《光纤通信》第5章课后习题答案.pdf

1．光放大器包括哪些种类？简述它们的原理和特点。 EDFA有哪些优点？ 答：光放大器包括半导体光放大器、光纤放大器（由可分为非线性光 纤放大器和掺杂光纤放大器） 。 1）半导体光放大器 它是根据半导体激光器的工作原理制成的光放大器。将半导体激光器 两端的反射腔去除，就成为没有反馈的半导体行波放大器。它能适合不同 波长的光放大，缺点是耦合损耗大，增益受偏振影响大，噪声及串扰大。 2 ）光纤放大器 （1）非线性光纤放大器 强光信号在光纤中传输，会与光纤介质作用产生非线性效应，非线性 光纤放大器就是利用这些非线性效应制作而成。 包括受激拉曼放大器 （SRA） 和受激布里渊放大器（ SBA）两种。 （2）掺杂光纤放大器（常见的有掺铒和掺镨光纤放大器） 在泵浦光作用下，掺杂光纤中出现粒子数反转分布，产生受激辐射， 从而使光信号得到放大。 EDFA优点：高增益、宽带宽、低噪声及放大波长正好是在光纤的最低 损耗窗口等。 2．EDFA的泵浦方式有哪些？各有什么优缺点？ 答： EDFA的三种泵浦形式：同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵 浦：信号光和泵浦光经 WDM复用器合在一起同向输入到掺铒光纤中，在掺 铒光纤中同向传输；反向泵浦：信号光和泵浦在掺铒光纤中反向传输；双 向泵浦：在掺铒光纤的两端各有泵浦光相向输入到掺铒光纤中。 同向泵浦增益最低，而反向泵浦比同向泵浦可以提高增益 3dB~5dB。 1 这是因为在输出端的泵浦光比较强可以更多地转化为信号光。而双向泵浦 又比反向泵浦输出信号提高约 3dB，这是因为双向泵浦的泵功率也提高了 3dB。其次，从噪声特性来看， 由于输出功率加大将导致粒子反转数的下降， 因此在未饱和区，同向泵浦式 EDFA 的噪声系数最小，但在饱和区，情况 将发生变化。不管掺铒光纤的长度如何，同向泵浦的噪声系数均较小。最 后，考虑三种泵浦方式的饱和输出特性。同向 EDFA 的饱和输出最小。双 向泵浦 EDFA 的输出功率最大，并且放大器性能与输出信号方向无关，但 耦合损耗较大，并增加了一个泵浦，使成本上升。 3．一个 EDFA功率放大器，波长为 1542nm 的输入信号功率为 2dBm，得到 的输出功率为 P 27 dBm ，求放大器的增益。 out 10 out in 10 out 10 in 解： G= 10log （P /P ）= 10log P -10log P =27-2=25dB 4．简述 FBA与 FRA间的区别。为什么在 FBA 中信号与泵浦光必须反向传 输？ 答： FBA与 FRA间的区别： 1、FRA是同向泵浦， FBA是反向泵浦； 2 、FRA产生的是光学声子， FBR产生的是声学声子， 3 、FRA比 FBA的阈值功率大； 4 、FRA比 FBA的增益带宽大。 在 SBA中，泵浦光在光纤的布里渊散射下，产生低频的斯托克斯光， 方向与泵浦光传播方向相反。如果这个斯托克斯光与信号光同频、同相， 那么信号光得到加强。故要使信号光得到放大，信号光应与泵浦光方向相 反。 5．一个长 250 μm的半导体激光器用做 F-P 放大器，有源区折射率为 4 ， 2 则放大器