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 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。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 LD3. 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荧光区激光区LED典型输出特性曲线 LD 典型输出特性曲线复习知识点：