9．叙述SOA-XGM波长变换的原理。
答：探测波?和泵浦波?经耦合注入到SOA中，SOA对入射光功率存在
sp增益饱和特性：当入射光强增加时，增益变小；当入射光强减小时，增益变大。因此，当受过调制的泵浦波注入SOA时，泵浦波将调制SOA的增益，这个增益又影响探测波的强度变化，使得探测波的强度按泵浦波的强度变化，用带通滤波器取出变换后的?信号，即可实现从?到?的全光波长变换。
sps
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1．光接收机中有哪些噪声？
答：热噪声、散粒噪声和自发辐射噪声。 2．RZ码和NRZ码有什么特点？
答：NRZ（非归零码）：编码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期，0对应无光脉冲。RZ（归零码）：编码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期的一半，0对应无光脉冲。NRZ码的优点是占据频宽窄，只是RZ码的一半；缺点是当出现长连“1”或“0”时，光脉冲没有交替变换，接收时对比特时钟的提取是不利的。RZ码解决了长连“1”的问题，但长连“0”的问题没解决。
3．通信中常用的线路码型有哪些？
答：扰码、mBnB码、插入码和多电平码。
4．光源的外调制都有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？
答：光源的外调制类型有：电折射调制、电吸收MQW调制、M-Z型调制。内调制器简单且廉价，这种调制会引起输出光载波的频率啁啾；外调制器可以有更高的速率工作，并且有较小的信号畸变。
5．假定接收机工作于1550nm，带宽为3GHz，前置放大器噪声系数为4dB，接收机负载为R?100?，温度T?300K，量子效率??1，R?1.55/1.24?1.25A/W，G?1，设计BER?10，即??7，试计算接收机的灵敏度。
?12Lm解：接收机工作于1550nm，则电离系数比为k声系数为
FA(Gm)?kAGm?(1?kA)(2?1)?0.87 GmA?0.7，Gm?1，则散粒噪
热噪声电流方差为
2?re?4kBTFnBe（带数据自己计算） RL接收机灵敏度为
22
PR????re??eBeFA?Gm????（带数据自己计算） R?Gm?x，x?(0,1)，推导)?Gm6．在考虑热噪声和散粒噪声的情况下，设APD的F(GAmAPD的G的最佳值G，此时APD接收机的SNR最大。
optm解：光接收机输出端的信噪比定义为：
（光检测器噪声功率+放大器噪声功率） SNR?光电流信号功率/
光检测器的噪声功率表示为
22?散粒?4eGmFA(Gm)RPRBe
其中F(G)是APD的散粒噪声系数，下标A表示APD的意思，G是APD
Amm的倍增因子（系数），R是相应度，P是灵敏度，B是接收机电带宽。
Re假设放大器的输入阻抗远大于负载电阻R，所以放大器电路的热噪声
L远小于R的热噪声，那么光检测器负载电阻的均方热噪声电流为
L2?RE?4kBTFnBe RLB其中F是放大器的噪声因子（系数），k是波尔兹曼常数，T是温度。
n放大器输入端的信号功率为
22，其中ip2ipGm是信号功率，i是用PIN检
pm测到的信号电流。或把输入放大器的信号功率表示为(G入到PIN的功率。
得到放大器输入端的信噪比为
SNR?(GmRPR)24kT4eGFA(Gm)RPRBe?BFnBeRL2mmRPR)2，其中PR是输
设APD的F(GAx，代入上式得到 )?Gm(GmRPR)2SNR?4kT2x4eGmGmRPRBe?BFnBeRL
要使APD接收机的SNR最大，可以求出一个最佳的G值。通过信噪比对Gmm 23
求导，并使导数为零，解出G的最佳值为
mGopt?2kBTFn?????xeRPRRL??x?2
7．证明：对于OOK直接检测接收机，其误码率公式为
?I?I?BER?Q?10?
??0??1?证明： “0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样，不妨就以“1”码被误判为“0”码为例来计算误码率。“1”码被误判为“0”码的概率为
?I?I?BER?P[01]?Q?1th?
??1?当“0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样时，阈值电流为
Ith??0I1??1I0?0??1
代入上式得到
?I?I?BER?Q?10?
??0??1?10．推导具有光放大器的光接收机的误码率BER?Q?????。 ?2(G?1)PBne??GP证明：当输入为“1”码时，有光输入，光检测器输出的光生电流（均值电流）与入射光功率成正比
I?RGP
1在接收机中，信号与噪声的差动噪声电流方差（“1”码时光生电流方差）为
?12?4R2GPPn?G?1?Be
“0”码时的光生电流I
0“0”码时的光生电流方差为?02?0，代入 ?0，
24
?I?I?BER?Q?10?
??0??1?得到
?GPBER?Q??2(G?1)PBne??? ??
习题七
1．商业级宽带接收机的等效电阻Req?75?。保持发送机和接收机的参数和图7.5的例子相同，在接收机光功率范围内0~－16dBm时计算总载噪比，并画出相应的曲线。类似于7.2.2节的推导，推出其载噪比的极限表达式。证明当Req?75?时，任何接收光功率电平下，热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪声因素。
C0.5(mRGP)2?解：因为是PIN，所以G?1，由得到 22?xNRIN(RP)Beq?2e(IP?ID)GBeq?4kTFtBeq/ReqC0.5(mRP)2? NRIN(RP)2Beq?2e(IP?ID)Beq?4kTFtBeq/Req再由一次光生电流IP?RP，得到
C0.5(mRP)2? NRIN(RP)2Beq?2eRPBeq?2eIDBeq?4kTFtBeq/Req其中P是光检测器接收到的平均光功率。
把参数e?1.6?10?19C，R?0.6A/W，RIN??143dB/Hz，Beq?10MHz，ID?10nA，
k?1.38?10?23J/K，T?290K，Req?75?，Ft?3dB代入上式，就得出C/N随P变化的关系曲
线方程。
当接收机的光功率较低时，系统的噪声主要是前置放大器电路的噪声，于是载噪比为
C0.5(mRP)2? N4kTFtBeq/Req把P?0dBm?1mW代入可以求出其值。
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