光子学与光通信导论——复习

求解Bessel方程的过程，实际上就是根据边界条件和场分布选择适当的Bessel函数的过程。

解的形式其中峙计〃导波模的径向归一优相位秫时•⑶-启”；1己归导波模的径向归一化衰祛常数定义尸*奇•峙/诚-MI.(颖y称为光钎的旧一尤兼率，与光纤的结构券数和工作波长有关所以有V专T^FA=咨博 -归一化频率V,结构参数AU、W、V是无傲纲参数1. 假设一阶跃折射率光纤，其参数a = 6/m， A =0.002, nl = l.5,当光波长X分别为1.55pm, 1.3呻和().85pm时，求光纤中可以传输哪些导模？= ^lllxl.5x j2x0.0021.55=2.307(2.405 所以，光纤中导模只有作口模;= ±^xl.5xV2x0.002 =4.210.85・.・3.832〈V = 4.21(5,二光纤中的导模只有HE.},TE^,TM(II,HE2}.EH}pHEyi,HEn模。

V =籍^农;=籍农整^= ^^xl 5x^2x0 002 = 275・.・24)必=275(3 832光纤中的导模只有/坞! .7^： .73^ .吗挨?2. 一阶跃折射率光纤，其纤芯半径a=25P m,折射率nl=1.5,相对折射率差A=I%,长度L=lkm°求：(1) 光纤的NA；<2)子午光纤的最大时延差；(3)若将光纤的包层和涂敷去掉，求裸光纤的NA和最大时延差。

Ar InGaAs -PW ：玄旧带宽= ---------- ------ = \AGHz2才 I &[ + C RC INA =』莆=71.5^1.02 =0.5 =白"2n^c1.5x1 n > = --------- x 0.5"3x10，=1.25*10七a-40^f. A-0W3. 射率用,・148.试I 司此光v可希 r.—.— X 148X 40X 10472X 0 003«22X L 131X10^B TB.^7W tl «m«-R,ntJl»l< -240$.昱X/<240$・故不It 侍倍波*为 1 32“的 Wnw.m«T7Z ；1in7W tl «.具«ut 液长为A =冷叩应= ^-x1 48x4 0x10^72 x 0 003 = 1 20 次旧入射光波*S3干! 20sM ・才诡作拾・例2：已知Si-PIN 光电二极管的耗尽区宽度为40um, InGaAs-PIN 光电二极管的耗尽区宽度为4um,两者的 光生载流子漂移速度为105m/s,结电容为IpF,负载电 Mrt *f , c — zx -IS. 、4-rrf •fd.1▼一 A” ■，.息夕 q1例题3Si-PIN 光电二极管具有直径为0.4mm 的光敏面，当波 长700nm 的红光以强度O.】mW ，cm2入射时，产生56.6 nA 的光电流’求该光电二极管的响应度和睛子效率• 解：因入射光强I-0.lmW/cm2,所以入射光功率为已顼二 ^OWcm^CO.lxlO^W/cm^i126X 107W=0.126〃W响应度：^ = H=156.6x10，A ，/iL26x1(T'W,« 0 45A/W扯子效率:{6.63x10^1.s)(3x!0t m/s“045A/W ， ---------------- ------------------- ------ = 0 8=80% :Ar = NA = J M； =n, V2A = I.5x 72x0.01 = 0.21 2〃|C n 】L A =需网 = 5x10%(1.6xW19C|(700xl0^mi例题4PIN 光电二极管的分布电容是5pF,由电子•空穴渡越时 间限制的上升时间是2ns,计算3dB 带宽和不会显著增 加上升时间的最大负栽电阻。

光通信一、填空:1、通信系统的容量通常用GHz • km表示,对于光纤通信系统，若仅从光纤的角度考虑，容量受带宽限制。

2、G652光纤有三个低损耗传输窗口，分别为850nm、1310nm与1550nm。

3、多模光纤的色散主要是材料色散和波导色散，单模光纤色散主要包括：(1)材料色散，(2)波导色散。

在阶跃折射率分布光纤中只传输单模的条件是归一化频率V小于Z405,此单模为—模。

5、在光纤通信系统中，光功率通常用dBm来表示，如果耦合进光纤中的光功率为-13 dBm,则相当于0.05 mW光功率。

6、光纤从横截面上看由3部分组成，即：(1), (2), (3)o7、光纤的数值孔径代表光纤的接收和传输光的能力。

8、光缆中护层的作用主要是避免光纤受__机械和环境的破坏。

9、色散位移单模光纤与G.652光纤的不同之处是其工作频率为 1.94x 10的14次方HZ,其目的是将零色散区域移到损耗较低的波长。

10、从通信的角度看单模光纤与多模光纤在性能上的主要区别为单模色散小，通信容量大。

11、在光通信中，表征光纤性能的两个主要参数是(1) 色散，(2) 损耗。

12、非零色散位移光纤与色散位移光纤的区别是工作区域有适量色散,其目的是抑制非线性效应。

13、渐变折射率分布多模光纤相对于阶跃折射率分布多模光纤的优点是色散较小。

14、在由于光纤通信中采用介质波导来传输信号，而且光信号又是集中在纤芯中传输的，因此光纤通信具有很强的一抗电磁干扰一能力。

15、从折射率的角度对光纤进行分类，可分为：和16一量子效率一是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。

17单模光纤的群速度色散导致的光脉冲展宽与(1)光源的频谱宽度及(2)调制带宽有关。

18、从光纤的集光能力考虑，希望数值孔径越大 (填“大”或“小”)越好，而从通信速率角度考虑，则希望数值孔径越小 (填“大”或“小”)越好。

19、单模光纤有色度色散、及偏振模色散色散,后者一般只在高速系统中才考虑。

光纤通信复习题（共5篇）第一篇：光纤通信复习题1光通信系统组成及各部分作用2光通信系统分类及主要特点3光通信三个窗口是什么？为什么选择这三个窗口？4查阅相关资料，说明当前光纤通信商用和实验室速率（单信道，多信道）5查阅相关资料，说明当前光纤通信研究最新技术6光源的基本要求，主要参数，注意事项7什么是受激吸收、受激辐射、自发辐射8什么是粒子数反转分布9说明LED工作原理说明LD工作原理比较LED与LD各自特点对光检测器有什么要求，主要参数，注意事项什么是光电效应说明PIN 工作原理说明APD工作原理比较PIN与APD各自特点光源与光检测器使用时各加什么偏压？为什么？光纤是由哪几部分组成，各部分作用是什么？光纤如何分类的？松套光纤和紧套光纤含义是什么？画出多模阶跃、多模渐变、单模阶跃光纤折射率分布示意图光在光纤中全反射条件是什么？简述光纤导光原理光纤主要参数含义是什么？光纤主要传输特性是什么？什么是光纤损耗？造成光纤损耗原因是什么?什么是光纤色散？产生色散原因有哪些？对数字通信有什么危害？ 27 光纤损耗的测量方法有哪几种？其测量原理是什么？简述其测量原理28 说明光纤带宽测量原理常用光缆有哪几种结构形式？各有什么优点？HRX、HRDL、HRDS含义是什么？BERav、DM、SES、ES含义是什么？抖动含义是什么？衡量单位是什么？什么叫抖动峰——峰值？33 抖动三项性能指标含义是什么？光性能参数pt ext 灵敏度动态范围定义单位标准光线路码型基本要求mBnB码概念 , 编码方法光端机基本组成及各部分作用光发送电路组成、作用、原理APC ,ATC电路原理光接收电路组成各部分作用、原理Pt, EXT ,S ,D指标测试原理线路施工中现场测试内容方法光缆通信系统日常维护主要内容44 光缆线路防护内容光缆线路防雷电措施46 光缆线路防强电措施第二篇：光纤通信复习题光纤通信复习题一、填空题1、利用光波作为载波的通信方式称为（）。

光子学与光通信导论第一章 绪论光子学内涵从电子学到光子学光子的特性从牛顿力学到相对论光的波动性与粒子性光电效应1.维恩位移定律：例题：1．用波长为400 nm 的紫光去照射某种金属，观察到光电效应，同时测得遏止电势差为1.24 V ，试求该金属的红限和逸出功。

解: 由爱因斯坦方程，得 等号两边同除以普朗克常量h ，得 等号左边等于红限ν 0，所以因为所以：代入数值，得根据逸出功A 与红限ν 0的关系，可求得逸出功2．有一钾薄片，距光源3米，此光源功率为1瓦。

钾原子以原子半径为0.5A 。

(0.05nm)的圆面积来吸收光能量，并发射光电子。

光电子脱离钾表面的脱出功为1.8eV 。

问按波动的观点，钾原子要从光源吸收到这么些光能量，需要多长时间？解 钾原子面积上照到的光能量为： 2a 21mueV =h eV ca0-=λνKcm C T ax m ⋅==⋅2898.00λhX ckT B ⋅==⋅⋅2014.01max λsJ h ck C h X c kT BB ⋅⨯=⋅=⋅==⋅⋅-3401max 10626.62014.0λ221mu h A -=νhmu h A 22-=νhmu c 220-=λν.Hz 10514Hz10992Hz 10507Hz1063624110601Hz 10004100031414143419780⨯=⨯-⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=---........νeV1.87=J 10992J 10636105141934140--⨯=⨯⨯⨯==...h A ν()秒焦耳瓦米米/107134)105.0(232210--⨯=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯=ππP逸出光电子所需的时间：显然用光波动理论无法解释光电效应第二章 波粒二象性及测不准原理光压光学黏胶几率波测不准原理 1.光是波、也是粒子：• 光是波 它具有波长 λ 和频率ν • 光是粒子 它具有能量 E 和动量 Р 动量光子质量光子质量与波长成反比 例题：1.用强光照射 Na 原子 (原子量为 23, 原子直径 1 A), 若要求光子产生的压力比重力产生的压力大 10 倍, 试求入射的光强度为多少? 解 按题意写出式中 m = 23 M p, g = 10 (m / Sec 2)为重力加速度, S 为 Na 原子的截面积。

光通信概论总复习1、原子的三种基本跃迁过程是：（1）自发辐射；（）（2）受激辐射；（）（3）自发接受；（）（4）受激吸收。

（）2、光纤型光放大器可分为：（1）光纤拉曼放大器（）（2）掺铒光纤放大器（）（3）光纤布里渊放大器（）（4）半导体光放大器（）3、下面说法正确的是：（1）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；( ) （2）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；( ) （3）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；( ) （4）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。

( )4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：（1）V<2.405 ；( )（2）V>2.405 ；( )（3）V<3.832 ；( )（4）V>3.832 。

( )5、STM-4一帧的传输速率是（）。

[1]9×270×8×8000；（）[2]9×270×8×8000×4；（）[3]9×270×8；（）[4]9×270×8×4。

（）6、光纤通信主要应用的3个波长是：（1）850nm；( )（2）1310nm；( )（3）1550nm；( )（4）上述全部（）6、下面说法正确的是：（1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽；( )（2）DFB激光器的线宽大于LED的线宽；( )（3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽；( )（4）LED的线宽小于DBR激光器的线宽。

( )7、下面说法正确的是：损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（）当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统；（）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服；（）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。