[哈尔滨理工大学光纤通信]《光纤通信基础》部分习题及参考答案.pdf

《光纤通信基础》部分习题及参考答案 一、相应的名词解释： 1.1、光子学——研究光子作为信息载体的科学，光子不仅是信息载体, 也是能量载体 详细解释：光子学（PHOTONICS ）是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用 的科学。在理论上，它主要研究光子的量子特性及其在与物质（包括与分子、原子、电子 以及与光子自身）的相互作用中出现的各类效应及其规律；在应用方面，它的研究内容主 要包括光子的产生、传输、控制以及探测的规律等。 1.2、光纤通信——以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。 1.3、光纤通信系统——是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。 2.1 、单模光纤——是只能传输一种模式的光纤，单模光纤只能传输基模(最低阶模) ，不存在 模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。（只能传输 一种模式的光纤称为单模光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模) ，它不存在模间时延差， 因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的带宽一 般都在几十 GHz·km 以上。）（单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4 μm～10 μm 范围内。） 2.2 、多模光纤——在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多 模光纤。（多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许存在多 个分离的传导模。）（多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为 50 μm 左右。） 2.3 、色散——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。 2.4 、模式色散——用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不 同所造成的时延差。 2.5 、光纤——光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。 2.6 、阶跃型光纤——阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射 率 n1 和包层的折射率 n2 是均匀常数。 2.7 、渐变型光纤——渐变型光纤纤芯的折射率nl 随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到 纤芯与包层交界处为包层折射率n2 ，纤芯的折射率不是均匀常数。 3.1、受激辐射发光现象——处于粒子数反转分布状态的大多数电子，在受到外来入射光子 激励时同步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子和入射光子，不仅波长相同而且相位、 方向也相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的出射光，起到了光放大作用。 3.2、有源光器件 - --光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有光源和光检测器两种。 3.3、光源 -- -光源的作用是将信号电流变换为光信号功率， 即实现电-光的转换， 以便在光纤中传输。 目前光纤通信系统中常用的光源主要有：半导体激光器LD 、半导体发光二极管LED 、半导 体分布反馈激光器 DFB 等。 3.4、光检测器 光检测器的作用是将接受的光信号功率变换为电信号电流，即实现光- 电的转换。 光纤通信系统中最常用的光检测器有：半导体光电二极管、雪崩光电二极管。 3.5、激光器 -- -激光器就是光的振荡器。激光振荡是建立在光与物质相互作用的基础上。 3.7、光与物质的相互作用 -- -光与物质的相互作用主要有三种基本过程: (1)受激吸收；(2) 自发辐射；(3)受激辐射。 3.8、粒子数的反转分布 -- -要使物质能对光进行放大，必须使物质中的受激辐射强于受激吸收，即高能级上的粒子 数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布 3.9、发光二级管——半导体发光二极管是非阈值器件。它与半导体激光器的本质区别是它 没有光学谐振腔，不能形成激光振荡。发光二极管是非相干光源，发光以自发辐射为主。 3.10、半导体光电二极管——是利用半导体材料的光电效应将入射光子转换成电子-空穴对， 形成光生电流，即实现光- 电的转换。 3.11、PIN 光电二极管——一次电子空穴对＋光电转换 3.11 、雪崩光电二极管—— （二次电子空穴对＋光电转换＋光放大）雪崩光二极管（APD) 是利用载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应，使检测灵敏度大大提高，APD 的雪 崩增益随偏压的提高而增大。 3.12、各种无源光器件的定义 4.1 、直接调制——直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使