光通信系统中的激光器和放大器
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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3. 分布布拉格反射半导体激光器（DBR-LD）
➢ DBR-LD也需要使用外调制器才能满足长 距离传输的需要。
➢ 由于DBR-LD是通过改变光栅区的注入电流 实现调谐的，这导致了较大的谱线展宽。
➢由于DFB-LD的激射波长相对稳定，人们就将 多个波长不同的DFB-LD集成起来，组成波长 可选择光源。
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4. 垂直腔面发射激光器（VCSEL）
➢ 低成本激光器中，垂直腔面发射激光器 （VCSEL）是最有前途的半导体激光器。
➢ 具有光束特性好、易耦合、调制速率高、 价格低廉的优势。
➢ 由于器件结构及生长材料等原因，VCSEL依然 存在着基横模输出功率不高、散热困难、极化控 制困难及在长波方面表现不理想等问题，因此限 制了其在长途干线通信等领域的应用。
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掺铒光纤放大器
(2) EDFA的泵浦方式
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E激D光原F理A及的应三用 陈种鹤鸣泵赵浦新彦方式
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掺铒光纤放大器
(3) EDFA的特点
EDFA的工作波长恰好落在光纤通信的最佳波长 1330nm～1600nm。
EDFA的增益高，在较宽的波段内提供平坦的增 益，因此能放大多个光信道中的信号，尤其适合 于密集波分复用（DWDM）系统。
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10.2 光 放 大 器
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光放大激光器原的理及三应用种陈典鹤鸣型赵新应彦用
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10.2.1 半 导 体 光 放 大 器
Semiconductor Optical Amplifier （SOA）
某些半导体材料所形成的PN结有源区（注入电流时）， 在外来光子的作用下会产生受激辐射而产生光放大， 半导体的这种光放大作用是制作半导体激光器的基础。
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5. 量子阱半导体激光器
➢ 量子阱结构的半导体激光器可以使激射 的阈值电流大大降低。
➢ 量子阱结构已成为应用于长距离大容量光 纤通信系统中的光源的首选有源区结构。
➢ 考虑到DFB半导体激光器和量子阱半导体激 光器的优点，把两者优点结合起来的DFB量子 阱长波半导体激光器，其阈值电流较低，量子 效率较高，其输出光谱是动态单纵模结构，啁 啾效应较小，特别适宜于 GB/s级数字光纤通信 使用。
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2. 分布反馈半导体激光器（DFB－LD）
➢DFB－LD的特点是，光栅分布在整个谐振腔中， 光波在反馈的同时获得增益，因此其单色性优于一 般的FP－LD。
➢直接调制DFB－LD的最大优点是在高速调制的情 况下仍能保持动态单模，非常适合高速短距离的光 纤通信系统。
➢DFB－LD的单频特性虽然很好，但波长的准确控 制却比较困难，而且在高速调制下的线宽展宽比较严 重，因此在超高速、超长距离通信系统中，需要使用 外调制激光器。
EDFA：1550nm PDFA：1300nm
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1. 掺铒光纤放大器
(1) EDFA的结构与工作原理
EDFA的结构示意图
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掺铒光纤放大器
石英光纤中 Er的3 相关能级
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EDFA的典型参数
输出功率（输入 3dBm ） 增益（输入 35dBm） 噪声系数（输入 35dBm）
带宽
13dBm，15dBm ，18dBm 或 24dBm 25dB，30dB，33dB 0/9/15
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2.非线性光纤放大器
➢目前光纤通信中采用的FP－LD的制作技术已经相当成熟。
➢对FP－LD进行高速调制时，原有的激光模式会发生变化， 出现多模工作，这就决定了FP－LD不能应用于高速光纤 通信系统。
➢相对于其他结构的激光器来说，FP－LD的结构和制作工艺 最简单，成本最低，适用于信息传输速率较低的情况。
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法布里－珀罗放大器（FP－SOA）
行波放大器（TW－SOA）
其驱动电流低于其阈值，即未 在半导体激光器的两个镜端面 产生激光，这时向其一端输入 涂敷或蒸镀一层防反射膜，使 光信号，当这个光信号的频率 其反射率很小，形成透明区， 处2于020激/9/1光5 器的频谱中心激附光近原理，及应用 陈不鹤产鸣 赵生新彦反射，这时光信号通过9 便被放大而从另一端输出； 有源波导层时将边行进边放大
半导体行波光放大器原理
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10.2.2 光 纤 放 大 器
掺杂光纤放大器：利用光纤中掺杂稀土物质引起的增益机制
实现光放大，放大器的特性主要由掺杂元 素决定。 铒（Er）、钬（Ho）、钕（Nd）、钐（Sm）、铥（Tm）、 镨（Pr）和镱（Yb）等稀土元素可用于实现不同波长的放大， 波长覆盖从可见光到红外的范围。
噪声低，接近量子极限。 增益与光纤的偏振状态无关，故稳定性好。 与传输光纤易耦合，与光纤的耦合损耗小。
放大特性与系统比特率和数据格式无关，因
2020/9/1而5 对数字和模拟信激光息原理都及应可用以陈鹤放鸣大赵新传彦 输。
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掺铒光纤放大器
EDFA的缺点：尺寸较大；泵浦源寿命不长； 不能与其他器件集成，限制了EDFA在光电子 集成（OEIC）中的应用；EDFA的增益带宽 仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口的一部分， 从而制约了光纤能够容纳的波长信道数。
光纤拉曼放大器 拉曼效应：当向光纤中射入强功率的光信号时，输入光的一部
分能变换成比输入光波长更长的光波信号输出，这是由于输入光 功率的一部分在光纤的晶格运动中消耗所产生的现象，这种现象 称之为拉曼散射，它具有散射光和使光波长发生偏移的作用。
第十章 光通信系统中的 激光器和放大器
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光纤通信系统的基本组成
光纤通信 光通信
无线激光通信
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10.1 半导体激光器在光纤通信中的应用
10.1.1 作为光纤通信光源的半导体激光器 1. 法布里－珀罗激光器（FP－LD）
光放大器和光中继器
第 6章
光放大器和光中继器
在E2上，离子除了发生受激辐射外，还有少数
离子要产生自发辐射，即在上短暂停留还没有机
会与光子相互作用，就会自发地从亚稳态跃迁到
基态并发射出1550nm波段的光子，这种光子与信
号光不同，它是随机的，它构成了EDFA的噪声，
由于这种自发辐射的光子在掺铒光纤中传输，同
样也会得到放大，因此，在EDFA的输入光功率 较低时，会产生较大的噪声。
3°双向泵浦结构 同时具备1°和2°的泵浦光源（如图6.3）。
从输出功率看：单泵浦的输出功率可达14 dBm，
双泵浦达17 dBm。
第 6章
光放大器和光中继器
§6-3 EDFA的工作原理 在§3-2节，我们讨论了半导体激光器的工作原理，
它是在泵浦源（能使工作物质产生粒子数反转分布的
外界激励源）的作用下，使工作物质的粒子处于反转 分布状态，具有了光放大作用，对于EDFA，其基本原
5. 泵浦源(P中继器
WDM 光纖耦合器 輸入光
摻鉺光纖
輸出光
1480或980 nm 激勵光源
光隔離器 光帶通 濾波器
第 6章
光放大器和光中继器
二、作用 光耦合器：是将输入光信号和泵浦光源输出的光波混合起来， 它是无源光器件，一般采用波分复用器（WDM） 光隔离器：是防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证 光信号只能正向传输的器件。 掺铒光纤：是一段长度大约为10～100m的石英光纤，将稀土 元素铒离子注入到纤芯中，浓度约为25mg/kg。 泵浦光源：为半导体激光器，输出功率约为10～100mw（几 十mw），工作波长为0.98μm。 光滤波器：其作用是滤除光放大器的噪声，降低噪声对系统 的影响，提高系统的信噪比。
光通信原理与系统光通信器件
4.1.3 半导体激光器的机理 三要素 工作介质：二元化合物（GaAs）、三元化合物
（GaAlAs）和四元化合物（GaInAsP）等。
谐振腔：有解理面组成（F-P腔）；
泵浦源：电流激励、电子束激励、光激励等。 多为电流激励。
光学谐振腔
镀有反射镜面的光学谐振腔只有
准直镜
包装外壳 光电管
光纤
非对称准直透镜 热敏电阻
制冷器 密封窗口
各种结构的半导体激光器
同质结半导体激光器 异质结半导体激光器 量子阱激光器 分布反馈激光器 (DFB) 垂直腔表面发射激光器 (VCSEL)
1、同质结构LD
同质结构只有一个简单PN结，且 P 区和 N 区都是 同一物质的半导体激光器。 解 理 面
反射波相互干涉
波。
M2 a反
射 镜
b R2
在谐振腔里建立稳定振荡的条件
在半导体激光器里，由两个起反射镜作用的 晶体解理面构成的法布里珀罗谐振腔，它把 光束闭锁在腔体内，使之来回反馈。
当受激发射使腔体得到的放大增益等于腔体 损耗时（阈值条件），并且谐振腔内的前向 和后向光波发生相干时（相干条件），就保 持振荡，形成等相面和腔体端面平行的驻波， 然后穿透谐振腔的两个端面，输出谱线很窄 的相干光束。
LD横模：决定光场的空间特性
S
W 近场 图案
10o
远
场
光 斑
30 o
横模光场：
纵模：
损耗
增益
纵模
增益 g ( ) g th
频率 ( )
发射 主模
增益 法布里 - 珀罗 LD
g
通常发射多个纵模的光
0
频率
半导体激光器的增益频谱 相当宽（约10 THz），在 F-P 谐振腔内同时存在着许多纵模，但只有接近增 益峰的纵模变成主模。
光信号放大器常见故障及排查措施
光信号放大器常见故障及排查措施以光信号放大器常见故障及排查措施为标题，本文将详细介绍光信号放大器的常见故障以及相应的排查措施。
光信号放大器是光通信系统中的重要组成部分，负责放大光信号以增强信号的传输距离和质量。
然而，由于各种因素，光信号放大器也会出现故障。
下面将列举一些常见故障并提供相应的排查措施。
1. 光功率过低或过高故障表现：接收到的光功率较低或较高，导致信号传输质量下降。
排查措施：- 检查光纤连接是否松动或损坏，重新连接或更换光纤；- 检查光源是否正常工作，如需要，更换光源；- 检查光信号放大器的增益设置，调整增益至适当的范围内。
2. 光信号放大器无输出信号故障表现：光信号放大器无法输出信号或输出信号很弱。
排查措施：- 检查光纤连接是否正常，确保连接牢固；- 检查输入光功率是否过低，如果是，调整输入光功率；- 检查输出光纤是否受损，如需要，更换输出光纤；- 检查光信号放大器的工作状态指示灯，如果指示灯异常，可能需要更换光信号放大器。
故障表现：光信号放大器输出的信号带有明显的噪声。
排查措施：- 检查输入光信号的质量，如有必要，使用光衰减器调整输入光功率；- 检查光信号放大器的工作环境，确保光信号放大器正常工作温度范围内；- 检查光信号放大器的输入和输出端口是否干净，如有必要，清洁端口；- 检查光信号放大器的光纤连接是否松动或损坏，重新连接或更换光纤。
4. 光信号放大器出现波长漂移故障表现：光信号放大器输出的信号波长发生漂移，导致信号无法正常传输。
排查措施：- 检查光信号放大器的波长设置，确保设置正确；- 检查光信号放大器的温度稳定性，如有必要，调整工作环境温度；- 检查光信号放大器的泵浦激光器是否正常工作，如需要，更换泵浦激光器；- 检查光信号放大器的光纤连接是否松动或损坏，重新连接或更换光纤。
故障表现：光信号放大器无法正常工作或工作不稳定。
排查措施：- 检查光信号放大器的电源是否正常，确保电源供应稳定；- 检查光信号放大器的工作环境是否符合要求，如有必要，调整工作环境；- 检查光信号放大器的控制线路是否正常连接，确保控制信号传输正常；- 检查光信号放大器的散热是否良好，如有必要，清理散热器或增加散热设备。
光路的系统基本结构
光路的系统基本结构1.引言1.1 概述光路系统是一个关键的通信基础设施，它在现代通信中起着至关重要的作用。
光路系统通过光纤传输光信号，实现高速、可靠的数据传输。
它被广泛应用于互联网、电信、无线通信等领域。
光路系统的基本组成包括光纤、光传输设备和光接口设备。
光纤是一种具有极高传输速度和大带宽的介质，它能够将光信号以光的方式传输。
光传输设备包括光纤放大器、光解复用器等，它们能够对光信号进行增强、分解和重新组合，保证信号在光纤中的传输质量。
光接口设备用于连接光路系统和其他设备，确保光信号的顺利传输。
光路系统的建立需要考虑多个因素，包括光线的传输损耗、光纤的折射率、设备的性能等。
同时，光路系统还需要考虑信号的传输距离、带宽、信噪比等参数，以满足不同应用场景的需求。
随着技术的不断发展，光路系统也在不断演进和改进。
近年来，光路系统在传输速度、带宽和距离等方面都取得了巨大的突破。
未来，随着光子技术的进一步发展，光路系统将更加高效、稳定和可靠地满足人们日益增长的通信需求。
光路系统的未来发展将呈现出更加多元化和创新性的特点。
总之，光路系统作为现代通信的重要组成部分，其基本结构和功能对于实现高速、可靠的数据传输至关重要。
通过不断的技术创新和发展，光路系统将进一步提升其传输速度和性能，推动通信技术的进步和应用的拓展。
1.2 文章结构文章结构是指文章的整体组织架构和布局，合理的文章结构能够使读者更好地理解和获得文章的信息。
本文主要围绕着光路的系统基本结构展开，采用以下结构来组织文章内容。
第一部分是引言，包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将简要介绍光路系统的定义和作用，引起读者的兴趣。
接下来，说明文章的结构安排，列举出各个部分的主题和目的，方便读者了解整篇文章的流程和内容。
第二部分是正文，包括光路的定义和作用以及光路的基本组成。
在光路的定义和作用部分，将深入探讨光路在通信领域中的重要性和应用。
对光路的基本组成进行详细介绍，包括光纤、光源、光探测器等关键部件的作用和性能要求。
光纤通信技术第六章光通信中的光放大器 (1)
6.1.1 光放大器的概念
光纤的损耗和色散限制了光纤的传输距离, 延长通信距离的方法是采用中继器, 中继器的 放大过程较为复杂, 它是将输入的光信号转换 为电信号, 在电信号上进行放大、再生、再定 时等处理后, 再将经处理后的电信号转换为光 信号经光纤传送出去, 这种中继方式称为光/电/ 光中继方式。
（2）有源光纤或掺杂光纤放大（DFA）
有源光纤放大器的有源媒体是稀土族元 素（如Er、Pr、Tm、Nd 等）, 它掺杂在光纤 的玻璃基体中, 所以也称作掺杂光纤放大器 （DFA）。DFA是利用光纤中掺杂稀土元素引 起的增益机制实现光放大的。
光纤通信系统最适合的掺杂光纤放大器是 工作波长为1550nm掺铒光纤放大器（EDFA） 和工作波长为1310nm的掺镨光纤放大器 （PDFA）。用于1310nm窗口的PDFA, 因受 氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特性的限制, 机械强度较差, 与常规光纤的熔接较为困难, 究 进展比较缓慢, 尚未获得广泛应用。
光增益不仅与入射光频率（或波长）有关, 也与放大器内部光束强度有关。光增益与频率 和强度的具体关系取决于放大器增益介质的特 性。
由激光原理可知, 对于均匀展宽二能级系 统模型, 其增益系数为
g(
) 1(
g0 0)2T 22P /P s
（6.1）
当放大器的输出功率远远小于饱和功率时, 即放大 器工作在小信号状态时, 式（6.1）中的 P /项Ps可忽 略, 增益系数简化为
Fn
(SNR)in (SNR)out
（6.9）
即使是理想的放大器, 输入信号的 (SNR)也in
被降低一倍（3db）, 实际放大器的
F
都超过
n
3db, 有些放大器的 F n 达到6-8db。从光纤应用
光通信的结构
光通信的结构光通信是一种利用光信号进行信息传输的通信方式。
它采用光纤作为传输介质，利用光的特性来传输信息。
光通信的结构主要包括光源、调制器、光纤、接收器和解调器等组成部分。
本文将从这几个方面来介绍光通信的结构。
一、光源光源是光通信系统中的重要组成部分，其作用是产生光信号。
常见的光源有激光器和发光二极管。
激光器输出的光束具有高强度、窄带宽和方向性好的特点，适用于高速长距离传输；而发光二极管则具有较低的成本和较好的稳定性，适用于短距离传输。
二、调制器调制器是将要传输的信息信号转换成光信号的装置。
常见的调制方式有直接调制和外调制。
直接调制是指将信息信号直接作用在光源上，使光的强度、频率或相位发生变化；外调制则是将光源的输出光信号和信息信号进行叠加，通过改变光源的特性来实现信号的调制。
三、光纤光纤是光通信的传输介质，其作用是将光信号传输到目标地点。
光纤是一种由高纯度的玻璃或塑料制成的细长线状结构，具有较低的损耗和良好的传输性能。
光纤的结构主要包括纤芯、包层和包层外护套等部分，其中纤芯是光信号传输的核心。
四、接收器接收器是光通信系统中的接收装置，其作用是将传输过来的光信号转换成电信号。
接收器的结构包括光电探测器和前置放大器等部分。
光电探测器的作用是将光信号转换成电信号，常见的光电探测器有光电二极管和光电二极管阵列等；前置放大器的作用是对电信号进行放大和处理，以提高信号的质量和稳定性。
五、解调器解调器是将接收到的电信号还原成原始信息信号的装置。
解调器的结构主要包括滤波器、放大器和解调电路等部分。
滤波器的作用是去除电信号中的噪声和干扰，以提高信号的质量；放大器的作用是对电信号进行放大，以增强信号的强度；解调电路的作用是对电信号进行解调，将其还原成原始的信息信号。
光通信的结构包括光源、调制器、光纤、接收器和解调器等组成部分。
光源产生光信号，调制器将信息信号转换成光信号，光纤作为传输介质将光信号传输到目标地点，接收器将光信号转换成电信号，解调器将电信号还原成原始的信息信号。
清华大学-光纤通信技术
无损光纤中的光孤子传输
图8
图9
无损光纤中的光孤子传输
图 10
图 11
光孤子：利用非线性平衡色散效应 光孤子：
缺点：维持色散与非线性间 缺点： 的平衡条件过于精细， 的平衡条件过于精细，利用 非线性带来其它副作用
多种非线性效应共同作用
光纤的其它限制及解决方案
PMD补偿技术 PMD补偿技术 WDM/ETDM L+，S，S+ L+， +OTDM L波段WDM 波段WDM
WDM 色散补偿
PMD限制 PMD限制
改善PMD 改善PMD特 PMD特 性的光纤
新型光纤
OTDM
孤子
非线性限制 非零色散位移光纤 色散位移光纤
色散限制 普通单模光纤
提升容量方法：单信道比特率提高 提升容量方法：
OTDM 原理
时钟提取
MOD MOD
超短脉 冲光源
MOD
时分 解复 用器
EDFA
时钟源
2.5Gb/s 1:16 2.5 G Clock DeMultiplexer Optical Rx
2.5Gb/s Optical Output LOS/LOF +5v -5.2v
+3.3V DC TO DC Conventer
+3.3
五、WDM系统的发展趋势 WDM系统的发展趋势
单路超高速 单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s 超密信道间距 超密信道间距10GHz 信道数攀升 1022 Channel 展宽波长范围 Band,L-Band,S展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band 超长无中继 450km with remote Amp 超长传输距离 网络化
光纤通信第7章光放大器讲解学习
SOA也是一种 重要的光放大 器，其结构类 似于普通的半 导体激光器。
I
R1
R2
半导体光放大器示意图
•半导体光放大器的放大特性主要决定于激光腔的反射特性与 有源层的介质特性。
•根据光放大器端面反射率和工作偏置条件，将半导体光放大 器分为：----法布里－珀罗放大器(FP－SOA)
EDFA + 均衡器 → 合成增益
增益平坦/均衡技术(2)
2. 新型宽谱带掺杂光纤： 如掺铒氟化物玻璃光纤（30nm平坦带宽）、
铒/铝共掺杂光纤（20nm）等， 静态增益谱的 平坦，掺杂工艺复杂。
3. 声光滤波调节： 根据各信道功率，反馈控制放大器输出端的
多通道声光带阻滤波器，调节各信道输出功率使 之均衡，动态均衡需要解复用、光电转换、结构 复杂，实用性受限
增益钳制技术(1)
电控：监测EDFA的输入光功率，根据其大小调整 泵浦功率，从而实现增益钳制，是目前最为成熟的
方法。
In
Out
EDFA
LD Pump
泵浦控制均衡放大器（电控）
增益钳制技术(2)
在系统中附加一波长信道，根据其它信道的功率， 改变附加波长的功率，而实现增益钳制。
注入激光
四、EDFA的大功率化(1)
=1.3%
=0.7%
用于制作大功率EDFA 的双包层光纤结构图
芯层：5m 内包层： 50m 芯层(掺铒)，传播信号层(SM) 内包层，传播泵浦光(MM)
7.1 光放大器
7.1.1 光放大器概述 7.1.2 掺铒光纤放大器EDFA 7.1.3 半导体光放大器SOA 7.1.4 光纤拉曼放大器FRA
7.1.3 半导体光放大器SOA
输出信号光功率 输入信号光功率
光纤通信试题选择题练习
光纤通信试题选择题练习要⾃信，绝对的⾃信，⽆条件的⾃信，时刻⾃信，即使在错的时候《光纤通信》选择题练习公布精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解）张延锋2014/8/1忍⼈之所不能忍，⽅能为⼈知所不能为选择题练习1. ⽬前光纤通信三个实⽤的低损耗⼯作窗⼝是µm, µm, µm µm, µm, µmµm, µm, µm µm, µm, µm2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为＞0 ＞Vc ＞＜Vc3．在阶跃型光纤中，当模式处于截⽌的临界状态时，其特性参数＝0 B.β＝0 ＝0 ＝04. 下列不属于影响光电⼆极管响应时间的因素是A.零场区光⽣载流⼦的扩散时间B.有场区光⽣载流⼦的漂移时间时间常数D.器件内部发⽣受激辐射的时间5．通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是A．光纤⾊散 B．噪声 C．光纤衰减 D．光缆线路长度6．⽬前实⽤光纤通信系统普遍采⽤的调制─检测⽅式是A. 相位调制—相⼲检测B. 直接调制—相⼲检测C. 频率调制—直接检测D. 直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放⼤器泵浦光源的典型⼯作波长是nm nm nm nm8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是A. 响应度B. 灵敏度C. 消光⽐D. 增益9．下列属于有源光器件的是A.光定向耦合器B.半导体激光器C. 光纤连接器D. 光隔离器10．在下列的传输码型中，不属于插⼊⽐特码的是A. mB1PB. 4B1HC. 5B6BD. mB1C11. 在激光器中，光的放⼤是通过A．粒⼦数反转分布的激活物质来实现的B．光学谐振腔来实现的C．泵浦光源来实现的D．外加直流来实现的12. 下列哪⼀项不是要求光接收机有动态接收范围的原因A．光纤的损耗可能发⽣变化B．光源的输出功率可能发⽣变化C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能⼯作在不同系统中13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出⼀部分作为测试⽤时，需⽤A．光衰减器B．光耦合器C．光隔离器D．光纤连接器14. 使⽤连接器进⾏光纤连接时，如果接头不连续时将会造成A．光功率⽆法传输B．光功率的菲涅⽿反射C．光功率的散射损耗D．光功率的⼀部分散射损耗或以反射形式返回发送端15. 在系统光发射机的调制器前附加⼀个扰码器的作⽤是A．保证传输的透明度 B．控制长串“1”和“0”的出现C．进⾏在线⽆码监测 D．解决基线漂移16. 下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输⼊输出都是单个⽤户话路C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由⽹管系统配置17. ⽬前EDFA采⽤的泵浦波长是A．µm和µm B．µm和µmC．µm和µm D．µm和µm18. 下列不是WDM的主要优点是A．充分利⽤光纤的巨⼤资源 B．同时传输多种不同类型的信号C．⾼度的组⽹灵活性，可靠性 D．采⽤数字同步技术不必进⾏玛型调整19. 下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括A．全光解复⽤技术 B．光时钟提取技术C．超短波脉冲光源 D．匹配技术20. 掺饵光纤的激光特性A．由掺铒元素决定B．有⽯英光纤决定C．由泵浦光源决定D．由⼊射光的⼯作波长决定21. 下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最⾼误码率B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光⼦能量D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光⼦数22. 光发射机的消光⽐，⼀般要求⼩于或等于A．5％ B．10％ C．15％ D．20％23. 在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为A．10-6 B．10-5 C．10-4 D．10-324. ⽇前采⽤的LD的结构种类属于A．F-P腔激光器（法布⾥—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器25. ⼆次群PCM端机输出端⼝的接⼝码速率和码型分别为A． Mb/s，HDB3 B． Mb/s，HDB3C． Mb/s，CMI D． Mb/s，CMI26. 数字光接收机的灵敏度Pr=100微⽡，则为多少dBmA．-10 B．10 C．-20 D．-3027. WDH系统的单纤双向传输⽅式可实现以下哪种通信A．单⼯ B．双⼯ C．全双⼯ D．单⼯与双⼯28. 光孤⼦源主要有哪⼏种A．掺铒光纤孤⼦激光器、锁模半导体激光器B．掺铒光纤孤⼦激光器、窄纤谱半导体激光器C．锁模半导体激光器、锁模半导体激光器D．掺铒光纤孤⼦激光器、信道频率激光器29. 前置放⼤器的三种类型中，属于双极型晶体管放⼤器的主要特点是A．输⼊阻抗低 B．噪声⼩C．⾼频特性较差 D．适⽤于低速率传输系统30. 下列哪⼀个不是SDH⽹的特点A．具有全世界统⼀的接⼝标准B．⼤量运⽤软件进⾏系统配置的管理C．复⽤映射结构灵活D．指针调整技术降低了设备复杂性31. 光缆的基本型式有哪些(1)层绞式 (2)⾻架式 (3)中⼼束管式 (4)带状式A．(1)(2)(3) B．(1)(3)(4) C．(2)(3)(4) D．(1)(2)(3)(4)32. 光缆有哪些特性(1)拉⼒特性 (2)压⼒特性 (3)弯曲特性 (4)温度特性A．(1)(2)(3) B．(1)(3)(4) C．(2)(3)(4) D．(1)(2)(3)(4)33. 下列哪项是光纤的光学特性(1)偏⼼度 (2)折射率分布 (3)模场直径 (4)带宽A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D． (2)(3)(4)34. 以下不是模拟光纤传输系统⽬前使⽤的主要调制⽅式是A．模拟基带直接光强调制 B．模拟间接光强调制C．频分复⽤光强调制 D．⽅波频率调制35. DFP激光器与FP激光器相⽐有什么优点（1）单纵模激光器（2）普线窄，动态普线好，线性好（3）普线宽（4）纵横模数多A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D． (2)(3)(4)36. 以下不是PIN光电⼆极管的主要特性是A．波长响应特性 B．量⼦效率和光谱特性C．响应时间和频率特性 D．噪声37. 光接受机的噪声主要来源是（1）主放⼤器（2）光发射器（3）光检测器（4）前置放⼤器A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D． (2)(3)(4)38. 以下不是光有源器件的是A．光源 B．光放⼤器 C．光检测器 D．光开关39. 光开关可以分为（1）机械光开关（2）固体光开关（3）物理光开关（4）电⼦光开关A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D． (2)(3)(4)40. 以下不是通信⽹的发展⽅向是A．数字化B．综合化C．宽带化D．模拟化41. 光纤通信是以以下哪⼀选项为载体，光纤为传输媒体的通信⽅式A 、光波B 、电信号C 、微波D 、卫星 42. 要使光纤导光必须使A 、纤芯折射率⼩于包层折射率B 、纤芯折射率⼤于包层折射率C 、纤芯折射率是渐变的D 、纤芯折射率是均匀的43.以下哪项是把光信号变为电信号的器件A 、激光器B 、发光⼆极管C 、光源D 、光检测器 44. CCITT 于以下哪⼀年接受了SONET 概念，并重新命名为SDH A 、1985 B 、1970 C 、1988 D 、1990 45. SDH 传输⽹最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为多少kbit ／s A 、 B 、 C 、 D 、 46. 掺铒光纤放⼤器（EDFA ）的⼯作波长为多少nm 波段A 、1310B 、1550C 、1510D 、850 47. 发光⼆极管发出的光是⾮相⼲光，它的基本原理是A 、受激吸收B 、⾃发辐射C 、受激辐射D 、⾃发吸收 48. 光纤通信系统的是由以下⼏部分组成的①电端机②光端机③中继器④光纤光缆线路 A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②③④ 49. 要精确控制激光器的输出功率，应从两⽅⾯着⼿：⼀是控制调制脉冲电流的幅度；⼆是控制A 、微型半导体制冷器B 、调制脉冲电流的相位C 、热敏电阻D 、激光器的偏置电流 50. 光纤传输特性主要有①⾊散②损耗③模场直径④截⽌波长A. ①②B. ②③C. ①④D. ①③ 51. 各模式在光纤中传播⽽形成传输模式的条件是A.k n k n 21<<βB.k n 2<βC.k n 1>βD.k n k n 12<<β52. 渐变型光纤中，不同⼊射⾓的光线会聚于同⼀点的现象称为何种效应 A.⾃聚焦 B.⾃变陡 C.⾊散 D.弛张 53. 在阶跃型(弱导波)光纤中，基模为模模模模54. 半导体激光器对光的频率和⽅向进⾏选择的器件是A.泵浦源B.激活物质C.耦合器D.光学谐振腔55. 光接收机中，使经过其处理后的信号波形成为有利于判决的波形的器件是 A.均衡器 B.判决器 C.前置放⼤器 D.光检测器56. 光发射机中实现电/光转换的关键器件是A.光源B.调制电路C.光检测器D.放⼤器 57. 转换光路，实现光交换的重要器件是A.光开关B. 耦合器C. 隔离器D. 光衰减器58. 下列不属于EDFA的优点的是A.增益⾼B. 频带宽C. 噪声系数⼩D.可放⼤多个波段59. 下列不属于常⽤的线路码型是A.扰码B. mBnB码C.插⼊码D. NRZ码60. 在⼀根光纤中同时传输多个波长信号的⼀项技术是A.⾊散补偿技术B.相⼲光通信技术C.光时分复⽤技术D.光波分复⽤技术61. 光纤单模传输条件,归⼀化频率V应满⾜A．V> B．V< C．V> D．V<62. 激光是通过什么产⽣的A.受激辐射B.⾃发辐射C.热辐射63. EDFA的泵浦光源的典型⼯作波长为nm nm nm nm64. 光隔离器的⼯作原理是A．基于法拉第旋转的⾮互易性B．基于多层电介质⼲涉膜的滤波原理C．基于光栅的衍射原理D．基于圆柱形透镜的聚焦原理65. 光隔离器的作⽤是A.调节光信号的功率⼤⼩B.保证光信号只能正向传输C.分离同向传输的各路光信号D.将光纤中传输的监控信号隔离开66. 光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是A.光源不能产⽣负信号光B.将出现长连"1"或长连"0"C.编码器太复杂D.码率冗余度太⼤67. 在激光器中,光的放⼤是通过A.光学谐振腔来实现 B．泵浦光源来实现C．粒⼦数反转分布的激活物质来实现 D．外加直流来实现68. 单模光纤中主要⾊散是；多模光纤中主要⾊散是A．波长⾊散、模式⾊散 B．波长⾊散材料⾊散C．材料⾊散、偏振模式⾊散 D．偏振模式⾊散、模式⾊散69. ⽬前光纤通信系统中⼴泛使⽤的调制─检测⽅式是A.相位调制—相⼲检测B.强度调制—相⼲检测C.频率调制—直接检测D.强度调制—直接检测70. 光合波器是A．将多个光波信号合成⼀个光波信号在⼀根光线中传输B．将多路光信号合并成⼀路光信号在光纤中传输C．将同波长的多个光信号合并在⼀起耦合到⼀根光纤中传输D．将不同波长的多个光信号合并在⼀起耦合到⼀根光纤中传输71. 光纤是利⽤光的以下哪种现象传送光信号的B、散射C、全反射D、辐射72. 光纤的纤芯折射率应包层折射率,光纤才能导光A 、⼤于B 、⼩于C 、等于D 、⼤于等于 73. 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是A ．光纤⾊散B ．光接收机噪声C ．光纤衰减D ．暗电流 74. 光纤相对折射指数差的定义为A.Δ=n1－n2B.Δ=n2－n1C.Δ=(n21－n22)/2n21D.Δ=(n21－n22)/n2175. 阶跃型光纤中,某种模式截⽌时的归⼀化频率为Vc,则这种模式形成导模的传输条件为>Vc >0 76. 随着激光器温度的上升,其输出光功率会A.减少B.增⼤C.保持不变D.先逐渐增⼤,后逐渐减少78. 在光纤通信系统中,EDFA 以何种应⽤形式可以显著提⾼光接收机的灵敏度 A.作前置放⼤器使⽤ B.作后置放⼤器使⽤ C.作功率放⼤器使⽤ D.作光中继器使⽤ 79. 光接收机中,雪崩光电⼆极管引⼊的噪声为A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量⼦噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量⼦噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量⼦噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声 80. 光中继器中均衡器的作⽤是A.放⼤B.消除噪声⼲扰C.均衡成矩形脉冲D.均衡成有利于判决的波形 81. 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是A.光纤⾊散B.光接收机噪声C.光纤衰减D.暗电流 82. EDFA 中⽤于降低放⼤器噪声的器件是A.光耦合器B.波分复⽤器C.光滤波器D.光衰减器 83. 以下哪⼀样不是⽆源光器件A 、光调制器B 、光纤连接器C 、LED D 、光纤耦合器 84. 关于PIN 和APD 的偏置电压表述,正确的是A.均为正向偏置B.均为反向偏置C.前者正偏,后者反偏D.前者反偏,后者正偏85. 处于⾼能级E2的电⼦,在未受外界激发的情况下,⾃发地跃迁到低能级E1,从⽽发射出⼀个能量为hf(=E2-E1)的光⼦的过程称为A.⾃发辐射B.受激吸收C.受激辐射D.⾮辐射复合 86. ⽬前在光纤通信系统中已获得⼴泛应⽤的光放⼤器是A.半导体光放⼤器B.掺铒光纤放⼤器C.拉曼光纤放⼤器D.布⾥渊光纤放⼤器 87. 阶跃光纤中,⼦午线在包层和纤芯分界⾯上形成全反射的条件为 A.1θ≥211n n sin - B.1θ<121n n sin - C.1θ≥121n n sin - D.1θ<211n n sin -88. 表⽰光纤⾊散程度的物理量是A.时延B.相位差C.时延差D.速度差89. STM-1每秒可传的帧数是90. 处于⾼能级E2的电⼦,在未受外界激发的情况下,⾃发地跃迁到低能级E1,从⽽发射出⼀个能量为hf(=E2-E1)的光⼦的过程称为A.⾃发辐射B.受激吸收C.受激辐射D.⾮辐射复合 91. PIN 光电⼆极管,因⽆雪崩倍增作⽤,因此其雪崩倍增因⼦为A. G ＞1B. G ＜1C. G ＝1D. G ＝0 92. 光纤通信系统中常⽤的光源主要有 A ．光检测器、光放⼤器、激光器B ．半导体激光器、光检测器、发光⼆极管C ．PIN 光电⼆极管、激光、荧光D ．半导体激光器LD 、半导体发光⼆极管 93. STM —1中信息净负荷的字节数为A. 576B. 261C. 2349D. 4608 94. 光纤的连接分为A ．固定连接和永久性连接B ．固定连接和熔连接C ．固定连接和活动连接D ．粘连接和熔连接95. 从射线理论的观点看,在阶跃型光纤中,⼊射⼦午光线形成导波的条件是:光线在光纤端⾯上的⼊射⾓Φ必须满⾜的条件为A. Φ≥arcsin 12n n ≤Φ≤arcsin2221n n - C. Φ＞arcsin2221n n - ≤Φ≤arcsin 12n n 96. EDFA 的最⼤输出功率常⽤来表⽰。
9.1激光通信系统中的激光器和光放大器
图9-11 掺杂光纤放大器的结构示意图
一个EDFA的完整结构应包括如下几部分：铒石英光纤作为有源介质；高功率泵浦 光源； 光纤耦合器，用于信号光与泵浦光的合路；偏振不灵敏光隔离器，用于 消除反射抑制振荡；窄带光滤波器，用以降低自发辐射噪声。
9.1.3 光放大器
（2） 掺铒光纤放大器 铒光纤及泵浦源是EDFA的关键和研究重点。根据泵浦光和信号光传播方向的相对 关系，EDFA的结构又可分为同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。它们的具体结构图 分别如图9-12（a）（b）（c）所示。
图9-9 光放大器在干线光纤通信系统中的应用示意图
.3 光放大器
3.光纤通信中主要的光放大器有以下几类：1、半导体激光放大器（SLA）；2、 掺稀土光纤放大器，如掺铒光纤放大器(EDFA)等；3、非线性光纤放大器，如光 纤喇曼放大器等 （1）半导体光放大器 图9-10为行波型光放大器的基本结构示意图，行波光放大器的带宽比法布里－ 珀罗型放大器大三个数量级，其3dB带宽可达10THz，因此可放大多种频率的光 信号，所以是很有前途的一种光放大器。
图9-2 DFB-LD结构示意图
#在DFB-LD制作技术的发展过程中，人们发现直接在有源层刻蚀光栅会引入污染
和损伤，于是又提出了图9-2所示的DFB-LD结构
9.1.1 半导体激光器
2. 作为通信光源的半导体激光器 (3)分布布拉格反射半导体激光器 考虑到布拉格光栅反射性好的特点，将光栅置于激光器谐振腔的两侧或一侧，增 益区没有光栅，光栅只相当于一个反射率随波长变化的反射镜，这样就构成了 DBR-LD。其中，三电极DBR-LD是最典型的基于DBR-LD的单模波长可调谐半导体激 光器，其原理性结构如图9-3。
图9-4 VCSEL的典型结构示意图