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《光纤通信》作业答案
第3章 习题及答案
一.填空
1.对于二能级原子系统,要实现光信号的放大,原子的能级分布必须满足高能级粒子数大于低能级粒子数,即粒子数反转分布条件。
2.一个电路振荡器,必须包括放大部分、振荡回路和反馈系统。而激光振荡器也必须具备完成以上功能的部件,故它也包括三个部分:能够产生激光的 工作物质 ,能够使工作物质处于粒子数反转分布的 ,能够完成频率选择及反馈作用的 。
答案:工作物质,泵浦源,光学谐振腔
3.半导体光放大器的粒子数反转可通过对PN节加 偏压来实现。PN结加上这种偏压后,空间电荷区变窄,于是N区的电子向P区扩散,P区的空穴向N区扩散,使得P区和N区的少数载流子增加。当偏压足够大时,增加的少数载流子会引起粒子数反转。
答案:正向。
4.对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,表明振荡产生了激光,把这个电流值叫 ,用表示。当时,激光器发出的是 ,因此光谱很宽,宽度常达到几百埃;当时,激光器发出的是 ,光谱突然变得很窄,谱线中心强度急剧增加,表面发出的是激光。
答案:阈值电流,荧光,激光。
5.影响耦合效率的主要因素是光源的发散角和光纤的数值孔径。发散角越大,耦合效率越 ;数值孔径越大,耦合效率越 。
答案:低,高。
6.激光和光纤的耦合方式有直接耦合和透镜耦合。当发光面积大于纤芯截面积时,用 ;当发光面积小于纤芯截面积时,用 。
答案:透镜耦合,直接耦合。(课本上有误)
7.半导体激光器其光学谐振腔的谐振条件或驻波条件是 。
答案:(或)。
8.判断单模激光器的一个重要参数是 ,即最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。
答案:边模抑制比。
二.判断题
1.电子服从费米能级分布,即在热平衡条件下,占据能级低的概率大,占据能级高的概率小。 ( )
正确
2.自发辐射的光子方向是随机的,发出非相干光,且不需要外来光场的激励。 ( )
正确
3.LED与单模光纤的耦合效率低于LD与单模光纤的耦合效率,边发光比面发光LED耦合效率低。 ( )
错误,边LED比面LED耦合效率高
4.光检测器要产生光电流,入射光波长必须大于截止波长,所以长波长检测器能用于短波长检测。 ( )
错误。应该小于。
5.设计工作于1.55 μm的光检测器同样能用作1.3 μm的光检测器,且在长波长灵敏些。 ( )
正确。因为在一定波长工作的光检测器能工作于更短的波长。
三.选择题
1.对于半导体激光器的结构,下列说法错误的是( )
A.F-P激光器是多模,DFB和DBR激光器是单模激光器
B.光学谐振腔可以是平面腔也可是球面腔
C.要求全反射镜的反射系数,部分镜的反射系数
D.只有当外加正向电流达到某一值时,才会产生激光
答案:C,应该是要求全反射镜的反射系数,部分镜的反射系数
2.对于激光器的温度特性下列说法错误的是( )
A.随温度的升高,阈值电流减小
B.随温度的升高,量子效率减小
C.结发热效应会引起脉冲失真
D.可用环境温度控制法和半导体致冷器进行温度控制
答案:A
3.下列说法错误的是( )
A.PIN吸收一个光子只产生一个电子
B.APD能产生二次电子-空穴对
C.APD吸收一个光子只产生一个电子
D.APD和PIN都是加负偏压
答案:C
三.问答
1.何谓F-P激光器、DFB激光器、DBR激光器?
答:F-P激光器叫法布里-珀罗(Fabry-Perot)激光器,属于多模LD。它是利用有源区晶体的天然解理面构成光学谐振腔(叫法布里-珀罗谐振腔),这种谐振腔属于平行端面反射型。
DFB激光器叫分布反馈(Distributed Feedback)激光器,属于单模LD。DFB激光器的谐振腔不是平行端面反射型,而是沿有源区纵向制成周期性的光栅,通过光栅的每个斜面反射回一部分光(叫布拉格反射作用)来形成谐振腔。
DBR激光器叫分布布拉格反射(Distributed Bragg Reflector)激光器,属于单模LD。DBR激光器的谐振腔也不是平行端面反射型,而是在有源区两个端面外制成周期性的光栅,通过两个光栅的布拉格反射作用来形成谐振腔。
2.LED与LD发射的光子有什么不同?
答:LED是因自发辐射而发光的,发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的,输出具有较宽的频率范围的非相干光。LD是因受激发射而发光的,发射的光子同频、同相、同偏振方向,输出相干光。
3.
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