《光纤通信技术》第五章至第八章 习题
第五章 掺铒光纤放大器 习题
1、什么是掺铒光纤？
掺铒光纤是一种向常规传输光纤的石英玻璃基质中掺入微量铒元素的特种光纤。掺入铒元素的目的，是促成被动的传输光纤转变为具有光放大能力的主动光纤。
2、掺铒光纤光放大的特性取决于什么？ 掺铒光纤的激光特性
3、在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是什么？
掺饵光纤放大器采用掺铒离子单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大
4、掺铒光纤在1536nm波长处的激光过程属于几能级激光系统？ 5、掺铒光纤放大器由几部分组成？
掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。 6、分析掺铒光纤放大器的工作原理。
掺铒光纤放大器主要由一段掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器及光隔离器等构成。采用掺铒单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。泵浦光和信号光一起通过光耦合器注入掺铒光纤；光隔离器作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高稳定性。
7、EDFA有三种基本的应用方式，分别是什么？
EDFA有三种基本的应用方式，分别是功率放大器、前置放大器和在线放大器。 8、画出前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器，表示信号光和泵浦光同向进入掺铒光纤，如图2所示。光隔离器用于隔离反馈光信号，提高稳定性。这种结构噪声特性较好。
掺铒光纤光耦合器光带通滤波器光信号输入光隔离器光隔离器光信号输出泵浦LD
图2 前向（同向）泵浦掺铒光纤放大器
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9、画出后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器，表示信号光和泵浦光从两个不同方向进入掺铒光纤如图3所示。这种结构具有较高的输出信号功率，但噪声特性较差。
掺铒光纤光耦合器光信号输入光隔离器光隔离器光信号输出泵浦LD
图3 后向（反向）泵浦掺铒光纤放大器
10、画出双向泵浦掺铒光纤放大器的结构图，并说明其特点。
双向泵浦掺铒光纤放大器，表示两个泵浦光从两个相反方向进入掺铒光纤如图4所示。这种结构具有的输出信号功率最高，噪声特性也不差。
掺铒光纤光耦合器光耦合器光信号输入光隔离器光隔离器光信号输出泵浦LD泵浦LD
图4 双向泵浦掺铒光纤放大器
第六章 光发射机与光接收机 习题
1、说明光发射机的组成及其功能。
光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制， 成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
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电信号电流iPtＲＬＤ激光器N透镜+-正向偏压光纤已调光信号功率光发射机工作原理示意图
2、说明光接收机的组成及其功能。
光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号， 经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
放大器PIN光信号功率光纤透镜R电信号电流光检测器光接收机光电转换原理示意图
3、什么是光波的调制？
在光纤通信系统中，把随信息变化的电信号加到光载波上，使光载波按信息的变化而变化，这就是光波的调制。从调制方式与光源的关系上来分，强度调制的方法有两种：直接调制和外调制。从调制信号的形式来分，光调制又分为模拟调制和数字调制。
4、什么是直接调制？
直接调制是用电信号直接调制光源器件的偏置电流，使光源发出的光功率随信号而变化。光源直接调制的优点是简单、经济、容易实现，但调制速率受载流子寿命及高速率下的性能退化的限制。光纤通信中光源多采用直接调制方式。
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5、什么是外调制？
外调制一般是基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制。外调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统。
6、什么是模拟调制？
模拟调制可分为两类，一类是利用模拟基带信号直接对光源进行调制；另一类采用连续或脉冲的射频波作副载波，模拟基带信号先对它进行调制，再用该已调制的副载波去调制光载波。由于模拟调制的调制速率较低，均使用直接调制方式。
7、什么是数字调制？
数字调制主要指PCM脉码调制。先将连续的模拟信号进行抽样、量化、编码，转化成一组二进制脉冲代码，对光信号进行通断调制。 数字调制也可使用直接调制和外调制。
8、在光接收机中，线性通道指的是什么？
由光电检测器、前置放大器、主放大器和均衡器构成的这部分电路，称为线性通道。在光接收机中，线性通道主要完成对信号的线性放大，以满足判决电平的要求。
9、光接收机灵敏度指的是什么？
光接收机的灵敏度是指满足给定信噪比指标的条件下，光接收机所需要的最小接收光功率。
10、光接收机的主要质量指标是灵敏度，影响灵敏度的主要因素是什么？
第七章 光纤通信系统 习题
1、什么是光纤通信系统？
简单的说就是光电转换。对端传输设备把电信号转为光信号通过光纤传送到目的地，本端传输设备再把光信号转换为电信号。
2、光纤通信系统由哪几个部分组成？
光纤通信系统由光发信机、光收信机、光中继器、光纤连接器及耦合器的无源器件等五个部分组成。
3、在光纤通信系统中，中继器的作用是什么？
中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
4、画出基带模拟视频信号光纤传输系统构成框图。
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5、画出数字电视光纤传输系统组成框图。
6、画出波分复用光纤通信系统组成框图。
光源ch1ch2光检测器1λλλλ1ch11λ2λN2WDM光纤DWDMλch22chNλNλchNN
7、简述波分复用光纤通信系统的工作原理。
波分复用(WDM)是指在一根光纤上， 同时传输波长不同的多个光载波信号，而每一个光载波可以通过频分复用(FDM)或时分复用(TDM)方式，各自载荷多路模拟信号或多路数字信号。
波分复用光纤通信系统组成如图所示，N个光发射机分别发射N个不同波长，经过光波分复用器WDM合到一起，耦合进单根光纤中传输。到接收端，经过具有光波长选择功能的解复用器DWDM，将不同波长的光信号分开，送到N个光接收机接收。
8、画出波分复用双向传输系统组成框图。 9、简述波分复用双向传输系统的工作原理。 光纤传输信号按激光的不同波长分给不同用户
10、简述光纤通信具有巨大的通信容量。
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的20Onm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送，则可以大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。鉴于近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2000年预计可超过40亿美元，2005年可达120亿美元，发展趋势之快令人惊讶。目前全球实际敷设的WDM系统已超过2000个，而实用化系统的最大容量已达160Gb／s（16×10Gb／s），美国朗讯公司宣布年底将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）。实验室的最高水平则已达到2.6THz（132×20Gb／s）。可以认为近两年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一次划时代的里程碑，为全球信息高速公路奠定了坚实的基础。
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