2020-2021年中央广播电视大学二年级期末考试试卷《光纤通信（第二版）》考试试题F 卷及答案1、太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为I =0.4 W/cm 2。
若大气层外放一个太阳能电池，计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数是多少。
（10分）2、试说明APD 和PIN 在性能上的主要区别.（10分）3、根据光隔离器的工作原理，构成一个三端口光环形器的结构，并说明各元件的作用。
（10分）4、半导体激光器的发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs 材料的E g =1.43eV ，某一InGaAsP 材料的E g =0.96eV ，求它们的发射波长。
（10分）5、一个半导体激光器发射波长为1.3μm ，谐振腔具有“箱式”结构，腔长l=150μm ，宽ω=20μm ，厚d=1.0μp m ，介质的折射率n=4。
假设谐振腔周围的壁能完全地反射光，则谐振腔模式满足。
（10分）6、短波长LED 由材料Ga 1-x A1x As 制成，其中x 表示成分数。
这样的材料的带隙能量E g (eV)=1.424+1.266x+0.266x 2已知z 必须满足0≤x ≤0.37，求这样的LED 能覆盖的波长范围。
（10分）7、考虑在E g (eV)=0.9 eV ，T=320 K ，τr =0.5ns ，直流驱动为70 mA 条件下的LED ，内量子效率为45%。
LED 的输出被耦合到n 1=1.48，n 2=1.47，a=0.3 dB/km 和l=30 km 的渐变折射率光纤，耦合到光纤的效率为1％。
（10分）(1)计算光纤输出功率；(2)LED 在频率f 下被幅度调制，计算能在这个通信链路运用的最高频率。
8、考虑由表面发射LED 激励的阶跃折射率光纤。
假设LED 是朗伯源，具有强度分布，I(θ)=B cos(θ)。
求出下列表达式：（10分）(1)LED 总输出功率：()22000sin aLED r P I r drd d ππθφθθθφ====•⎰⎰⎰(2)耦合到光纤的功率：()max200sin a fiber r P I r drd d θπθφθθθφ====•⎰⎰⎰(3)LED 入射到光纤的耦合效率：9、利用上题结果证明ηc 与数值孔径NA 的平方成正比。
《光纤通信系统》（第2版）杨祥林 主编第1章 导论 课后习题答案 维E 的常客 编（仅供参考，如有不足之处，请指正）1.1设光信号在损耗分别为0.2dB/km 、20dB/km 、2000dB/km 的3种光纤中传输，试求光功率衰减至1/10时的传播距离。
假定光功率按exp(−αL)减少，计算3种光纤的α(cm −1)值。
解：光的传输距离L =−10lg |p i p 0|/αdB ;0.2dB/km L =−10lg 1100.2=50km20dB/km L =−10lg 11020=0.5km2000dB/km L =−10lg 1102000=0.005km光功率p i =p 0exp(−αL)衰减系数α=ln (p 0p i )∗αdB 10lg (p 0p i )=αdB 10lge ≅αdB 4.343 则α(cm −1)=αdB10lge ×10−5cm −10.2dB/km α=4.61×10−7cm −1 20dB/km α=4.61×10−5cm −12000dB/km α=4.61×10−3cm −11.2假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz 的微波载波和1.55μm 的光载波上能传输多少路64Kb/s 音频信道？ 解：根据题意得5GHz 的微波载波上，数字通信系统的比特率为5×109×1%=5×107b/s ，能传输的音频信道的路数为5×10764×103≅781路；1.55μm 的光载波上，数字通信系统的比特率为3×1081.55×10−6×1%≅1.935×1012b/s ， 能传输的音频信道的路数为1.935×101264×103≅30241935路。
1.3以ASCII 格式存在于计算机硬盘的1h 演讲稿，假定传送速率为200字/min ，平均每字5个字母，试估计总比特数。
