(光纤通信原荣第三版第6章复习思考题参考答案.docVIP

第6章 复习思考题 参考答案 6-1 EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方式 答：现在我们具体说明泵浦光是如何将能量转移给信号的。若掺铒离子的能级图用三能级表示，6.3.2（a）1代表基态，，2代表中间能级，3代表激发态，3与E1之差，，1升至激活态E3。但是激活态是不稳定的，3的铒离子很快返回到能级E2。若信号光的光子能量等于能级E2和E1之差，2的铒离子返回基态E1时就产生信号光子，，6.3.2（），3。从以上分析可知，2和E1之差必须是相当于需要放大信号光的光子能量，1跃迁到激活态E3。 图6.3.2 掺铒光纤放大器的工作原理 EDFA可作为光发射机功率增强放大器、接收机前置放大器，-电-光中继器作为在线光中继器使用。在光纤系统中可延长中继距离，EDFA补偿分配损耗，EDFA的带宽与半导体光放大器（SOA）的一样都很宽（1~5 THz），，EDFA具有相当大的带宽（?? = 20~40 nm，或?f = 2.66~5.32 THz），，EDFAps级的脉冲而不发生畸变的能力。 6-2 EDFA有几种泵浦方式？哪种方式转换效率高？哪种噪声系数小 答：使用0.98 ?m和1.48 ?m的半导体激光泵浦最有效。使用这两种波长的光泵浦EDFA时，30~40 dB的放大器增益。采用1?480?nm的InGaAs多量子阱（MQW）激光泵浦源，100?mW，该波长的泵浦增益系数较高。980 nm波长对EDFA泵浦，效率高，（EDFA）（EDFA），，，6.3.1（a）为一个实用光纤放大器的构成方框图。，WDM）， 图6.3.1 EDFA组成图 6-6 EDFA有几种泵浦方式？ 答：EDFA有980 nm光源泵浦和1 480 nm光源泵浦两种方式，980 nm10 dB/mW，1 480 nm光源泵浦时为5.1 dB/mW。 6-7 简述EDFA的工作原理 答：若掺铒离子的能级图用三能级表示，6.3.2（a）1代表基态，，2代表中间能级，3代表激发态，3与E1之差，，1升至激活态E3。但是激活态是不稳定的，3的铒离子很快返回到能级E2。若信号光的光子能量等于能级E2和E1之差，2的铒离子返回基态E1时就产生信号光子，，6.3.2（），3。从以上分析可知，2和E1之差必须是相当于需要放大信号光的光子能量，1跃迁到激活态E3。 图6.3.2 掺铒光纤放大器的工作原理 6-8 EDFA的主要特性指标是什么？说明其含义 答：EDFA的主要特性指标有泵浦特性、增益频谱、小信号增益、增益饱和（或压缩）特性和放大器噪声。 使用0.98 ?m和1.48 ?m的半导体激光泵浦EDFA，30~40 dB的放大器增益。 EDFA的增益频谱曲线形状取决于光纤芯内掺杂剂的浓度，将铝与锗同时掺入铒光纤可获得比纯掺锗更平坦的增益频谱，增益带宽[曲线半最大值带宽（FWHM）]可达30～40 nm。 EDFA的增益与铒离子浓度、掺铒光纤长度、芯径和泵浦功率有关，对于给定的放大器长度L，放大器增益最初随泵浦功率按指数函数增加，6.3.7（a）所示，但是当泵浦功率超过一定值后，，，6.3.7（b）所示，并且当L超过这个最佳值后增益很快降低，，EDFA泵浦功率一定的情况下，，，，6.3.8所示。当输入信号功率增大到一定值后（?20 dBm左右），，EDFA出现增益饱和的缘故。 放大器噪声是系统性能的最终限制因素。放大器的噪声一般用噪声指数来量度， （6.3.）是自发辐射系数，或者称铒离子反转系数，，是处于基态的离子数，是激活态的离子数。EDFA的噪声指数要比理想值3?dB大 6-9 EDFA在光纤通信系统中有哪几种应用方式？ 答：EDFA可作为光发射机功率增强放大器、接收机前置放大器，-电-光中继器作为在线光中继器使用。在光纤系统中可延长中继距离，EDFA补偿分配损耗，EDFA的带宽与半导体光放大器（SOA）的一样都很宽（1~5 THz），，EDFA具有相当大的带宽（?? = 20~40 nm，或?f = 2.66~5.32 THz），，EDFAps级的脉冲而不发生畸变的能力。 6-10 简述半导体光放大器（SOA）的工作原理 答：光放大器通过受激发射放大入射光信号，，a）所示。 图6.1.1 光放大器原理和增益分布曲线 但是，半导体激光器在解理面存在反射（32 %），，-珀罗（F-P）F-P放大器。 当，并考虑到时，使用F-P干涉理论可以求得该放大器的放大倍数为 （6.2.2）与腔体谐振频率中的一个相等时，就达到峰值，偏离时，（b）时，F-P放大器在谐振频率处的峰值最大；反射率越小，增益也越小；当时，就变为行波放大器，其增益频谱特性是高