北京化工大学光纤通信复习题ppt课件

1、第第1 1章章 概论概论 光纤通信与信息处理技术光纤通信与信息处理技术复习课复习课第第1 1章章 概论概论 考试类型考试类型 一、填空题一、填空题 二、问答题二、问答题 三、三、 证明题证明题 四、四、 图示题图示题 五、五、 计算题计算题 六、设计题六、设计题第第1 1章章 概论概论 1、1880年，美国人（ ）发明了用光波作载波传送话音的“光电话”，成为现代光通信的雏形。2、 1966年，英籍华人（ ）指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径。3、光纤通信是 为传输媒质。以 为载波的通信方式。 4、 光纤中的纤芯折射率必须 包层折射率，单模光纤纤芯直径一般为 ，多模光纤纤芯直径一般为

2、，光纤包层直径一般为 。5、 光纤的数值孔径NA的物理含义是（ ） 一、填空题第第1 1章章 概论概论 6、光纤主要的传输特性有 和 。7、光纤的主要材料是 ，结构从内到外依次是 、 和 。其中 是光纤导光部分。8、常用光源LD是以 为基础发 光，LED以 为基础发 光。 9、光与物质作用时有 、 和 三个物理过程。10、导体光检测器主要有 和 两种，基本原理是通过 过程实现 。11、无源器件主要有 、 、 、 、 和光调制器、光开关等。第第1 1章章 概论概论 12、在光纤通信系统中，对光源的调制可分 和 两类。13、光接收机中的噪声主要来源于 和 ，为抑制噪声，一般要求前置放大器应满足 、

3、 和 的要求，目前常用的前置放大电路为 型。14、光缆常用码型有 、 。电缆常用码型有 和 。15、 光纤接续的主要方法有 和 。 第第1 1章章 概论概论 16 1970年，光纤研制取得重大突破，美国康宁公司成功研制出了损耗为（ ）的石英光纤，同年光纤通信用的光源也取得了实质性进展。17光纤是由中心的（ ）和外围的（ ）同轴组成的圆柱体， 光能量主要在（ ）中传输。18半导体激光器在高速调制下，其瞬态特性会出现许多复杂现象，如（ ）、（ ）和自脉动现象。19 光有源器件与无源器件的本质区别是（ ）。20光纤数字传输系统的误码性能用（ ）来衡量。 第第1 1章章 概论概论 21 半导体激光器是

4、光纤通信中的理想光源，其发光波长与光纤的（ ）一致，并且对半导体激光器可直接调制等。22、异质结半导体激光器利用（ ）的材料来对光波进行限制，利用（ ）的材料对载流子进行限制。第第1 1章章 概论概论 二、问答题二、问答题 1、光纤通信中常用的低损耗窗口有几个？其中心波长各为多少？2、光纤通信有哪些优点？3、简述单向传输光纤通信系统的基本组成。4、 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？ 5、什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？6、在半导体激光器PI曲线中，哪一段范围对应于荧光，哪一段范围对应于激光？ 7、LED和LD的有哪些区别？第第1 1章章 概论概论 8、什么是量子效率和响应

5、度？耗尽区宽度对量子效率有何影响？9、光波分复用器与定向耦合器有何区别？10、光隔离器在光纤线路上作用是什么？ 11、什么是直接带隙材料？什么是间接带隙材料？12、什么是WDM技术？WDM技术的主要特点是什么？第第1 1章章 概论概论 13光纤通信中常用的低损耗窗口有几个？其中心波长各为多少？14说明为什么光电二极管有一定的波长响应范围？15什么是Pockel效应？什么是Kerr效应？16、什么是半导体激光器的温度特性？温度升高阈值电流如何变化？若此时注入电流不变，输出光功率将如何变化？第第1 1章章 概论概论 1 光功率 为的一个很窄的光脉冲，经过光纤传输后，输出光脉冲为:为高斯波形，其中

6、为光脉冲的均方根值，试证明FWHW（全宽半高度）带宽为：三、证明题 x t 221exp22ty t322dBlnf第第1 1章章 概论概论 2. 22 (/)L ndn d试证明在半导体激光器中，当试证明在半导体激光器中，当n n与与有关时，激光器的模式间距有下式成立：有关时，激光器的模式间距有下式成立：第第1 1章章 概论概论 oP( )G x( )sxosG xe o00(1)fPRAh 0(1)(1)swpfqIPeRhv 3 3如果功率为如果功率为的光入射到一个光电二极管上，此光电二极管的的光入射到一个光电二极管上，此光电二极管的电子空穴产生的速率电子空穴产生的速率由下式给出：由下式

7、给出：其中其中是单位面积入射的光通量，由下式给出：是单位面积入射的光通量，由下式给出：等式中，等式中，A A是检测器的面积。由此证明耗尽区宽度为是检测器的面积。由此证明耗尽区宽度为W W时的初级光电流为：时的初级光电流为：第第1 1章章 概论概论 1、设计一个与入射光偏振方向无关的光隔离器，用图示表示，并说明各器、设计一个与入射光偏振方向无关的光隔离器，用图示表示，并说明各器件的作用。件的作用。 2、用图示说明光开关的时分光交换原理，并给出必要的说明。、用图示说明光开关的时分光交换原理，并给出必要的说明。 四、图示题第第1 1章章 概论概论 五计算题五计算题 11.48n 21.478n ，

8、1320nm第第1 1章章 概论概论 3、在下列情况中，计算光纤的数值孔径;阶跃塑料光纤，其纤芯折射率 ，包层折射率: 阶跃光纤，具有石英纤芯： 和硅树脂包层： .11.6n 21.49n 11.485n 11.405n 第第1 1章章 概论概论 2、某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差0.01,试求： 1)光纤的包层折射率n2？ 2）该光纤数值孔径NA？3、 阶跃光纤中相对折射率差0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85m和1.31m时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？ 4、半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs材料的Eg=1.43

9、eV,InGaAsP材料的Eg=0.96eV,求各自的发射光子波长。 第第1 1章章 概论概论 5、某半导体激光器LD由材料 制成，其中表示成分数且满足 ，这种材料的带隙能量 求该LD能覆盖的波长范围。1 xxGaAl As 00.37x 21.4241.2660.266Eg eVxx 第第1 1章章 概论概论 6、已知光学谐振腔长400m，折射率n=1.5,受激辐射在腔中已建立振荡，设此时q=1000,求：1)输出纵模波长和频率各为多少？ 2)光波的纵模间隔为多少？7、已知PIN光电二极管的量子效率70，接收光波长为1.55m,求PIN的响应度R？如果入射光功率为100w，求输出电流是多少？

10、8、某APD管用于波长1.55m，其平均雪崩增益为20，响应度为0.6AW，当每秒钟有1000个光子入射时，计算其量子效率和输出光电流。第第1 1章章 概论概论 9 考虑一段由阶跃光纤构成的5km 长的光纤连路，纤芯折射率 ，相对折射率差为 ,求接收端最快和最慢的模式之间的时延差。11.49n 1 10 有两个 材料的LED：其中一个带隙能量为1.540eV;另外一个 。根据经验公式 的带隙能量 (1)求出第一个LED的Al摩尔比例x和发光波长； (2)求出第二个LED的带隙能量和发光波长。015. 0 x1 xxGaAl As21.424 1.2660.266gExxAsAlGaxx1第第1

11、 1章章 概论概论 11 一双异质结一双异质结InGaAsP材料的材料的LED的峰值发光波长为的峰值发光波长为1310nm,其辐射性复合时间和非辐射性复合时间分别为其辐射性复合时间和非辐射性复合时间分别为25ns和和90ns，驱动电流为驱动电流为35mA。求出内量子效率和内功率电平；求出内量子效率和内功率电平；如果光源材料的折射率为如果光源材料的折射率为n=3.5，求器件的发射功率。，求器件的发射功率。第第1 1章章 概论概论 25,90,35,1310rnrnsns ImAnm25 9019.6()2590rnrrnrns int19.678.3%25rintint25.9()hcIPmwq3.5n t211.41%(1)exn nint0.365()365()extPPmww解a)：已知整体复合时间： 内量子效率：内量子功率:b)已知则得到LED得输出光功率为：第第1 1章章 概论概论 六、设计题六、设计题 1、设计一个与入射光偏振方向无关的光隔离器，用图示表示，并说明各器件的作用。2、某工程师有以下器件可供选用：（a）半导体激光器，工作波长为 ，能将