光纤通信讲座2-原荣

第5章 复习思考题参考答案5-1 光探测器的作用和原理是什么答：光探测器的作用是利用其光电效应把光信号转变为电信号。

光探测器的原理是，假如入射光子的能量h ν超过禁带能量E g ，只有几微米宽的耗尽区每次吸收一个光子，将产生一个电子-空穴对，发生受激吸收，如图5.1.1（a ）所示。

在PN 结施加反向电压的情况下，受激吸收过程生成的电子-空穴对在电场的作用下，分别离开耗尽区，电子向N 区漂移，空穴向P 区漂移，空穴和从负电极进入的电子复合，电子则离开N 区进入正电极。

从而在外电路形成光生电流P I 。

当入射功率变化时，光生电流也随之线性变化，从而把光信号转变成电流信号。

5-2 简述半导体的光电效应答：在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。

如果占据高能带（导带）c E 的电子跃迁到低能带（价带）v E 上，就将其间的能量差（禁带能量）v c g E E E -=以光的形式放出，如图4.2.2所示。

这时发出的光，其波长基本上由能带差E ∆所决定。

图4.2.2 光的自发辐射、受激发射和吸收反之，如果把能量大于hv 的光照射到占据低能带v E 的电子上，则该电子吸收该能量后被激励而跃迁到较高的能带c E 上。

在半导体结上外加电场后，可以在外电路上取出处于高能带c E 上的电子，使光能转变为电流，这就是光接收器件的工作原理。

5-3 什么是雪崩增益效应答：光生的电子-空穴对经过APD 的高电场区时被加速，从而获得足够的能量，它们在高速运动中与P 区晶格上的原子碰撞，使晶格中的原子电离，从而产生新的电子-空穴对，如图5.2.4所示。

这种通过碰撞电离产生的电子-空穴对，称为二次电子-空穴对。

新产生的二次电子和空穴在高电场区里运动时又被加速，又可能碰撞别的原子，这样多次碰撞电离的结果，使载流子迅速增加，反向电流迅速加大，形成雪崩倍增效应。

APD 就是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度探测器。

图5.2.4 APD雪崩倍增原理图5-4 光接收机的作用是什么答：光接收机的作用就是检测经过传输后的微弱光信号，并放大、整形、再生成原输入信号。

举例说明参考文献的具体格式参考文献的具体格式示例如下：期刊类参考文献格式：[序号] 作者. 篇名[J]. 刊名，出版年份，卷号（期号）：起止页码.例如：[4] 蒋超，张沛，张永军，等. 基于SRLG不相关的共享通路保护算法[J]. 光通信技术，2007，31（7）：4-6.学位论文参考文献格式：[序号] 作者. 篇名[D]. 出版地：保存者，出版年份：起始页码.专著类参考文献格式：[序号] 作者. 书名[M]. 出版地：出版社，出版年份：起止页码.例如：[1] 原荣. 光纤通信[M]. 北京：电子工业出版社，2002.[2] 尼葛洛庞帝. 数字化生存[M]. 胡泳，范海燕，译. 海口：海南出版社，1996.论文集、会议录参考文献格式：[序号] 作者. 篇名[C]. 出版地：出版者，出版年份：起始页码.例如：[1] ROSENTHALLEM. Proceedings of the Fifth Canadian Mathematical Congress, University of Montreal, 1961[C]. Toronto: University of Toronto Press, 1963: .[2] YUKSELKM, WUILPARTV, MEGRETP. Optical layer monitoring in passive optical networks: a review: ICTON2008[C]//10th Anniversary International Conference, Athens, 22-26 June 2008. Athens: IEEE, 2008.此外还有报纸类参考文献格式、研究报告参考文献格式、条例参考文献格式、译著参考文献格式等。

在这次光纤通信的讲座中，我有幸聆听了行业专家的深入讲解，对光纤通信这一领域有了更加全面和深刻的认识。

以下是我对本次讲座的心得体会。

一、讲座背景随着信息技术的飞速发展，光纤通信已成为现代通信领域的重要支柱。

我国光纤通信技术经过多年的发展，已经取得了举世瞩目的成就。

此次讲座旨在让更多人了解光纤通信的基本原理、发展历程以及未来趋势，提高大家对这一领域的认知水平。

二、讲座内容1. 光纤通信的基本原理讲座首先介绍了光纤通信的基本原理。

光纤通信是利用光在光纤中传输信息的技术。

光纤具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点。

光纤通信的原理是利用光的全反射原理，将光信号在光纤中传输。

2. 光纤通信的发展历程接着，专家讲述了光纤通信的发展历程。

从20世纪60年代开始，光纤通信技术逐渐兴起，历经了从模拟光纤到数字光纤、从单模光纤到多模光纤、从有源光纤到无源光纤等阶段。

我国光纤通信技术的发展取得了举世瞩目的成就，已成为全球光纤通信产业的重要参与者。

3. 光纤通信的应用领域光纤通信在各个领域都有广泛的应用。

讲座中，专家详细介绍了光纤通信在电信、互联网、电力、医疗、交通等领域的应用，使我对光纤通信的实际应用有了更加直观的认识。

4. 光纤通信的未来趋势最后，专家对光纤通信的未来趋势进行了展望。

随着5G、物联网、大数据等新兴技术的快速发展，光纤通信将在未来发挥更加重要的作用。

未来，光纤通信技术将朝着高速、大容量、智能化、绿色环保等方向发展。

三、心得体会1. 提高对光纤通信的认识通过本次讲座，我对光纤通信有了更加全面和深刻的认识。

了解到光纤通信的基本原理、发展历程、应用领域以及未来趋势，使我更加关注这一领域的发展。

2. 激发学习兴趣光纤通信作为一门综合性学科，涉及光学、通信、电子等多个领域。

此次讲座让我对光纤通信产生了浓厚的兴趣，激发了我进一步学习的动力。

3. 增强实践能力讲座中，专家结合实际案例，让我们了解到光纤通信在各个领域的应用。

光纤光学课后答案【篇一：光纤应用习题解第1-7章】>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。

单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。

纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。

3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。

4．相对折射率差的定义和物理意义。

n12-n22n1-n2a：d=2n12n1d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。

5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。

非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。

6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。

a：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。

波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。

多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。

7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？a：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。

8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。

a：设光纤的长度为l，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为l；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为linfc。