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第一章
光纤通信有哪些优点
⑴ 容量大。光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出 8~9 个数量级,故所开发的容量很大。
衰减小。光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。
体积小,重量轻。同时有利于施工和运输。
防干扰性能好。光纤不受强电干扰、电气信号干扰和雷电干扰,抗电磁脉冲能力也很强,必威体育官网网址性好。
节约有色金属。一般通信电缆要耗用大量的铜、铅或铝等有色金属。光纤本身是非金属,光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。
⑹ 扩容便捷。一条带宽为 2Mbps 的标准光纤专线很容易就可以升级到 4M 、 10M 、 20M ,最大可达 100Mbps ,其间无需更换任何设备。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
解:
NA=
2.目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长
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1.31,1.55,0.85
3.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。由于不同成分的光时间延迟不同而产生的。光纤色散对光纤传输系统的危害有:若信号是模拟调制的,色散将限制带;是数字脉冲,色散将使脉冲展宽,限制系统传输速率(容量) .
5.光纤损耗产生的原因及其危害是什么?
答 光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。散射损耗主要由材料微观密度密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制.大损耗不利于长距离光纤通信。
第三章
1.设激光器的高能级和低能级的能量各为,频率为f,相应能级上的粒子密度。计算
(1)当f=3000MHZ,T=300K时,
(2)当
(3)当环境温度T=?
(2)
(3)
T=6252K
2.半导体激光器(LD )有哪些特性?
答:半导体激光器的主要特征有
发射波长和光谱特性,发射波长取决于导带的电子跃迁到价带时所释放的能量,这个能量近似等于禁带宽度(ev),不同的半导体材料有不同的禁带宽度,因而有不同的发射波长。光谱特性是随着驱动电流的增加,纵模模数逐渐减小,谱线宽度变窄,随着调制电流增大,纵模模数增多,谱线宽度变宽。
激光束的空间分布
转换效率和输出光功率特性
频率特性
温度特性
比较半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)的异同
答: LD和LED的不同之处 工作原理不同,LD发射的是受激辐射光,LED发射的是自发辐射光。LED不需要光学谐振腔,没有阈值,而LD需要,和LD相比,LED输出光功率较小,光谱较宽,调制频率较低,但发光二极管性能稳定,寿命长,输出功率线性范围宽,而且制造工艺简单,价格低廉,所以,LED的主要应用场合时小容量(窄带)短距离通信系统,而LD主要应用于长距离大容量(宽带)通信系统。LD和LED的相同之处:使用的半导体材料相同,结构相似,LED和LD大多采用双异质结(DH)结构,把有源层夹在P型和N型限制层中间。
4.试说明APD 和PIN 在性能上的主要区别。
答 APD 和PIN 在性能上的主要区别有:( 1 ) APD 具有雪崩增益,灵敏度高,有利于延长系统传输。
( 2 ) APD 的响应时间短。( 3 ) APD 的雪崩效应会产生过剩噪声,因此要适当控制雪
( 4 ) APD 要求较高的工作电压和复杂的温度补偿电路,成本较高。
第四章
1.激光器(LD)产生张弛振荡和自脉冲现象的机理是什么?它的危害是什么?应如何消除这两种现象的产生?
2.LD 为什么能够产生码型效应?其危害及消除办法是什么?
答 半导体激光器在高速脉冲调制下,输出光脉冲和愉人电流脉冲之间存在延迟时间,称为光电延迟时间。当光电延迟时间与数字调制的码元持续时间T / 2 量级时,会使“0”码过后的第一个“l ”码的脉冲宽度变窄,幅度减小.严重时可能使“1”码丢失,这种现象称为码型效应。码型效应的特点是在脉冲序列中,较长的连“0 ’码后出现“1”码丢失,其脉冲明显变小而且连“0”码数目越多,调制速率越高,这种效应越明显.码消除方法是用适当的“过调制”补偿方法
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