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1、第三章练习题（答案）一、填空题常用光源LD是以受激辐射为基础发相干（激）光，LED以自发辐射为基础发非相干（荧）光。光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：受激吸收，自发辐射，受激辐射；产生 激光的最主要过程是：受激辐射。激光器由工作物质、激励源（泵浦源）和光学谐振腔三部分组成。 激光振荡器必须包括增益介质、激励源和光学谐振腔。LD 的 P-I 特性具有阈值特性，其阈值电流随温度升高而升高，当其增大至原来的1.5倍时，LD寿命告终。在半导体激光器 PI 曲线中，工作电流小于阈值电流的范围对应于荧光区，工作电流大于 阈值电流的范围对应于激光。光电检测器的作用是进行光 /电转换，PIN管本质
2、上是外加反向（或负）偏压的PN结。常用的导体光电检测器主要有PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）两种，基本原理是通过受激吸收（光电效应）过程实现光电转换。无源器件主要有光纤连接器、光耦合器、光隔离器、光波分复用器、和光波长转换器、光开 光纤连接器的主要性能指标有插入损耗（介入损耗） 、回波损耗、互换性、插拔寿命、重复 性、稳定性等。表示光纤耦合器性能指标的参数有隔离度、插入损耗和分光比等。二、选择题 光纤通信系统中使用的光器件主要有： （ D ）A激光器、发光二极管；B分布反馈激光器、PIN光电二极管；C 半导体激光器、光检测器、分布反馈激光器；D 光源、光检测器、光放大
3、器。光纤通信系统中常用的光检测器主要有： （ B ）A.激光器、发光二极管B. PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管C.分布反馈激光器、PIN光电二极管D. PIN光电二极管、半导体激光器LD光源的作用是： （ B ）A 产生输入光波信号；B 将电信号电流变换为光信号功率，即实现电 -光转换；C 产生输入光功率；D 光波对电信号进行调制，使其载荷信息在光纤中传输。发光二极管LED产生的光：（A ）A 是荧光而不是激光；B 是激光而不是荧光；C 是自然光而不是激光；D 是相干光而不是荧光。光电二极管是： （ D ）A 将接收的光功率全部转换为电功率，即满足能量守恒定律；B 将接收的光信号功率转
4、换为倍增电流，即实现信号的放大；C 将接收的光功率一部分转换为电功率，一部分转换为热量；D 将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换。随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会 （ C ）D.先逐渐增大后逐渐减少B ）A.逐渐减少B.保持不变C逐渐增大为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？（A.光耦合器B.光隔离器C.光衰减器D.光纤活动连接器光纤的连接分为： （ C ）A 固定连接和永久性连接；B 固定连接和熔连接；C 固定连接和活动连接；D 粘连接和熔连接。光纤耦合器是实现： （B）A 不同波长的光功率进行合路的器件；B 光信号分路 / 合路的功能器件；C 同一波长的光功率进行
5、合路的器件；D 不同波长的光功率进行分路的器件。下面说法正确的是： （C）A 光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件；B 光隔离器是一种不同光信号通过的无源光器件；C 光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件；D 光隔离器是一种不允许单向光通过的无源光器件。光分波器是： （ B ）A 将从一根光纤传输来的同波长的光信号，按不同光波长分开；B 将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开；C 将从一根光纤传输来的一路光信号，分成多路光信号；D 将从一根光纤传输来的一个光波信号，分成多个光波信号。在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是：（B ）（见P81倒数1段）A 与入
6、射光叠加产生光的放大；B 产生粒子数反转；C 作为增益介质，对光信号进行放大；D 实现受激辐射放大。三、判断题 半导体激光器和发光二极管的作用是完成电光转换，其本质上是外加反向偏压的PN 结。（x ）光电检测器的作用是完成光电转换，PIN管本质上是外加正向偏压的 PN结。（X ）LED 的 P-I 特性呈线性，故无论用模拟信号和数字信号对其进行调制均不需要加偏置电流。（ x ）温度特性反映 LD 的 P-I 特性与温度之间的关系。温度升高，阈值电流变大，若温度升高时 注入电流不变，则输出光功率不变。 （ x ）四、问答题 光纤通信系统中常用的光源主要有几种？常用的光检测器主要有几种？ 答：光纤
7、通信系统中常用的光源主要有半导体激光器（LD）和半导体发光二级管（LED）。常用的光检测器主要有 PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）。 半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是什么？ 答：半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是： 发光二级管没有光学谐振腔， 不能形 成激光。发光二级管的发光仅限于自发辐射， 所发出的是荧光，是非相干光，由于不是激光 震荡，所以没有阈值。半导体光电检测器是利用什么原理实现光 -电的转换？ 答：半导体光电检测器是利用半导体材料的光电效应原理实现光-电的转换的。什么是粒子数反转分布？答：（详细）如设半导体低能级上的粒子密度为N1，高能级上
8、的粒子密度为N2,在正常状态下，N1 N2，总是受激吸收大于受激辐射。即在热平衡条件下，物质不可能有光的放 大作用。要想物质产生光的放大，就必须使受激辐射大于受激吸收，即使N2 N1 （高能级上的电子数多于低能级上的电子数） ，这种粒子数的反常态分布称为粒子（电子）数反转分布。（简略） 使半导体出现高能级上的电子数多于低能级上的电子数， 这种粒子数的反常态分布 称为粒子（电子）数反转分布。温度对 LD 有什麽样的影响？采用什麽方法可以抑制温度对它的影响？答：LD的阈值电流和输出光功率随温度而变化。温度升高，阈值电流增加，如果注入的电 流保持不变，则发光功率降低。为了保证输出光功率稳定， 需要采
9、用自动温度控制电路 （ATQ和自动功率控制电路 （AGC 抑制温度对它的影响。什么是光合波器和光分波器？答：光合波器 （也叫光波分复用器） 的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在 一起， 输入到一根光纤； 分波器 （也叫解复用器） 的功能是把一根光纤输出的多个不同波长 的光信号，分配给不同的接收机。光纤耦合器的功能是什么？ 答：光纤耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合） 。什么是掺铒光纤？（ P80） 答：在光纤纤芯中注入稀土元素铒形成的特殊光纤， 它在泵浦光源作用下可直接对某一种波 长的光信号进行放大。在掺铒光纤放大器中，泵浦光源的作用是什么？ 答：在掺铒光纤放大器中， 泵浦光源的作用是使得工作物质处于粒子数反转分布，具有了光放大作用。掺铒光纤放大器由几部分组成？ 答：掺铒光纤放大器主要由残儿光纤、泵浦光源、 光耦合器、 光隔离器及光滤波器等部分组 成。EDFA有三种基本的应用方式，分别是什么？答：EDFA有三种基本的应用是前置放大器、功率放大器和线路放大器。五、综合题分别画出半导体发光二极管 （LED和半导体激光器（LD）的典型输出特性曲线，并在 LD的曲线 上标出阈值电流点及荧光区和激光区的范围。解：LED和LD的典型输出特性曲线分别如下LED典型输出特性曲线复习知识点：LD 典型输出特性曲线
