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1、光纤通信系统第一章所谓光纤通信.就是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。通信系统的容量通常用比特率一距离积B1.表示，B为比特率，1.为中继间距。三种低损耗窗85Onm、3dBkm;131Onn1、O.4dBkm;155Onm、0.2dBkm4、PDH和SDH各表示什么？其速率等级标准是什么？答：PDH表示准同步数字序列，即在低端基群采纳同步，高次群复用采纳异步；SDH表示同步数字序列。PDH速率等级标准：系列级别标准话路数码速（Mh/）备注32群302.048M321.d路二次群1208.448=(2(M8x4256)kb/s系三次群领34.368=(84484576)U列
2、四次即!920139.264三(34368x4*1792)U基W241.544=(6424+8)kb24二次解966.312.(5444*136)Ub路三次H480（日）32.064=(63I2x4*5(M)U系672（北美）44.736三(6312x7+552)1.d.列四次1?1440(H)97.728三(32OM3*3O98)Us1334（北美）90=(447362+528)WsSDH速率等级标准：STM-I：155.520Mbit/sSTM-4：622.080Mbit/sSTM-16：2.5Gbit/STM-64：10Gbit/s3、光纤通信有哪些优点？答：1、频带宽，通信容量大2、损
3、耗低,中继距离长3、抗电磁干扰4、无串音干扰，保密性好5、光纤线径细、重量轻、松软6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料7、光纤具有耐腐蚀力强、抗核帕射、能源消耗小等优点。5、图示光纤通信系统，说明系统基本结构。答：光纤通信系统由光发送机、光纤光缆与光接收机等基本单元组成。系统中包含一些互连与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关与路由器等。在长距离系统中还设置有中继器（混合或全光）。1.光纤由哪几部分构成？从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层
4、折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8um1.2m,包层宜径：2b=125m：多模光纤纤芯直径：2a=50m,包层直径：2b=125m03、依据芯、包折射率分布与模式传播状况，指出有哪些典型形式光纤？答：依据折射率：折射率在纤芯与包层介而突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律渐渐降低的光纤称为渐变光纤。依据传输模式：单模光纤和多模光纤。5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？答:光纤的数值孔径NA,它的含义是反映光纤对光信号的集光实力（接收实力），NA值越大，对光信号集光（接收）实力越强。NA=sincZ7osind、=z1sin（90o-19）.。=1sin（t=nxcosc（或=仆
5、代Z）.NA=yJ-112（或=勺V2）6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？产生自聚焦的条件？答：若折射率分布合适，可以使以不同角度入射的全部光射线以相同的轴向速度，同时到达光纤轴上的某点，即全部光射线都具有相同的空间周期1.,这种现象称为自聚焦，具有自聚焦特性的光纤称为自聚焦光纤；梯自聚焦-以不同角度入射的光射线以相同的轴向速度，具有相同的空间周期1.,这种光纤称为自聚焦光纤。产生在渐变(梯度)型光纤中；当折射率分布按平方率分布(即双曲正割改变)，可形成自聚焦特性。其次章7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1.=1.46和n2=1.45,试计算：（八）相对芯包折射率差:(b)若该
6、光纤的端面外为空气(n=1.),计算允许的最大入射角0与数值孔径NA：(C)若该光纤浸于水中(n=1.33),计算0与NA的大小。解：（八）A=*二a=OOO6832”；S)OIS=arcsin(：，:)=9.80(.nu=I)%NA=%sin4=1Xsin9.8=0.17(C)0=arcsin(也-&)=7.4n(.na=1.33)%NA=%sin4=1.33xsin7.4=0.178、命-S1.型多模光纤的芯径为50m,芯包折射率分别为m=1.465和n?=1.46。计算与光纤轴线夹角及大的那条子午射线，在Im的传输距离上共要反射多少次?解：临界角e=arcsin(一)=arcSin(I1
7、.的)i1.465=acrsin(0.997)=85.26,反射一次的轴向传输距离为Z=2tan(9e=50tan85.26=604Mm反射次数为I0晟湍m尸656(次)2.21、导模的传播常数应满意什么条件？ko2ko%答：2、归一化频率V与什么参量有关？其值与导模数的关系？答由式（2.2.21）,与自由空间波数、芯经、波长、折射率和相对折射率差有关。V2=（t）2（1.-JM=M=j423、什么是单模光纤？实现单模传输的条件是什么？答：单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。当阶跃光纤的归一化频率V2.405时，实现单模传输。2.4 什么是光纤色散？光纤色散包括哪些？零色散点所
8、处的波长在那儿？确定什么因素？a）光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。b）材料色散（模内）、波导色散（模内）、模式（模间）色散、偏振色散。（d）在131Onm处，确定因素是材料色散和波导色敬。全色散为两种色散的近似相加，即D=Dmat+DWps（nm.km）全色散为零的波长约在131m。2.5 1、什么叫光纤损耗？写出损耗的表达式。光纤损耗有哪几种？造成光纤损耗的缘由是什么？答：当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率渐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。损耗一般用损耗系数表示。a(dB/一竽Ig光纤损耗有：汲取损耗、散射
9、损耗和粗射损耗。损耗产生的主要缘由是光纤材料的汲取、散射作用和光纤在运用过程中由于连接、弯曲而导致附加光功率损失。光纤的衰减机理主要有3种，即光能量的汲取损耗、散射损耗和辐射损耗。汲取损耗与光纤材料有关；散射损耗则与光纤材料与光纤中的结构缺陷有关：辐射损耗是由光纤几何形态的微观和宏观扰动引起的。2.72、光纤有那些类型？G.652、G.653、G.654、G.655光纤各衰示什么？答：G.652光纤(SSF):常规单模光纤，色散为零的波长约在1310nm,1550nm具有更低的损耗；G.653光纤(DSF):色散位:移光纤,将零色散波长从1.3m移到1.55mm,这种低损耗、低色散的光纤，无疑
10、对长距离大容量光纤通信来说是特别有利的。G.654光纤(CSF)：截止波长位移光纤，设计的动身点进一步降低1550nm处的衰减,而零色散波长仍为1310nmoG655光纤（NZT）SF）:让等色散位移光纤,将零色散波长移至155Onm旁边，目地是应用DWDM,克服非线性产物四波混频（FWM）O1、依据成缆结构方式不同nJ分为哪几种光缆?答：层绞式、骨架式、带状式、束管式2、光纤光缆制造的主要流程是什么？答：制棒拉丝涂敷成绩光纤预制棒制作方式：用气相沉积法（MCVD）制造一根具有所需折射率分布的侦制棒。典型的预制棒氏1m,自:径2cm,包含具有合适相对尺寸的纤芯和包层。答：发光二极管特点：以自发
11、辐射为基础，发一般荧光，发散角大,是无阈值的器件，放射功率一般为微瓦级。半导体激光器特点：以受激辐射为基础，发相干（激）光，是有阈值的器件（电流大于阈值点，放射线性激光；小于阈值点为自发辐射光），放射功率一般为亳瓦级。1、光和物质的相互作用是什么？答：受激辐射、自发辐射、受激汲取1、半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些？答：半导体激光器产生激光输出的基本条件是：形成粒子数反转;供应光反馈；满意激光振荡的阈值条件。3.21、用于光纤通信的发光二极管有哪几类？特点是什么？答：1.ED的基本结构可分为两类：面发光1.ED和边发光1.ED。面发光1.ED：称为布鲁斯（BU门us）型1.ED,这种1
12、.ED放射面积限制在一个小区域，小区域的横向尺寸与光纤纤芯直径接近。面发光管输出功率较大，一般注入电流100mA时可达几电瓦，但光发数角大，其水平发散角I1.七120,垂直发散角0_1.%120,光束呈朗伯分布，与光纤耦合效率很低。边发光1.ED：采纳条形半导体激光器的设计方案，其发散光束不同于面发光1.ED,它在垂直于结平面方向的发散角仅为30,所以边发光1.ED的输出耦合效率比面发光1.ED高，调制带宽亦较大，可达约200MHzo2、制张弛振荡、减小电光殖迟时间的简洁方法是什么？答：把1.D预偏置在1.旁边时，是减小t“缩短截流子寿命,有利于提高调制速率的简洁方法。所以，无论是从减弱张弛振
13、荡，还是从缩短电光延迟时间来提高调制性能，1.D都须要预偏置在阈值旁边.3.41.D的Ith随着工作温度的提高，P-I特性曲线向右移动，这时阈值电流增大，斜率减小。外量子效率（总效率）调制特性3.5光发送机作用：将输入的电信号加载到光源的放射光束上变成光信号，送入光纤。信息由1.ED或1.D发出的光波所携带，光波就是我波。把信息加载到光波上的过程就是调制。调制方式：将电信号转变为光信号的方式通常有两种：干脆调制和问接调制。干脆调制技术具有简洁、经济和简洁实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流改变转换为光频调制是一种线性调制。1、光;电路的基本结构是什么？特点是什么
14、？答：光驱动电路由调制电路和限制电路组成，即供应恒定的偏置电流和调制信号，采纳伺服回路保持平均光功率恒定不变。分为1.ED、1.D光驱动电路两类。数字电路通常由差分对管组成差分电流开关电路，特点是速度快，电路易于调整，若用1.D管还需供应预偏电路。模拟电路由单管或多管构成，由于对线性要求较高，须要困难的补偿电路，2、ApC与ATC电路起何作用？答：为了克服温度与老化造成的输出功率的下降，在驱动电路中要实行稳定补偿措施，这就是自动功率限制(APe)和自动温度限制(ATC)ATC限制利用1.D组件内的半导体致冷器与热敏电阻进行反馈限制即可恒定1.D芯片的温度.APC可通过两条途径来实现，一是自动跟
15、踪Ith的改变，使1.D偏置在最佳状态；二是限制调制脉冲电流幅度Im,自动跟踪d(外量子效率)的改变。由于一般aBfi温度的改变不是特别大，因此简洁的方法是通过检测直流光功率限制偏置电流，也能收到较好的效果.光源与光纤耦合效率的主要因素：光源的发散角发散角大，耦合效率低。光纤的数值孔径(NA)NA大，耦合效率高。光源发光面、光纤端面尺寸、形态与二者间间距也都干脆影响耦合效率。针对不同的因素，通常采纳两类方法来实现光源与光纤的耦合，即干脆耦合法：干脆耦合法：是将光纤端面T脆对准光源发光面，当发光面大于纤芯面积时，这是一种有效的方法。透镜耦合法：透镜耦合法：当光源发光面积小于纤芯面积时.，可在光源
16、与光纤之间放置聚焦透镜，使更多的发散光线会聚进入光纤来提高耦合效率。4.1光接收机作用是：将光信号转换回电信号，复原光载波所携带的原信号。光接收机主要由3部分电路组成，分别为由光电二极管和前置,放大器构成的接收机前端,由主放大器和均衡滤波器构成的线性通道与由判决器和时钟熨原电路构成的再生电路*光电检测器（光电二极管或雪崩光电二极管）对光信号解调，将光信号转换为电信号。光电检测器的输出电流信号很小，必需由低噪声前置放大器进行放大。光电检测器和前置放大器构成光接收机前端，其性能是确定接收灵敏度的主要因素。响应度和量子效率关系1、光纤通信系统用的光检测器是怎样偏外加工作电压的？答，反向偏置。足够大的
17、反向偏置电压，目的是使本征区中的载流子完全耗尽，形成高电场耗尽区。使入射到检测器上的光子能量高速度、高效率转换成光生电子。APD管加上更高反向电压，可以形成笔崩倍增增益。2、比较P1.N光电检测器与APD光电检测器，各自有那些特点？答：（1）PIN光电二极管没有倍增，运用简洁，工作偏压低（5-1OV）,不须要任何限制。在较大光功率注入卜，PIN接收机噪声性能要比APD接收机噪声性能（信噪比降低G倍）优越。（2） APD具有很高的内部倍增因子（通过合理设计，可以使APD工作在最佳倍增状态），这样接收灵敏度比PH光检测器高。但由于ApD须要较高的工作偏压（20OV）以与其倍增特性受温度的影响较严峻
18、因此运用起来也比较困难，须要AGC电路对APD的工作偏压进行精细限制，在要求较高的数字光接收机中，还必需对APD实行温度补偿措施。在较小光功率注入下，APD接收机噪声性能（信噪比提高G2倍）要比P1.N接收机噪声性能优越。4.4 1、光接收机的灵敏度是怎样定义的？答：光接收机的灵敏度是描述其精确检测光信号实力的一种性能指标。光接收机的灵敏度定义为接收机工作于某一误码率（BER）条件下所要求的最小平均接收光功率。2、误码率如何定义？通常标准要求是多少？答：数字光接收机的误码率（BER）定义为接收机判决电路错误确定一个比特的概率，110-6的BER相应于每百万比特中平均有一个错码。对数字光接收机通
19、常运用的标准要求BER10-9,这是通常实际光波系统的系统规范。4、引起光接收机智敏度恶化因素是那些?答：1、消光比引起的灵敏度恶化2、强度噪声引起的灵敏度恶化3、取样时间抖动引起的灵敏度恶化4.5 光中继器原理图判决也平J1.aJ1.7误码检测报警5.1光放大器的原理光放大器是基于受激辐射或受激散射原理实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。事实上，光放大器在结构上是一个没有反馈或反馈较小的激光器。1,光放大器有哪几种类？应用最为普遍的是哪一种？答：半导体光放大器（SOA）光纤放大器（掺稀土元素）非线性光纤放大器（光纤喇曼放大器FRA）最常用的是掺饵光纤放大器2、推饵光纤放大（
20、EDFA）有哪些优点？答：其优点为：高增益、高功率、宽带宽、低噪声、低串音、低插损等优良特性O3、EDFA光放大器主要应用方式？答：主要做为发送机功率提升放大器、光接收机前置放大器和替代3R光电一电光中继器的光中继放大器。4、推饵光纤放大器（EDFA）的关键技术是什么？答：是掺饵光纤和泵铺源技术5.光放大器在光波系统中的4种基本应用1）将光放大器作为在线放大器代背光电光混合中维器，当光纤色散和放大器自发辐射噪声累积尚未使系统性能恶化到不能工作时，这种代替是完全可行的，特殊是对多信道光波系统更具诱惑力，可以节约大量的设备投资。2）将光放大器接在光发送机后以提高光发送机的发送功率，增加传输距离，这
21、种放大器称为功率放大器。3）将光放大器接在光接收机前，以提高接收功率和信噪比，增加通信距离，这种放大器称为前置放大器。4)将光放大器用于补偿局域网中的安排损耗，以增大网络节点数。还可以将光放大器用于光子交换系统等多种场合，这种放大器亦称为功率放大器。放大器的特性主要由掺杂元素确定，而不是由起主介质作用的石英光纤确定。图5.11掺锐光纤放大器的基本结构（八）前向或正向泵结构EDFA；(B)后向或反向泵结构EDFA；(c)双向泵结构EDFAo泵浦光由半导体激光器(ID)供应，与被放大信号光一起通过光耦合器或波分复用耦合器注入掺饵光纤(EDF)o光隔离器用于隔离反馈光信号，提高稳定性。光灌波器用于滤
22、除放大过程中产生的噪声。为了提高EDFA的输出功率，泵浦激光亦可从即F的末端(放大器输出端)注入，或输入输出端同时注入，分别如图5.11（八）、图5.11(b)、图5.11(C)所示。这3种结构的EDFA分别称为前向泵、后向泵和双向泵掺银光纤放大器。EDF捡入比班合器()PNSj=1.-0-。格出囱系浦一光隔离器光带通带滤波器光隔离器激光器(a)光耦输入合器输入光隔离器1.三EDF光耦合器(b)泵浦激光器EDF光隔光耦曾输出勰S魏a121光隔离器、波分复用/解复用器、光开关、光衰减器、光环形器、偏振选择与限制器等。光纤固定接头方法：情接法，V形槽法，套管法.2、衰减器的作用是什么？光连接器的作
23、用是什么？答：光衰减器的作用是对光功率进行衰减。光连接器的作用是实现光纤与光纤之间可拆卸的连接。光纤连接器的作用是实现系统中设备之间、设备与仪表之间、设备与光纤之间与光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统的接续、测试和维护。3、光隔离器在光纤线路上作用是什么？答：光隔离器在光纤线路上作用是隔离反射光返回器件，避开其对正向光形成干扰。构造NXN多星形耦合器:采纳多个2X2星形耦合器级联的方法构成NXN星形耦合器。8.12、系统在什么条件下受色散限制？此时确定的因素是什答：当系统的损耗足够小，传输码速高时，传输距离主要受光纤色散等的限制。即在光纤损耗较低，码速较高时，对传输距离的限制往往主要来自色散
24、造成的系统上升时间的限制，这种系统称为色散限制系统。1、简述光纤通信系统发展状况并分别写出限制B1.的因索。答：1.0.85m光波系统，采纳低成本的多模光纤作为传输媒质。限制B1.主要的因素是光纤的模间色散。多模阶跃型光纤：多模渐变型光纤:2. 1.3m光波系统，早期单模光纤，限制B1.主要的因素是光源的谱宽。b-44|叫3. 1.55IJn1.光波系统，第三代光波系统工作在损耗最小的1.55UnI波长。限制B1.主要的因素是光纤色散。B21.-p-6闺其次章4、有一S1.型单模光纤，其截止波长为1.4In,芯包折射率分别为n=1.465,r=1.46,计算它的纤芯半径与在波长分别为0.85与
25、1.3m的模式数。解：n1.465-1.461.465-=0.0034从式(2.2.21)得到此时纤芯半径为14m2.6n122.6X1.462X0.00344.43m当入-0.85Mm时.V=人-=？(0.2),=421(1.31m)a(c)当4=1550nm时的模式数M-结怨j嘤(2),=301(1.55m)z因此有。明点KssJ三0n.3025m纤芯宜径为2=60.5n(b)当;I=131Onm时的模式数M=察(NA-三mr(0.2)一21(1.31m(C)当；1.=155Onm时的模式数M-与黑纱噌(0.2)=301(1.5511)1.3、已知一弱导波阶跃型光纤，纤芯和包层的折射率分别
26、为n=1.5,112=1.45,纤芯半径a=4m,=1.31m,1.=IkIn。计算：(1)光纤的数值孔径：(2)光纤的归一化频率：(3)光纤中传输的模数量：(4)光纤的最大时延差。解t(1)NA=sinmax=(nna1.)v,=0.38(2)式(2.2.21)p24V=-n,a21175-十一；1.31(w)=7.374(pm)152-I.452(3)M=V12=7.37,2=27式(2.2.23)(4)式(2.1.5)T=-Cn2=二叁=0.03282；1.5jO.O32x1.(kn)2.250.0328x1.1.45x3x1.05(k/.s)4.35x10，=0.017OOTG)=17
27、0ns4、有一个波长为131Onin1.ED,其谱宽45nm-则光纤材料色散造成的单位长度脉冲展宽是多少,?若是谱宽为2nm的1.D,则脉冲展宽又是多少?解：由式(2.4.13)得DM=1.22(1-%)=1.22(1-1.2731.31)=0.034psinm,h代入式(2.4.28)得到1.ED脉冲展宽:ruo=i)/.=0.04j(v/unht)1.(A)45(110=.55zv同理得到1.D脉冲展宽:AT11,=D-1.S=0.034j(Ps/tunh)1.(/02(wn)=0.068IK3、有1300/1550nm的WDM系统，在1300nm和1550nm波氏上的入纤信号光功率分别为
28、150W和100wo若这两个波长上的光纤损耗分别为O.5dB/km和0.25dB/km,试计算当光纤长度为50km时它们的输出光功率。解：P(100W)=IO1.g=IO1.gO.I=-IOdBmP(150W)=101.g=IO1.gO.15=-8.24dBm在50km长光纤的出端功率为Powt(1300nm)=8.24dBm-(O.5dBkm)(50km)三-8.24dBm_25dB=-33.24dBm=0.47WPo(M(155Onm)=-IOdBm-(O.25dBkm)(50km)=22.5dBm=5.6W4、设一长度1.=Ikm的光纤，其损耗常数=2.3X10-5/cm,光纤输入端的功
29、率为1mw0计算光纤输出端的功率。解：.已知1.=1.km,a2.310scm,Pin=ImW,因此输出功率为Pw=PineXp(1.)=I(mW)exp-2.310-5cm105(cm)=1.(mW)exp(-2.3)=KmW)0.1=0.ImW=-IOdBm另外,该式用dB来计算可能更方便：Pin=ImW=OdBm利用式(2.4.3)有1m=4.34=4.342.310scm=10dB/km则光纤输出功率为Poui=Pin(dBm)(dB)=O-Io=-IOdBm或O.ImW第三章3、设激光器的高能级和低能级的能量各为E1.和E2,频率为，相应能级上的粒子密度各为N1.和N2试计算：(1)
30、 当频率r=300MHzT=300K时，N2/N1.为多少？(2) 当波长入=IUIn,T=300K时，N2/N1.为多少？(3) 当波长=1m,若N2/N1.=0.1,环境温度T为多少？(按玻尔兹曼分布规律计算)解：(3.1.2)式62)/、N,Iiv11(1) =CXp()=,=urNrKr6.626x1。FOO(IX”二1 61.3X1.OQX300NheIH=exP(一行)二沟43x1产he(3)=exp()=eAkT)=0.1/VI入kT(-heVIne丁=-Jn0.1=-2.303kThek2.303=62552、有一个双异质结InGaAsP-1.ED,中心发光波长为IROnm,其
31、材料的辐射复合率为50ns,非辐射复合率为70ns.试计算：（八）发光时的内量子效率皿；(b)设驱动电流为100mA,计算该1.ED的内部发光功率：(c)若该1.ED芯片与多模光纤的干脆耦合效率为T4dB,计算入纤的光功率大小。（八）由式(3.1.14)得%=-V=150/=0583r,+%o/nr(b)由式(3.2.1)得/=MhMq)I=fjmi(?)=55.29,znr必(C)由式(3.2.2)得P=fj1.,1.1.,ni=0.0455.29=2.2mw3、分别画出用发光二极管和激光器进行数字调制的原理图.解：用发光二极性进行数字信号内调制原J里图川华甘体谶光器进彳j数？信号内调制原理
32、图5、有一个GaAs-1.D,工作波长870run,其纵模之间的间隔为278GHz,GaAs的折射率，n1.=3.6,计算其光腔的长度与纵模数。解：.v,=2n1.由式(3.3.3)得=150zz，二型二生M侬J24I0.87，3108(mj)(23.6)(278109/5)1、画出半导体激光器的1.-I特性曲线。若调制信号为脉冲型，试画出调制图。川华坤体激光器进彳j故7信号内谢制原理图3、一个GaAsA1.-1.D在15时的阈值电流密度为3000A/cn,.计算在条形接触为20m100m、阈值温度系数为Te=I80K与工作温度为60时的阈值电流.解：因为人(T)OCeXP(分因此几(15C)
33、OCCXP(学畜)=4.95IoUJth(60,C)exp(2760)=6.36IovJoX6(CJ636-9J1.h(15)T95-1zJ1.h(60*C)=1.28Jd,(15,C)=1.28X(3000Acm2)=3840Acm2(60X：)=(3840Acm2)(20100X10-8cm2)=77mA第四章3、光电检测器转换实力的物理量有哪些？写出其表达式。答：量了效率和响应度1.1.,Je_1.1.,heV=年瓦IpeK=上=(A/W)E),he1.24注意：以m为单位4、现有IOU个光子/秒，光子能量为1.28X10J,入射到一个志向的光电二极管上，计重：一A射光波长1.(b)输出
34、光电流大小；(C)若这是一个APD,其G=18,计第光电流.解：（八）每个光子的能量为E=Af=成，,_Zc_(6.626X1(Js)(3X108ns,.E1.2810-19J=1554nm(b)人射光功率为P。=光子能量X光子数/秒三三(1.28X10-2J)X(10”个光子/秒)=1.28108W对理想的光电二极管7=1输出光电流为p=KoPo=Po=(1)(1101.tC)(1.28X10TW)1728X16z7=1.6X10T（八）=I6nA(c)对APD,G=18时IP=GROPo=I8X16(nA)=288nA5、有一个PIN光电二极管,其=0.9,=1300nm,入射光功率P=-
35、37dBn。计算：（八）光电流大小；(b)当负载电阻R1.等于50,1000与IOM时的输出电压.解,.（八）首先计算该光电二极管的响应度：一(0.9)(1.6X10fC)(1300X10一一)一_(6.6261034Js)(3108ms)=0.94(A/W)光电流为Ip=K六=(094AW)(-3748D=0.942107=0.188AS)负载电阻勺上的输出电压为凡=50C时,V=I内=(0.1881O-6A)(50)=9.4V&=100OC时，V=IP%=(0.188XIO6A)(100OC)=I88W&=50MQ时,V=I内=(0.188X10-6)(10106)=1.88V4、高阻抗前
36、置放大器的输入电阻为4Mf,它与光检测器的偏置电阻R相匹配，G=6pF,计算未均衡时带宽；若采纳互阻抗，Rf=100kW,反馈环路的增益G=400,计重其带宽.解：由式(4.2.1)得R=1=IqRkH7211Ct211(210)(610-,2F)拼中同理,当Rf=KM)kW,反馈环路的增益G=400时B=获WR=211(610-(105):106MHz可见2互阻抗接收机的带宽比高阻抗增加了近倍。3、有一个光纤通信系统，光源为1.ED,输出功率：IOmW,工作波长850n,1.ED与光纤的耦合损耗为14dB。系统光纤的总损耗20曲，其他损耗10dBPIN光电二极管的R=O.5A/1产2nA,负
37、就电阻R1.=50怅接收带宽位=10MHz,T=300K.计算接收光功率、检测信号电流和功率、散弹嗓声和热噪声功率，最终计第其信噪比.解：(1)求出接收功率P1.t和1.，值1.ED输出功率IOmW=IodBm.因此接收光功率及光电流为PR=IOdBm-14dB-20dB-IOdB=-34dBm=0.4WAnR1.)PRH(0.5AW)(O.41OW)=O.2A由于暗电流1.D(=2nA)VVM=200nA),故可略去不计.(2)求散粒噪声i?s由式(4.3.27)得=IeIpBe=21.61(,9(C)0.21(6()I07(Hz)=O.O641O,7(A2)(3)求电路唤声0%山式(4.4
38、.18)得.,AkTFnBe=R1.41.3810-2331.1010650=331.210,7(A2)(4)求信噪比S/N(0.2IO-6)2O.O64IO-,7+331.21O,75三2-第八章4、有一长距离单模光纤传输系统，工作波长1300na,其他参数如OdBmZ1._1.D光源平均入纤功率光缆损耗0.4dBta嬉接头损耗0.1dB/ku活动连接器损耗IdB/个APD接收机智量度：B=35Mb/s时（BER=I07-55（ffia6=500业/8时（8眸10仁-44d系统*余度9试计算损耗限制传输距离。解：（八）当B=35Mbs时Pr-P-2c+(+)1.+M0dBm-(-55dBm)
39、=2(1dB)+(0.4+0.1.)dB1.n(1.)+91.B._44dB0.5dB/km=88km(b)当B=500Mbs时0dBm-(-44dBm)=2(1.dB)+(O.4+0.1.)dBkm(1.)+9dB.33dB_.1=0.5曲而66km5、有一条1.3m光波系统，设计工作码速为IGb/s,拟采纳单模光纤，中继距离50km。发送机和接收机上升时间分别为0.25ns和0.35ns,光源谱宽3nm,光纤平均色散在工作波长上为2ps（nmn）:计算RZ和NRZ码时的系统上升时间演算。gvd=D1.=2ps(nmkm)11(3nm)(50km)=0.3ns由于是单模光纤I=O因此=vDd=fcvD=0.3ns系统上升时间为=(+4+)v2=(0.5ns)2(0.3ns)2+(0.35ns)2,z2=0.524ns对于RZ码,允许上升时间为Ct_O.35eO.35_cOC0.35T=-三-j-=O.35ns它小于系统的上升时间0.524ns,因此,该系统不能工作于NR码.对于NRZ码,允许的上升时间为0.70T=誓=等=0.70ns它大于系统上升时间0.524ns,因此,该系统可以工作于NRZ码.PS：资料不全,请自行添加。WANTEDPDEADORA1.IVE9jFOXDZhangYub三三三三三ZMARINE
