南邮光纤通信系统第3章5节作业
南邮光纤通信系统第4章1节作业
第四章1节作业之巴公井开创作1、光纤通信系统用的光检测器是怎样偏置外加工作电压的？答：反向偏置。
足够大的反向偏置电压，目的是使本征区中的载流子完全耗尽，形成高电场耗尽区。
使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率转换成光生电子。
APD管加上更高反向电压，可以形成雪崩倍增增益。
2、比较PIN光电检测器与APD光电检测器，各自有那些特点？答：（1）PIN 光电二极管没有倍增，使用简单，工作偏压低(5-10V)，不需要任何控制。
在较大光功率注入下，PIN接收机噪声性能要比APD接收机噪声性能（信噪比降低G x倍）优越。
（2）APD 具有很高的内部倍增因子（通过合理设计，可以使APD工作在最佳倍增状态），这样接收灵敏度比PIN光检测器高。
但由于APD需要较高的工作偏压（200V）以及其倍增特性受温度的影响较严重因此使用起来也比较复杂，需要AGC电路对APD的工作偏压进行精细控制，在要求较高的数字光接收机中，还必须对APD采纳温度抵偿措施。
在较小光功率注入下，APD接收机噪声性能（信噪比提高G2倍）要比PIN接收机噪声性能优越。
3、光电检测器转换能力的物理量有哪些？写出其表达式。
答：量子效率和响应度R04、现有1011×10-19J，入射到一个理想的光电二极管上，计算：(a)入射光波长；(b)输出光电流大小；(c)若这是一个APD，其G=18，计算光电流。
解：＝1554nm5、有一个PIN光电二极管，其=O.9，=1300 nm，入射光功率P0=-37 dBm。
计算：(a)光电流大小；(b)当负载电阻R L等于50，1000及lOM时的输出电压。
解：＝0.94（A/W）。
光纤通信 作业及答案
→
→
其中，
， ，
，
，
代入数据，得
3—10 一个半导体激光器发射波长为μm，谐振腔具有“箱式”结构，腔长
，宽
，厚
，介质的折射率 。假设谐振腔
周围的壁能完全地反射光，则谐振腔模式满足
m，s，q 是整数，为 1，2，3，…，它们分别表示各个方向上的模数，求： ⑴谐振腔允许的纵模模数； ⑵设 ， ，计算纵模的波长间隔。
《光纤通信》作业
2—1 均匀光纤芯与包层的折射率分别为：
，
⑴光纤层与包层的相对折射率差△为多少
⑵光纤的数值孔径 NA 为多少
⑶在 1m 长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差
解： ⑴
纤芯和包层的相对折射率差 ⑵
，试计算： 为多少
⑶
2—10 一阶跃折射率光纤的相对折射率差
，
，当波长分
别为μm、μm、μm 时，要实现单模传输，纤芯半径 a 应小于多少
解： ⑴
已知
则 纵模模数
其中
，，
，
，
当 q 取得最大值时，m、s 均取最小值 1
此时，计算得
∴
，且 q 为整数
谐振腔允许的纵模模数为 910
⑵
为定值
由第⑴问，得 当
当
时，
， 时，
；当
时，
4—11 在数字光纤通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素
答： 数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有：
①能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功 率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。
②能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“1”码和连“0”码的数目， 使“1”码和“0”码的分布均匀，保证定时信息丰富。
光纤通信作业[大全5篇]
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光纤通信作业[大全5篇]第一篇：光纤通信作业2-1光纤由哪几部分组成？答：光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。
2-2在光脉冲信号的传播过程中，光纤的损耗和色散对其有何影响？2-3单模光纤有哪几种类型？各有何特点？答：单模有G.652、G.653、G.654、G.655四种类型。
G.652光纤的特点是当工作波长在1310nm时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤损耗的限制。
G.653光纤的特点是色散零点在1550nm附近。
G.654光纤的特点是降低1550nm波段的衰减，一般为0.15~0.19dB/km,典型值为0.185dB/km,其零色散点仍然在1310nm 附近，但在1550窗口的色散较高，课达18ps/(nm·km)。
G.655光纤的特点是色散点在1550nm附近，WDM系统在零色散波长处工作很容易引起四波混频效应，导致信道间发生串扰，不利于WDM系统工作。
2-4光纤的归一化频率和各模式的归一化截止频率的关系是什么？光纤单模传输的条件是什么？2-5光纤的特性有哪些？答：几何特性、传输特性、机械特性、温度特性四种。
2-6光缆的结构有哪些？答：光缆一般由缆芯、护层和加强芯组成。
2-7常用的光缆有哪几种类型？答：层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、束管式结构光缆、带状结构光缆、单芯结构光缆、特殊结构光缆。
第二篇：光纤通信作业1一、填空题1、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长为、。
2、光源的作用是将变换为光检测器的作用是将3、在光波系统中得到广泛应用的两种光检测器是。
4、光传输设备包括5、光纤通信是以为载频，以6、光发送机主要由、和组成。
7、被称为“光纤之父”的是8、中国第一条海底光缆建成于二、简答题1、光纤通信主要有哪些优点？2、简述未来光网络的发展趋势及关键技术。
3、全光网络的优点是什么？第三篇：光纤通信_结课作业光纤通信学院：学号：姓名：电子信息工程学院1xxxxxxxxx摘要：光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。
《光纤通信》第3章课后习题答案
1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。
解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J m λ---⨯===⨯⋅⨯=⨯对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J--==⨯⋅⨯⨯=⨯ 2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。
如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。
解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。
解：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。
5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。
处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。
6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。
当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。
（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。
光纤通信作业
第一章1. 光纤通信有哪些优点 容许频带很宽，传输容量很大； 损耗很小，中继距离很长且误码率很小； 重量轻，体积小； 抗电磁干扰性能好； 泄露小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
2.光纤通信系统有哪几部分组成？简述各部分作用。
信息源：把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。
电发射机：把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号。
光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
光接收机：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
电接收机：功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转换为基带信号。
信息宿：恢复用户信息。
第二章1均匀光纤芯与包层的折射率分别为:45.1,50.121==n n 试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差△=？ （2）光纤的数值孔径NA=?（3）在1米长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差?max =∆τ解：()121n n n -=∆NA=∆≈-212221n n n()∆≈==∆cL n NA c n Lc n L c 12121max22θτ 2.目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长?55.1,31.1,85.0321m m m μλμλμλ===损耗：在1.31，1.55存在低损耗窗口 色散：随波长增加，色散减小，带宽增加 所以采用1.31,1.55,0.853.光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？ 长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。
（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度．( 2 ）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长的增大，损耗呈下降趋势，且在1.31µm 和1 . 55µm 处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1 . 55µm.4.光纤色散产生的原因及其危害是什么？ 答 光纤色散是由光纤中传输的光信号。
精品课件-现代光纤通信-第3章
I so
10 lg
Po Pi
(dB)
(3-1-4)
其中，Pi′为反向输入光隔离器的光信号功率，Po′为反向通
过光隔离器的光功率，显然，其值越大越好。
第3章 光纤线路技术及器件
(4) 偏振相关损耗(PDL)是指输入光偏振态发生变化而其 它参数不变时，器件插入损耗的最大变化量。它是衡量器件插 入损耗受偏振态影响程度的指标。
第3章 光纤线路技术及器件
光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。法拉第效应是 法拉第在1845年首先观察到的，其具体内容是：不具有旋光 性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转， 也称磁致旋光效应。沿磁场方向传输的偏振光，其偏振方向旋 转角度θ和磁场强度 B 与材料长度 L 的乘积成比例，有
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻 挡光通过的光无源器件。它的作用是防止光路中由于各种原因 产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。例如， 在半导体激光源和光传输系统之间安装一个光隔离器，可以在 很大程度上减少反射光对光源的光谱输出功率稳定性产生的不 良影响。在高速直接调制、直接检测光纤通信系统中，后向传 输光会产生附加噪声，使系统的性能劣化，这也需要光隔离器 来消除。在光纤放大器中的掺杂光纤的两端装上光隔离器，可 以提高光纤放大器的工作稳定性，如果没有它，后向反射光将 进入信号源(激光器)中，引起信号源的剧烈波动。在相干光长 距离光纤通信系统中，每隔一段距离安装一个光隔离器，可以 减少受激布里渊散射引起的功率损失。因此，光隔离器在光纤
第3章 光纤线路技术及器件 图3-1-2 偏振无关型光隔离器
第3章 光纤线路技术及器件
南邮光纤通信系统第3章1节作业
第三章1节作业
1、光和物质的相互作用是什么？
答：(p72)受激辐射、自发辐射、受激吸收
2、为什么双异质结材料构成的发光器件能很好地将光场限制在有源区里？图示说明。
答：（p76）
图3.1.3 双异质结中的能带结构(a)、折射率分布( b)和光场分布(c) 由图可见，中间n—GaAs为有源层，它与右边的n—GaAlAs构成一个异质结，其势垒阻止空穴进入n—GaAlAs区。
有源层左边与p—GaAlAs也构成一个异质结，其势垒阻止电子进入p区，这样就把载流子的复合很好地限定在了有源层内。
同时，有源层两边的折射率比有源层低，它的光波导作用对光场具有很好的约束，大大提高了发光强度。
3、习题3-1 （P114 ）
3-1有一个双异质结InGaAsP —LED ，中心发光波长为1310nm ，其材 料的辐射复合寿命为30ns ，无辐射复合寿命为100ns 。
试计算： (a)少数载流子的平均寿命τ； (b)发光时的内量子效率ηi ； (c)设驱动电流为100mA ，计算该LED 的内部发光功率；
(d)若该LED 芯片与多模光纤的直接耦合效率为-14dB ，计算 入纤的光功率大小。
解：
73mW =
out ()14d 0.04
0.0473 2.9d B P mW mW ηη-∴=⨯入纤功率
＝＝入纤功率为
P ＝＝。
光纤系统作业参考答案
第一章作业1、光纤通信与电通信有什么不同？在光纤通信中起主导作用的部件是什么？光纤通信，就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
起主导作用的是激光器和光纤。
2、常规的光纤的三个的低损耗窗口是在哪个波段？其损耗值各为多少？850nm 3db/km ；1310nm 0.4db/km；1550nm 0.2db/km3、光纤通信有哪些优点？（1）频带宽，通信容量大（2）损耗低，中继距离长（3）抗电磁干扰（4）无窜音干扰，保密性好（5）光纤线径细，重量轻，柔软（6）光纤原材料丰富，用光纤可节约金属材料（7）耐腐蚀，抗辐射，能源消耗小4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采用同步，高次群复用采用异步，SDH表示同步数字序列PDH速率标准SDH速率等级标准：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080 Mbit/s STM-16：2.5 Gbit/s STM-64：10 Gbit/s5、图示光纤通信系统，解释系统基本结构。
输入输出光发送机通信信道光接收机光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。
系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器等。
在长距离系统中还设置有中继器(混合或全光)。
第2章1节布置的作业1、光纤的主要材料是什么？光纤由哪几部分构成？各起什么作用？SiO2；芯区、包层、图层；芯区：提高折射率，光传输通道；包层：降低折射率，将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；图层：提高机械强度和柔软性2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中两者的纤芯直径一般分别为多少？纤芯折射率较高，包层折射率较小单模光纤纤芯直径：2a=8μm ～12μm ，包层直径：2b=125μm ；多模光纤纤芯直径：2a=50μm ，包层直径：2b=125μm 。
3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤；根据模式传播情况不同分为多模光纤和单模光纤4、什么是全反射？它的条件是什么？指光从光密介质入射到光疏介质是，全部被反射会原介质的现象条件：光从光密介质入射至光疏介质；入射角大于或等于临界角（θ=arcsin （n 2/n 1））在光纤端面：要求入射角 θ < θo 全；在芯包界面：要求入射角 θ1 > θC 芯包界面全反射5、数值孔径NA 的物理意义？表达式是什么？反映光纤对光信号的集光能力，定义入射临界角θmax 的正弦为数值孔径N A ，N A 越大，对光信号的接受能力越强N A =sin θmax =√n 12−n 226、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？如果折射率分部合适，就用可能使以不同角度入射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传播，同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L ，这种现象称为自聚焦。
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第三章5节作业
1、光驱动电路的基本结构是什么？特点是什么？
答：（p108～109）图3.3.5为用于LED单管共发射极驱动电路。
电路简单，易于调整，但仅适用于低速率调制。
图3.5.6、3.5.8为用于LED、LD驱动电路，为射极耦合开关电路，转换速率快，适用于高速率调制。
2、APC与ATC电路起何作用？
答：（p109）为了克服温度及老化造成的输出功率的下降，在驱动电路中要采取稳定补偿措施，这就是自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)。
ATC控制利用LD组件内的半导体致冷器及热敏电阻进行反馈控制即可恒定LD芯片的温度。
APC可通过两条途径来实现，一是自动跟踪Ith的变化，使LD 偏置在最佳状态；二是控制调制脉冲电流幅度Im，自动跟踪ηd（外量子效率）的变化。
由于一般ηd随温度的变化不是非常大，因此简单的办法是通过检测直流光功率控制偏置电流，也能收到较好的效果。
3、画出光发射机的方框图，并简述图中的各部分的作用。
答：
功能简述：
输入电路将输入的PCM脉冲信号进行整形，变换成NRZ／RZ码后通过驱动电路调制光源(直接调制)，或送到光调制器，调制光源输出的连续光波(外调制)。
驱动电路为光源提供线性调制电流。
预偏置电路主要针对LD光源P-I特性预先加入直流偏置电流。
自动偏置电路为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常设置一个自动偏置控制及温控电路。
告警电路是对光源寿命及工作状态进行监测与报警。