内容发布更新时间 : 2024/11/14 12:59:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
光纤通信技术(系统)思考题
作业（一）简答题
1. 光调制的基本方法是什么？光纤通信一般的调制方案是什么？ 2. 光纤通信系统由几部分组成? 主要传输哪两类信号？
3. 什么是光纤及其分类? 什么是光纤的模式，HE11(或LP01)模的特点是什么？单模及多模光纤的结构特点是什么？
4. 什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。 5. 为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素？ 6. 什么是G.652和G.655光纤，它们的特点分别是什么？ 7. 简述测量光纤带宽(色散)和损耗的原理和方法。
作业（二）计算题
8. 已知多模阶跃型光纤，纤芯折射率为n1=1.5，光纤芯经2a=50?m，相对折射率差?=0.01，求？
a) 光纤数值孔径N.A.和收光角？
b) 归一化频率V和导模总数NS？（?=1.3?m ）
c) 如模间色散为5ns/km，光纤长为10km，最大传输速率为多少？ d) 当?=0.001时，光纤芯经2a为多大时光纤可单模工作？
9. 有一多模光纤，传输的距离带宽乘积（BL）为1000MHz?km，问传输100MHz 信号，最大可传输多少公里？
10. 有一单模光纤，在1550nm的色散系数为20ps/nm?km，该光纤传输100 ps的光脉冲，经过10km后脉冲展宽为多少？（光源线宽为0.1nm） 11. 单模光纤的平均损耗为0.4dB/km，1mw的光功率输入传输100km后输出的光功率为多少？（分别用线形和对数坐标计算，体会后者的好处） 12. 利用光时域后向散射仪OTDR测量光纤，可以获取哪几方面的信息？其中测量的盲区由什么因素决定？在一测量过程中，后向散射脉冲与发射脉冲时延为50?s，请确定光纤断点的位置？（n1=1.5）
作业（三）
13. 激光器产生激光的原理和阈值条件是什么?
激光器一般由三个部分组成，固体激光器也不例外：
（1）.工作物质 这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。例如氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；
（2）.激励能源（光泵） 它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。 通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器，是利用大功率的闪光灯照射红宝石（工作物质）而实现粒子数反转，造成了产生激光的条件。通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。
（3）.光学共振腔 这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100%，即完全反射。另一个反射率约为98%，激光就是从后一个反射镜射出的。激光器主要由三部分组成：工作物质、激励能源、谐振腔（共振腔）。如图：红宝石激光器的基本结构。
激光器实现激光输出的临界条件。在激光器的工作物质已实现粒子数反转后，对频率在工作物质荧光谱线宽度范围内的光能产生光增益。但由于存在着众多的损耗因素，如反射镜的吸收、衍射，工作物质不均匀造成的折射和散射，以及激光输出等因素，所以为了使谐振腔内的光振荡继续维持、加强，并继续实现激光输出，必须要求增益大于损耗。设谐振腔长为L，两块反射镜
R1和R2，增益系数为G（v），第一块反射镜面处的光强为I0，则通过增益介质到达第二块反射镜面时的光强为I0eG(v)L；反射光强为R2I0eG(v)L。再经过长度为L的工作物质并在第一反射镜面处反射后，光强变为R1R2I0e2G(v)L，以此规律不断重复。光束在腔中每经过1次往返，其光强便改变R1R2e2G(v)L倍。如果这倍数小于1，光强将减小，因此不可能建立激光振
的光强反射率为
荡。所以，实现激光振荡的阈值条件为
R1R2e2G(v)L≥1，
即增益系数必须满足上述条件。由于增益系数与粒子数反转成正比，因此相应地存在一个粒子数反转阈值，简称阈值反转。阈值条件还有多种表达方式，如阈值电流密度，阈值功率密度，其含义都是一样的。
14. 试比较ＬＤ与ＬＥＤ的特点(结构、性能等)。
15. 描述ＬＤ与ＬＥＤ的调制特性，并说明提高调制速率的方法。 16. 说明单模半导体激光器的性能特点和典型结构。 17. 光发射机的基本要求？（数字和模拟系统） 18. ATC和APC的工作原理和实现方法？
作业(四)
19. 半导体光电探测器的基本工作原理是什么？ 20. 试比较ＰＩＮ与ＡＰＤ的特点(结构、性能等)。 21. ＰＩＮ的响应度与量子效率的关系？ 22. ＰＩＮ接收带宽与哪些因素有关？ 23. 什么是数字信号的消光比？
24. 光接收机的组成和技术要求？ （数字和模拟系统）
25. 光接收机噪声的构成？（通过热噪声理论分析，阐明构成的主要因素），光接收前置放大器的类型及其特点？
26. 数字光接收机Pin和BER的关系？以及光接收灵敏度Pr？ 27. 论述光纤通信系统拓扑结构的设计。 28. 论述光纤损耗和色散对系统设计的限制。
作业(五)
29. 什么是数字信号光纤接收机的3R？
30. 为什么说模拟信号光纤传输的关键在于光发射机？ 31. 如何理解数字信号的光纤传输的关键在于光接收机？ 32. 什么是光波的多路副载波传输技术？
33. 阐明光放大器的原理和类型，以及各自的技术特点？
34. 论述WDM光纤传输系统的组成和应用优势，并阐明其关键技术？