1是入射 光與玻璃表面之間的夾角。根據(jù)投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反 射，另一部分發(fā)生折射，如果折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°， 請(qǐng)問(wèn)玻璃的折射率等于多少？這種玻璃的臨界角又是多少？ 解：入射光與玻璃表面之間的夾角133°，則入射角57i°，反射 角57r°。由于折射光束和反射光束之間的夾角正好為90°，所以折射 角33y°。 由折射定律sinsiniiyynn，10nni得到 33sin/67sinsin/sin1yiynn 69.1 其中利用了空氣折射率1in。這種玻璃的臨界角為 59.0 1.69 11arcsin yn 2．計(jì)算11.48n及21.46n的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。如果光纖端面外介 質(zhì)折射率1.00n，則允許的最大入射角

1 1．計(jì)算一個(gè)波長(zhǎng)為1m的光子能量，分別對(duì)1mhz和100mhz的無(wú)線電做 同樣的計(jì)算。 解：波長(zhǎng)為1m的光子能量為 8 3420 6 310/ /6.63101.9910 10 c ms ehfhcjsj m 對(duì)1mhz和100mhz的無(wú)線電的光子能量分別為 34628 6.63101106.6310cehfjshzj 346266.6310100106.6310cehfjshzj 2．太陽(yáng)向地球輻射光波，設(shè)其平均波長(zhǎng)0.7m，射到地球外面大氣層的 光強(qiáng)大約為20.14/iwcm。如果恰好在大氣層外放一個(gè)太陽(yáng)能電池，試計(jì)算 每秒鐘到達(dá)太陽(yáng)能電池上每平方米板上的光子數(shù)。 解：光子數(shù)為 348 44416 6 0.146.6310310 1010103.9810

1 1．光放大器包括哪些種類？簡(jiǎn)述它們的原理和特點(diǎn)。edfa有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答：光放大器包括半導(dǎo)體光放大器、光纖放大器（由可分為非線性光 纖放大器和摻雜光纖放大器）。 1）半導(dǎo)體光放大器 它是根據(jù)半導(dǎo)體激光器的工作原理制成的光放大器。將半導(dǎo)體激光器 兩端的反射腔去除，就成為沒(méi)有反饋的半導(dǎo)體行波放大器。它能適合不同 波長(zhǎng)的光放大，缺點(diǎn)是耦合損耗大，增益受偏振影響大，噪聲及串?dāng)_大。 2）光纖放大器 （1）非線性光纖放大器 強(qiáng)光信號(hào)在光纖中傳輸，會(huì)與光纖介質(zhì)作用產(chǎn)生非線性效應(yīng)，非線性 光纖放大器就是利用這些非線性效應(yīng)制作而成。包括受激拉曼放大器（sra） 和受激布里淵放大器（sba）兩種。 （2）摻雜光纖放大器（常見(jiàn)的有摻鉺和摻鐠光纖放大器） 在泵浦光作用下，摻雜光纖中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射， 從而使光信號(hào)得到放大。 edfa優(yōu)點(diǎn)：高增益、寬帶寬、低噪聲及放大波長(zhǎng)正好是在光纖

第六章光電檢測(cè)器與光接收機(jī) 118 習(xí)題解答 1、在光纖通信系統(tǒng)中，使用最多的光電檢測(cè)器有哪些？它們分別使用于什么場(chǎng)合？ 答：在光纖通信系統(tǒng)中，使用最多的光電檢測(cè)器包括pinpd和apd兩種，它們分別使用 于短距離小容量光纖通信系統(tǒng)和長(zhǎng)距離大容量光纖通信系統(tǒng)。 2、光電檢測(cè)器是在什么偏置狀態(tài)下工作的？為什么要工作在這樣的狀態(tài)下？ 答：光電檢測(cè)器工作于負(fù)偏置狀態(tài)。只有工作于負(fù)偏置狀態(tài)，才能使材料的受激吸收占據(jù) 主導(dǎo)地位，從而完成光電變換功能。 3、在pinpd中，i層半導(dǎo)體材料的主要作用是什么？ 答：通過(guò)擴(kuò)展受激吸收的區(qū)域提高光電變換的效率及通過(guò)一定的內(nèi)建電場(chǎng)提高器件的響應(yīng) 速度。 4、簡(jiǎn)述pinpd的工作原理。 答：當(dāng)光照射到pin光電二極管的光敏面上時(shí)，會(huì)在整個(gè)耗盡區(qū)及耗盡區(qū)附近產(chǎn)生受激輻 射現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)。在外加電場(chǎng)作用下，這種光生載流子運(yùn)動(dòng)到電極

1 習(xí)題一 1．光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長(zhǎng)；無(wú)串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體 積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原材料來(lái)源豐富，潛在價(jià)格低廉等。 缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門(mén)的工具、設(shè)備以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)等。 2．光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？ 答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。 光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。光源組件包括光源、光源—光纖耦合 器和一段光纖（尾纖或光纖跳線）組成。 模擬或數(shù)字電接的作用是實(shí)現(xiàn)口阻抗匹配和信號(hào)電平匹配（限制輸入信號(hào)的振幅）作用。光源是led或ld， 這兩種二極管的光功率與驅(qū)動(dòng)電流成正比。電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來(lái)將輸入 信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源—光纖耦合器的作

1 第一章 1．光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)有：帶寬資源豐富，通信容量大；損耗低，中繼距離長(zhǎng)；無(wú) 串音干擾，保密性好；適應(yīng)能力強(qiáng)；體積小、重量輕、便于施工維護(hù)；原 材料來(lái)源豐富，潛在價(jià)格低廉等。 缺點(diǎn)有：接口昂貴，強(qiáng)度差，不能傳送電力，需要專門(mén)的工具、設(shè)備 以及培訓(xùn)，未經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)等。 2．光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能是什么？ 答：光纖通信系統(tǒng)由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和光纖鏈路。 光發(fā)射機(jī)由模擬或數(shù)字電接口、電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路和光源組件組成。 光源組件包括光源、光源—光纖耦合器和一段光纖（尾纖或光纖跳線）組 成。 模擬或數(shù)字電接的作用是實(shí)現(xiàn)口阻抗匹配和信號(hào)電平匹配（限制輸入 信號(hào)的振幅）作用。光源是led或ld，這兩種二極管的光功率與驅(qū)動(dòng)電 流成正比。電壓—電流驅(qū)動(dòng)電路是輸入電路與光源間的電接口，用來(lái)將輸 入信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)光源。光源—光

1 1-1光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答與傳統(tǒng)的金屬電纜通信、微波無(wú)線電通信相比，光纖通信具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)通信容量 大．首先，光載波的中心頻率很高，約為2x10^14hz，最大可用帶寬一般取載波頻率的 10%，則容許的最大信號(hào)帶寬為20000ghz(20thz)；如果微波的載波頻率選擇為20 ghz，相應(yīng)的最大可用帶寬為2ghz。兩者相差10000倍．其次，單模光纖的色散幾乎為 零，其帶寬距離（乘）積可達(dá)幾十ghz·km；采用波分復(fù)用（多載波傳輸）技術(shù)還可使 傳輸容量增加幾十倍至上百倍．目前，單波長(zhǎng)的典型傳輸速率是10gb／s。，一個(gè)采用128 個(gè)波長(zhǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸速率就是1.28tb/s. (2）中繼距離長(zhǎng)。中繼距離受光纖損耗限制和色散限制，單模光纖的傳輸損耗可小千0.2 db/km

1 1-1光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？ 答與傳統(tǒng)的金屬電纜通信、微波無(wú)線電通信相比，光纖通信具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)通信容量 大．首先，光載波的中心頻率很高，約為2x10^14hz，最大可用帶寬一般取載波頻率的 10%，則容許的最大信號(hào)帶寬為20000ghz(20thz)；如果微波的載波頻率選擇為20 ghz，相應(yīng)的最大可用帶寬為2ghz。兩者相差10000倍．其次，單模光纖的色散幾乎為 零，其帶寬距離（乘）積可達(dá)幾十ghz·km；采用波分復(fù)用（多載波傳輸）技術(shù)還可使 傳輸容量增加幾十倍至上百倍．目前，單波長(zhǎng)的典型傳輸速率是10gb／s。，一個(gè)采用128 個(gè)波長(zhǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸速率就是1.28tb/s. (2）中繼距離長(zhǎng)。中繼距離受光纖損耗限制和色散限制，單模光纖的傳輸損耗可小千0.2 db/km

隨著有線電視ftth的迅速普及，為了確保光纖放大器穩(wěn)定工作，本文對(duì)摻鉺光放大器（edfa）和鉺鐿共摻光放大器（eydfa）的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行闡述，通過(guò)測(cè)試環(huán)境和實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，兩種放大器的放大能力均能滿足光傳輸網(wǎng)需求，區(qū)別在于edfa安裝方便，便于后期擴(kuò)容，但浪費(fèi)輸入光纖資源。在大規(guī)模開(kāi)展光纖入戶工作時(shí)，eydfa可以實(shí)現(xiàn)一輸入多輸出，從而節(jié)約了輸入光纖資源，降低了建設(shè)成本。

光纖通信第3章光纖的傳輸特性

第5章光纖通信