《光纤通信》第3章 复习思考题参考答案.doc

第3章 复习思考题 参考答案 3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么 答：连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（），（）（），N个输入波导、N个输出波导、两个具有相同结构的N ( N平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成，如图3.4.4所示。这种光栅相邻波导间具有恒定的路径长度差(L，由式（1.2.8） （3.4.）(是信号波长，是路径长度差，通常为几十微米， 图3.4.3 由阵列波导光栅（AWG）组成的解复用器/路由器 3.4 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用（见原荣编著《光纤通信（第2版）》3.4.3节） 答：介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。可以将每层厚度为1/4波长，和）相间组成的多层介质薄膜，用作干涉滤波器，3.4.5所示。在高折射率层反射光的相位不变，而在低折射率层反射光的相位改变180O。连续反射光在前表面相长干涉复合，在一定的波长范围内产生高能量的反射光束，在这一范围之外，则反射很小。这样通过多层介质膜的干涉，就使一些波长的光通过，而另一些波长的光透射。用多层介质膜可构成高通滤波器和低通滤波器。两层的折射率差应该足够大，以便获得陡峭的滤波器特性。和通常用于介质薄膜的材料。30层以上的干涉滤波器已经制造出来，因此1.55 (m波长时的通带宽度可窄至1 THz。用介质薄膜滤波器可构成WDM解复用器，如图3.4.6和图3.4.7所示。 图3.4.5 介质薄膜滤波器 图3.4.6 用介质薄膜滤波器构成解复用器 3-5 对光的调制有哪两种？简述它们的区别 答：调制有直接调制和外调制两种方式。前者是信号直接调制光源的输出光强，后者是信号通过外调制器对连续输出光进行调制。直接调制是激光器的注入电流直接随承载信息的信号而变化，但是用直接调制来实现调幅（AM）和幅移键控（ASK）时，，， 图3.5.1 调制方式比较 3-6 简述马赫-曾德尔幅度调制器的工作原理 答：最常用的幅度调制器是在晶体表面用钛扩散波导构成的马赫-曾德尔（M-Z）干涉型调制器，如图3.5.5所示。使用两个频率相同但相位不同的偏振光波，进行干涉的干涉仪，外加电压引入相位的变化可以转换为幅度的变化。在图3.5.5（a）表示的由两个Y形波导构成的结构中，在理想的情况下，输入光功率在C点平均分配到两个分支传输，在输出端D干涉，所以该结构扮演着一个干涉仪的作用，其输出幅度与两个分支光通道的相位差有关。两个理想的背对背相位调制器，在外电场的作用下，能够改变两个分支中待调制传输光的相位。由于加在两个分支中的电场方向相反，如图3.5.5（a）的右上方的截面图所示，所以在两个分支中的折射率和相位变化也相反，例如若在A分支中引入的相位变化，那么在B分支则引入相位的变化，因此A、B分支将引入相位(的变化。 假如输入光功率在C点平均分配到两个分支传输，其幅度为A，在输出端D的光场为 （3.5.5）成正比，所以由式（3.5.5）可知，当时输出功率最大，当时，两个分支中的光场相互抵消干涉，使输出功率最小，在理想的情况下为零。于是 （3.5.6） 图3.5.5 马赫-曾德尔幅度调制器 由于外加电场控制着两个分支中干涉波的相位差，所以外加电场也控制着输出光的强度，虽然它们并不成线性关系。 3.7 什么是差分正交相移键控（DQPSK）调制器？ 答：差分正交相移键控（Differential Quadrature Phase-Sheft Keying , DQPSK）调制技术同时调制信号的强度和相位，以尽可能减轻色散的影响。QPSK光调制器由4个如图3.5.10所示的马赫(曾德尔调制器（MZM）构成，如图3.5.11所示。 图3.5.11 使用双平行马赫(曾德尔调制（DPMZM）的DQPSK光调制器 3.8 什么是偏振复用差分正交相移键控（PM-DQPSK）调制器？ 答：偏振复用差分正交相移键控（Polarization Multiplexed DQPSK, PM-DQPSK），如图3.5.12所示，它同时调制信号的偏振和相位，在接收端使用相干检测，能够实现在现有10 Gb/s光纤线路上传输40 Gb/s信号。 由图3.5.12可知，连续激光器发出的光经过偏振分光器（PBS）一分为二，每束光通过并联马赫-曾德尔调制器MZM进行DQPSK调制，形成一组偏振信道光。两组正交偏振信道光通过偏振光合波器（PBC）复用，从而得到一路PM-DQPSK光信号。详细介绍见7.5.8节。 图3.5.12 使用偏振复用马赫(曾德尔调制器（PM-MZM）的DQPSK光调