第3章练习题(答案)
第三章练习题（答案）
一、填空题
1.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。
2.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。
3.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。
4.激光振荡器必须包括增益介质、激励源和光学谐振腔。
5.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。
6.在半导体激光器P－I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。
7.光电检测器的作用是进行光/电转换，PIN管本质上是外加反向（或负）
偏压的PN结。
8.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。
9.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、光开关等。
10.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。
11.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
1.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、光放大器。
2.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
3.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。
4.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。
5.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。
6.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会( C)
A.逐渐减少
B.保持不变
C.逐渐增大
D.先逐渐增大后逐渐减少
7.为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？（B）
A．光耦合器 B．光隔离器 C．光衰减器 D．光纤活动连接器
8.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。
9.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合路的器件；
D 不同波长的光功率进行分路的器件。
10.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。
11.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。
12.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
1.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。( × )
2.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。
( × )
3.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。（×）
4.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。( × )
四、问答题
1.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）。
2.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。
3.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。
4.什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。
5.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，需要采用自动温度控制电路（ATC）和自动功率控制电路（AGC）抑制温度对它的影响。
6.什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。
7.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）。
8.什么是掺铒光纤？（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。
9.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。
10.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。
11.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
1.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 LD典型输出特性曲线复习知识点：