2001级七校联合办学光电子班考试试卷

七校联合办学《光纤通信技术》考试试卷（开卷）（2003年12月21日下午2：00）学校专业班级___________________________姓名______________题目123456789合计得分注意事项：1.本试卷共9道题，考试时间为150分钟。2．只对自己的资料开卷，不允许任何交换资料的现象出现。3．计算结果必须有单位。4．计算中如果用到以下常数，可分别取为：普朗克常数：SJ1063.634h基本电荷电量：19106.1eC玻尔兹曼常数：J/K1038.123Bk光速：m/s100.38c1．目前DWDM光纤通信系统中为什么要采用大有效面积非零色散位移光纤？（6分）2.双异质结和条形激光器是半导体激光器发展史上里程碑式的突破，请问这两种结构为什么可以降低激光器阈值电流和提高输出光功率？（8分）3．响应度和响应速度是探测器的两个重要指标，如何在得到高响应度的同时得到高的响应速度是探测器设计一直追求的目标。请问为什么要发展双异质结PIN、SAM-APD、SAGM-APD和SAGCM-APD等几种探测器？（8分）4．如图所示为DWDM光纤通信系统结构示意图，请说明各部分的作用和功能。（8分）5．现有半导体激光器的F-P谐振腔，长度为400m，材料折射率为3.5，谐振腔两端面一端镀有增反射膜，反射率为90％，另一端没有镀膜。现有半导体激光器工作在1550nm附近，要求谐振腔谐振的阈值增益系数小于75cm－1，请问：如何选择半导体材料和组分？谐振腔内部损耗系数应满足什么条件？不考虑谐振腔色散条件下，该激光器输出的频率间隔为多大？写出主模附近可能激射的五个模式的频率？（16分）6．分析如图所示LED的数字调制电路，回答下列问题：（12分）1．利用P-I曲线表示LED的数字调制原理2．若输入信号为100Mb/s的非归零的“1000110011101111”比特序列，请用图表示A和B两点波形和LED发光的波形图。3．若LED功率下降，如何调整R4来维持功率恒定？7．一个1550nm的数字光纤通信系统工作在155Mb/s速率下，等效噪声带宽100MHz。PIN探测器量子效率0.9，忽略暗电流，放大器噪声指数为3dB,前端总电容0.16pF,计算误码率要求为10－12时的接收机灵敏度（单位为dBm）？（12分）8．某量子受限的2.5Gb/s的数字光纤通信系统误码率要求小于10－9，工作波长为1.55m，量子效率为100％，求该接收机的极限灵敏度（用dBm表示）？若将该系统升级成10Gb/s的光通信系统，问极限灵敏度至少要劣化多少dB？（10分）9．某单模光纤通信线路长90km，使用的光纤芯层折射率1.45，相对折射率差为0.3％，截止波长为1m。光纤损耗只与瑞利散射相关。（20分）1.系统工作在1.31m时，当输入功率为2mW时，接收到的功率为－30.5dBm。现要将该系统升级成工作在1.55m窗口。若1.55m的光纤通信系统中接收机要求的最小功率为10W，问最小的入射功率应该为多大（结果以mW为单位）？2.利用光纤中的受激喇曼散射可以实现1.55m窗口的光放大。在泵浦功率为P的条件下，指定信道获得的增益为)/exp(effeffRRAPLgG，其中effL为有效扰动长度，m/W108.013Rg为喇曼增益系数，effA为对应泵浦波长的有效横截面积。泵浦波长为1.45m，被放大信道波长为1.55m。如果将泵浦光加在该系统中进行升级，若要求信号获得的增益刚好弥补线路损耗，问泵浦功率至少为多大？