光纤通信作业参考
西北工业大学_光纤通信作业答案
答案第一章：光纤通信1、什么是光纤通信？光纤通信及系统的组成光纤通信使用光导纤维作为传输光波信号的通信方式。
光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
2、什么事光通信光通信就是以光波为载波的通信。
3、光纤通信的优点？①传输频带宽，通信容量大。
②传输衰减小，传输距离长。
③抗电磁干扰，传输质量好。
④体积小、重量轻、便于施工。
⑤原材料丰富，节约有色金属，有利于环保4、光纤通信的工作波长？光源：近红外区波长：0.8—1.8μm频率：167—375THz5、WDM是指什么？DWDM指什么？WDM：波分复用DWDM：密集波分复用6、光纤从材料上可以分为哪几种？从材料上分为石英光纤、多组份玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等7、光纤活动连接器从连接方式来看分为哪几种？常见的插针端面有哪几种？PC、APC、SPC（球面、斜面、超级抛光端面呈球面的物理接触）8、按缆芯结构分，光缆分为哪几种？层绞式、单位式、骨架式、带状式9、光线的制造分哪几个步骤？I 材料准备与提纯II 制棒III 拉丝、涂覆IV 塑套其中制棒分为：（1）MCVD改进的化学气相沉淀法（2）PCVD等离子化学气相沉淀法10、按材料光纤分几种？同611、无源器件的种类连接器、分路器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等第二章：光纤通信的物理学基础1、通过哪些现象可以证明光具有波动性？光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象证明2、什么叫光电效应？光电效应具有哪些试验规律？由于光的照射使电子从金属中溢出的现象称为光电效应⑴ 每种金属都有一个确定的截止频率γ0，当入射光的频率低于γ0 时，不论入射光多强，照射时间多长，都不能从金属中释放出电子。
⑵ 对于频率高于γ0的入射光，从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关，只与光的频率有关。
频率越高释放出的电子的动能就越大。
⑶ 对于频率高于γ0的入射光，即使入射光非常微弱，照射后也能立即释放出电子。
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。
光纤通信阶段作业
一、单项选择题（共20道小题，共100.0分）1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm和 A nm。
A. 1550B. 1480C. 980D. 15102. 光纤通信的三个低损耗窗口是1310nm、850nm、___C_______μm。
A. 1560B. 1550C. 1.55D. 1.513. 渐变型光纤是指_____B______是渐变的。
A. 纤芯和包层的折射率B. 纤芯的折射率C. 包层的折射率D. 模式数量4. 当光纤纤芯的折射率与包层的折射率 C 时，称为弱导波光纤。
A. 差2倍B. 相差很大C. 差别极小D. 相等5.在阶跃型光纤中，导波的特性参数有 D 。
A.B.C.D.6.阶跃型光纤中的主模是 B ，其截止时归一化频率为。
A.B.C.D.7. 在子午面上的光射线在一个周期内和该平面中心轴交叉两次，这种射线被称为 B 。
A. 反射线B. 子午线C. 斜射线D. 折射线8. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为____C________________。
A.B.C.D.9. 渐变型光纤子午线的轨迹方程受纤芯的折射率分布、___A________和___________因素的影响。
A. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的轴向角B. 光线入射点处的折射率、光线入射点处的半径C. 光线入射点处的轴向角、光线入射点处的N0D. 光线入射点处的轴向角、纤芯和包层发生全反射的入射角10. 渐变指数 A 的折射指数分布光纤为多模渐变型光纤的最佳折射指数分布形式。
A. 2B. ∞C. 1D. 311. 渐变型光纤的最佳折射指数分布是指___D_______型折射指数分布。
A. 立方B. 线C. 常数D. 平方12. 利用一段____D_______光纤可以消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。
A. 色散位移单模光纤B. 非零色散光纤C. 色散平台光纤D. 色散补偿光纤13. 色散位移单模光纤是将零色散点从______B_____移到___________处的光纤。
《光纤通信》第二版(刘增基)课后作业题
nm；两种，应用较多的是 980nm 泵
浦源，其优点是
。
（4）其泵浦方式按泵浦所在位置分为三种：①如图（a）为
；② 如图（b）为
；
③双向泵浦。
（5）双向泵浦对信号的放大特性与信号传输方向
。（填“有关”或“无关”）
。 的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，
应提高对
的吸收。
阅读下图 EDFA 的结构，按要求完成各题。
掺铒光纤
输 输出
光隔离器
波分复用器
光隔离器
入 滤波器
光信号
光
信号
泵浦源
熔接点
输 输出
光信号 信号
光隔离器
掺铒光纤 熔接点
图（a）
波分复用器
光隔离器
泵浦源
入 滤波器
光
图（b）
（1） —
是 EDFA 的核心部件，它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺入固体激光工作物质— 。
（2）掺铒光纤的模场直径为 3‐‐6µm，比常规光纤小很多，这是为了提高信号光和泵浦光的能量密度，从
而提高其
。但由于其芯径的减小其与常规光纤模场不匹配，解决方法有：①在纤芯中掺
入
；②在熔接时进行一定处理减小
（填英文缩写）的不匹配。
（3）实用的 EDFA 泵浦源都是 LD，其泵浦波长有 980nm 和
第七章 1.EDFA 工作原理是什么？有哪些应用方式？
阅读下图，按要求完成各掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：能级 1 代表基态， 能量最低；能级 2 是
，处于
中间能级；能级 3 代表
， 能量最高。
（3）据图分析，请阐述该工作原理： （4）从该工作原理可以看出，光放大是由于
光纤通信作业参考
第二章作业2.1什么是振动模式？什么是波动模式？它们之间有什么区别和联系？解：稳定的横向振荡条件2dkn cos0-2©-2©=2m兀。
由于m不同，横向谐振0i23（驻波）状态不同，即横向振动的场分量不同，即波腹数不同。
把同一系统的不同的横向谐振状态称为振动模式。
在波导中横向的振动（驻波）将以波动方式沿z轴传播，形成导波，不同的m称为不同的波动模式，同样称为模式。
不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于k不同，B二k也不同，即不同的波xz 动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v。
2.2如果介质平板波导的y方向也受到限制，例如，该方向存在两个垂直介质平板的边界，相距为w，并且在该界面上也满足全反射条件。
试问介质平板波段中的模式会有什么变化（定性分析）？解：光波在x方向受到限制，则x方向光波满足驻波条件2dk-2©-2©二2m兀x23，光波在y方向受到限制，则y方向光波满足驻波条件2叭-2©2-2©3-2加，n取m取正整数；正整数。
我们用两个正整数描述横向（x,y）驻波条件也即横向场分布特点。
2.3为什么把波导的特征方程称作色散方程？它与光纤的色散有什么关系？解：在波导中，不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于k不同，B二kxz也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v。
把波导的特征方程称作色散方程。
光纤中除了有波导色散之外，还有模式色散、材料色散。
对于单模光纤，还可能有偏振模色散。
2.4介质波导与金属波导截止的含义有什么不同？解：介质波导的截止条件w二0，包层出现辐射模。
金属波导的截止条件0=0。
2.5假设一点光源发出理想的圆锥形光束如图2.13所示，其开角为0=40，并设光束截面上光强均匀分布。
（注：这不是真实情况）。
设该光束与一段均匀光纤耦合，光纤与光束共轴，光纤端面与光纤轴垂直，光源距光纤端面距离为100卩m。
光纤通信大作业
光纤通信⼤作业DWDM技术的现状与发展摘要;随着公⽤通信⽹及国际互联⽹的飞速发展,⼈们对宽带通信提出了前所未有的要求,⼀些原有的通信技术,如时分复⽤(TDM)和波分复⽤(WDM)等已不能满⾜宽带通信的要求。
在这种情况下,密集波分复⽤(DWDM)作为⼀种新兴的通信技术即应运⽽⽣。
本⽂介绍了DWDM 技术出现的历史背景，分析了DWDM的基本原理，然后对DWDM的技术特点进⾏阐述，再介绍了DWDM的关键技术，研究DWDM在未来的发展趋势。
密集型光波复⽤（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）是能组合⼀组光波长⽤⼀根光纤进⾏传送。
这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。
更确切地说，该技术是在⼀根指定的光纤中，多路复⽤单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利⽤可以达到的传输性能。
这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。
⼀、应⽤背景传统的光纤通信技术⽤⼀根光纤只传播⼀种波长的光信号，这⽆疑是对光纤容量的⼀种浪费。
⽽ DWDM 系统是在现有的光纤⾻⼲⽹上通过提⾼带宽，利⽤光纤丰富的带宽来进⾏不同波长光的传输，⼤⼤提⾼了光纤的负载能⼒。
作为⼀种区别于传统光纤的激光技术，它通过利⽤单个光纤载波的紧密光谱间距，以达到在⼀根指定光纤中多路复⽤的⽬的，这样就可以更好的控制信号在传播过程中的⾊散和信号衰减，实现在⼀定数量光纤下传递信息容量最⼤化。
这是⼀项⽤来在现有的光纤⾻⼲⽹上提⾼带宽的激光技术。
这项技术的产⽣是对原先光钎数据传输技术的缺点的改进。
原先光钎数据传输技术主要有两种：空分复⽤（SDM）和时分复⽤（TDM）。
空分复⽤（SDM）是靠增加光纤数量的⽅式线性增加传输的容量，传输设备也线性增加。
如果没有⾜够的光纤数量，通过重新敷设光缆来扩容，⼯程费⽤将会成倍增长。
⽽且，这种⽅式并没有充分利⽤光纤的传输带宽，造成光纤带宽资源的浪费。
作为通信⽹络的建设，不可能总是采⽤敷设新光纤的⽅式来扩容，事实上，在⼯程之初也很难预测⽇益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。
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。
《光纤通信基础》习题及答案
光栅技术
第二章部分
2.1、光纤的结构由哪几部分组成？各有什么作用？ 答：光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的 折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射 面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 2.2、简述光纤的类型包括哪几种以及各自特点？ 解：实用光纤主要有三种基本类型： 1）、突变型多模光纤（Step Index Fiber, SIF）， 纤芯折射率为 n1 保持不变，到包层突然 变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a=50~80 μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播， 特点是信号畸变大。 2）、渐变型多模光纤（Graded Index Fiber, GIF）， 在纤芯中心折射率最大为 n1，沿径向 r 向外围逐渐变小，直到包层变为 n2。这种光纤一般纤芯直径 2a 为 50μm，光线以正弦形 状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。 3）、单模光纤（Single Mode Fiber, SMF），折射率分布和突变型光 纤相似，纤芯直径只有 8~10 μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光 纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。 2.3、色散的产生以及危害？ 答：由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分，在传输过程中， 因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散；光纤色散 的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。 2.4、光缆的结构分类？ 答：(1) 层绞式结构：层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。 (2) 骨架式结构：架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V 形、U 形 或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置 5~10 根一次涂覆光纤。 (3) 束管式结构：束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整 个纤芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。 (4) 带状式结构：带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后 将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。 2.5、光缆的种类？ 答：根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用
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第二章作业2.1 什么是振动模式？什么是波动模式？它们之间有什么区别和联系？ 解：稳定的横向振荡条件0232cos 222i dk n m θφφπ--=。
由于m 不同，横向谐振（驻波）状态不同，即横向振动的场分量不同，即波腹数不同。
把同一系统的不同的横向谐振状态称为振动模式。
在波导中横向的振动（驻波）将以波动方式沿z 轴传播，形成导波，不同的m 称为不同的波动模式，同样称为模式。
不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于x k 不同，z k β=也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v 。
2.2 如果介质平板波导的y 方向也受到限制，例如，该方向存在两个垂直介质平板的边界，相距为w ，并且在该界面上也满足全反射条件。
试问介质平板波段中的模式会有什么变化（定性分析）？解：光波在x 方向受到限制，则x 方向光波满足驻波条件232222x dk m φφπ--=，m 取正整数；光波在y 方向受到限制，则y 方向光波满足驻波条件y 232222dk n φφπ--=，n 取正整数。
我们用两个正整数描述横向（x ，y ）驻波条件也即横向场分布特点。
2.3 为什么把波导的特征方程称作色散方程？它与光纤的色散有什么关系？ 解：在波导中，不同的波动模式横向场（驻波）分布不同。
同时由于x k 不同，z k β=也不同，即不同的波动模式有不同的传输常数，也即有不同的传输速度v 。
把波导的特征方程称作色散方程。
光纤中除了有波导色散之外，还有模式色散、材料色散。
对于单模光纤，还可能有偏振模色散。
2.4 介质波导与金属波导截止的含义有什么不同？解：介质波导的截止条件0w =，包层出现辐射模。
金属波导的截止条件0β=。
2.5 假设一点光源发出理想的圆锥形光束如图2.13所示，其开角为40θ=，并设光束截面上光强均匀分布。
（注：这不是真实情况）。
设该光束与一段均匀光纤耦合，光纤与光束共轴，光纤端面与光纤轴垂直，光源距光纤端面距离为100m μ。
设光纤芯半径25a m μ=，包层半径62.5b m μ=，纤芯折射率 1.45n =，相对折射率差=0.01∆，试求：（1）光纤的数值孔径；（2）如果不加任何会聚措施，光源与光纤的最大耦合效率。
解：（1）光纤的数值孔径为1 1.450.205NA rad ===；（2）光源照到光纤截面上的半径tan 2010036.4r m m μμ=⨯=，光纤数值孔径处对应的纤芯半径（满足全反射条件）'t 0.20510020.5r m m μμ=⨯=。
考虑到空气与纤芯界面的反射可得最大耦合效率为221211'0.0337350.31718 1.07%1n r r n ⎛⎫-⨯=⨯= ⎪+⎝⎭；不考虑到空气与纤芯界面的反射可得最大耦合效率为22'0.3171831.718%r r ==。
2.6 设阶跃折射率光纤的纤芯折射率1 1.45n =，相对折射率差0.01∆=，试问在光纤的三个损耗极小值的波长0.85m μ、1.31m μ、1.55m μ处为保证单模传输，纤芯半径分别应小于多少？解：由于单模传输归一化频率 2.40483V <，又1012V k a a πλ==。
从而12 2.40483a πλ<。
带入数值知0.85m μ波长处保证单模传输纤芯半径为：1 1.58777808a m m μ<=； 带入数值知 1.31m μ波长处保证单模传输纤芯半径为2 2.44704622a m m μμ<=； 带入数值知 1.55m μ波长处保证单模传输纤芯半径为3 2.89536003a m m μ<=。
2.9 设阶跃折射率光纤纤芯半径为25m μ，纤芯折射率为1.46，包层折射率为1.45。
根据（2.40a ）式试求在波长为 1.55m λμ=时光纤中的模式数量。
解：由（ 2.40a ）式可知对阶跃折射率光纤，模式数为))22210/2/2 1.46225/1.55/2149N V k a π===⨯⨯=。
第三章作业3.2. 光纤的衰减系数一般是0.2/dB km ，功率为1mW 的光信号传输100km 后功率是多少？解：功率为1mW 的光信号传输100km 后功率是()()()0.2100/100.2100/100101100.01P l P mW mW -⨯-⨯=⨯=⨯=。
3.4 设OTDR 接收机检测灵敏度为-20dBm ，发射机注入光纤的功率为0.1mW ，光纤衰减系数为0.2/dB km ，试计算该OTDR 的测试量程。
解：设光在光纤中传输lkm 时，功率为接收机检测灵敏度的功率，即 ()()0.2/10010l P l P -=⨯，而()210P l mW -=。
从而解得50l km =。
()10()10log 1P mW P dBm mW ⎛⎫= ⎪⎝⎭3.5 用射线理论说明为什么波导中的相速度可以大于光速，它与爱因斯坦相对论有无矛盾？解：相速度指波的相位传播速度c v n=，是针对单频电磁波的特性。
在波导中相速度可能大于光速c 。
如上图：信号传输方向为z 方向。
采用射线理论，波导中射线的方向和等相位面如图中示。
设光脉冲沿光射线从A 点传输到E 点（速度为介质中的光速），在z 方向等相位面已传到B 点，由A 点沿光纤轴线传到C 点的速度为群速度，也即能量传播速度。
显然能量传播速度小于光速，而相速度可大于光速。
它与光射线方向波阵面 光纤横截面光纤轴线A B C Z E D θ爱因斯坦相对论无矛盾。
3.8 在宽与高不相等的矩形波导中的基模有无偏振模色散问题，为什么？解：存在偏振模色散。
因为波导横向方向不对称。
3.9 麦克斯韦方程推导（3.42）式。
3.12 讨论SPM 和XPM 如何影响IM/DD 系统。
解：SPM 指光场在光纤内传输时由光场本身的强度引起的自身光场的相位变化。
XPM 指不同波长的光同时在光纤中传播时，一个波长的光场强度会影响另一个波长信号光场的相移，产生交叉相位调制。
SPM 和XPM 都能使信号脉冲展宽，且XPM 效应是SPM 效应的2倍。
SPM 与反常色散共同作用下使光脉冲在传输过程中脉宽不变，实现光孤子传输。
第四章作业4.1 画出用环形器[4.3(a)或(b)]替代半反半透镜建立OTDR 装置的结构图，分析其性能优缺点。
解：环形器缺点：结构复杂，主要部件是双折射分离元件、法拉第旋转器和相位旋转器；优点：小尺寸；高隔离度；低插入损耗；方向性好，低偏振敏感度；低偏振相关性；低偏振模色散；高光功率；宽的工作温度范围。
4.2 试分析(4.30)式定义的三个参量的物理意义。
解：耦合度衡量器件定向传输性的参数，即希望输出端的光功率占输入端输入光功率的比例；1010log i fP C P方向性为希望输出端的光功率与不希望输出端的光功率的比较；1010log f b P D P = 隔离度指某一光路对其他光路中的信号的隔离能力。
隔离度高，线路之间的“串话”小。
即输入光功率出现在不希望的输出端的比例。
1010log i bP I P =4.6 设F -P 谐振腔的腔长为1cm ，两反射镜的反射系数均为0.99，腔体与反射镜均无损耗，求该谐振腔的自由谱区和细度。
解：该谐振腔的自由谱区为：101= 1.5102c s d ν-∆=⨯ 细度为：()1/212212156.2111F πρρπρρρρ===-- F 无单位4.7 如何设计一个多层介质膜滤波器的结构，使其透射系数增加（即设计所谓的增透膜)?解：多层介质膜滤波器介质折射率分布为()p G LH G 。
考虑到光从光疏介质射向光密介质，在界面上反射光有半波损失。
注意多层增透膜膜厚低折射率材料膜厚0/4L n λ，高折射率材料膜厚0/2H n λ。
4.9. 试分析利用AWG 制作的双向OADM 的优缺点。
解：利用AWG 制作的双向OADM 可以实现波分复用和解复用的功能，其结构紧凑，成本低；但是提高AWG 的隔离度、降低串扰是其应解决的问题。
4.10. 根据图4.32分析，若信号只从输入端口2注入，分析在相移器加热或不加热的情况下光路如何变化。
解：信号从输入端口2注入，调节两臂的相移使相移器不加热时两臂的相移差为2m π（m 为整数），信号从输出端口1输出；当相移器加热时使两臂的相差为()2+1m π，则信号将从输出端口2输出。
第五章作业5.2 从图5.2所示的半导体能带结构示意图说明为何LD 的激射信号的单色性较差。
解：半导体晶体中，原子紧密排列，各原子的外层电子轨道相互重叠（按量子力学的说法，外层电子的波函数重叠）。
简并的能级就不能存在。
原子相互作用的结果，能级结构发生变化。
各原子的外层电子简并的能级发生劈裂，形成了能带结构。
最终半导体的典型能带结构包括价带、导带和价带与导带之间的禁带如下图。
由于导带、价带有一定的宽度，因此当导带的电子跃迁到价带与价带的空穴复合，辐射出的光子的频率有一定的范围，单色性较差。
半导体激光器所发射的光波长不是单一值的原因：a. 半导体导带和价带都是由许多能级组成的，它们所具备的的能量有微小的差别；b. 半导体的能带结构受掺杂和晶体缺陷影响较大，使得禁带宽度有微小的变化。
5.3 从本章介绍的内容分析LD和EDFA的泵浦机理的异同。
解：LD由双异质结结构组成，外加正向电压。
在结区中电子的准费米能级很高，故导带中电子数很多；空穴的准费米能级较低，故价带中空穴很多，即实现了粒子数反转（更多的电子进入导带）。
当导带电子跃迁到价带与空穴复合，产生自发辐射光，在LD谐振腔的作用下，满足谐振条件的光能量大于禁带宽度，则可引起导带电子跃迁到价带，并与价带中的空穴复合，同时发射光子（此过程为受激辐射），实现光放大。
结区即为增益区（又称有源区）。
LD的泵浦方式为电泵浦。
EDFA是利用掺铒光纤中掺杂铒离子在泵浦光的作用下实现粒子数反转，在入射信号光的激励下，位于高能级的铒离子产生受激跃迁，将泵浦能量转化成为信号光能量，从而对入射信号光提供光增益，实现信号光的放大。
EDFA的泵浦方式为光泵浦。
5.4 半导体电子器件（二极管、三极管）常由PN结构成，半导体光电器件也是由PN结构成，它们有何异同？电子器件能否同时存在光电变换功能？需要什么条件？解：半导体电子器件（二极管、三极管）由掺杂（磷或硼）的硅、锗半导体材料组成的PN结构成，具有单向导电性。
LD、LED的PN结主要由具有光敏特性的半导体材料GaAs、AlGaAs、InP、InGaAsP 适当掺杂制成。
LD、LED具有单向导电性。
只有打那个外加正向电压使得正向电流足够大时才能发光。
正向电流越大，发光俞强。
注意有最大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等极限。