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光线通信(刘增基,第二版)部分问答题答案

1.2光纤通信系统有几部分组成?简述各部分作用?

答光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。发射机又分为电发射机和光发射机。相应地,接收机也分为光接收机和电接收机。电发射机的作又分为电发射机和光发射机。电发射机的作用是将信(息)源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号,包括多路复接、码型变换等,光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号,并用藕合技术把光信号最大限度地注人光纤线路.光发射机由光源、驱动器、调制器组成,光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本取决于光源的特性;光源的输出是光的载波信号,调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数(如光的强度).光纤线路把来自于光发射机的光信,能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机.光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体,接失和连接器是不可缺少的器件.光接收机把从光线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号.光接收机的功能主要由光检测器完成,光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大,二是完成与电发射机换,包括码型反变换和多路分接等。

2.5光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展?

答长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。(1)单模光纤没有模式色散,不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度.

( 2 )由光纤损耗和波长的关系曲线知,随着波长的增大,损耗呈下降趋势,且在1.31μm 和1 . 55μm 处色散很小,故目前长距离光纤通信一般工作在1 . 55μm.

2.6光纤色散产生的原因及其危害是什么?

答光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。光纤色散对光纤传输系统的危害有:若信号是模拟调制的,色散将限制带;是数字脉冲,色散将使脉冲展宽,限制系统传输速率(容量)

2.7光纤损耗产生的原因及其危害是什么?

答光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的。散射损耗主要由材料微观密度密度不均匀引起的瑞利胜射和光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制.大损耗不利于长距离光纤通信。

3.4比较半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)的异同

答:LD和LED的不同之处:

工作原理不同,LD发射的是受激辐射光,LED发射的是自发辐射光,LED不需要光学谐振腔,而LD需要,和LD相比,LED输出光功率较小,光谱较宽,调制频率较低。但发光二极管性能稳定,寿命长,输出功率线性范围宽,而且制造工艺简单,价格低廉。所以,LED的主要应用场合是小容量短距离通信系统,而LD主要应用于长距离大容量通信系统。LD和LED的相同之处:使用的半导体材料相同,结构相似,LED和LD大多采用双异质结结构,把有源层夹在P型和N 型限制层中间。

3.19光与物质间的互作用过程有哪些?

答:光与物质之间的三种互相作用包括受激吸收,自发辐射,受激辐射。(1)受激吸收。在正常状态下,电子处于低能级E1,在入射光的作用下,它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上,这种跃迁成为受激吸收

(2)自发辐射。在高能级的E2上的电子是不稳定的,即使没有外界的作用,也会自动跃迁到低能级E1上与空穴复合,设防的能量转换成光子辐射出