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《光纤通信》第3章作业答案

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值孔径。发散角越大，耦合效率越；数值孔径越大，耦合效率越。

答案：低，高。

6．激光和光纤的耦合方式有直接耦合和透镜耦合。当发光面积大于纤芯截面积时，用；当发光面积小于纤芯截面积时，用。

答案：透镜耦合，直接耦合。（课本上有误）

7．半导体激光器其光学谐振腔的谐振条件或驻波条件是。

答案：（或）。

8．判断单模激光器的一个重要参数是，即最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。

答案：边模抑制比。

二．判断题

1．电子服从费米能级分布，即在热平衡条件下，占据能级低的概率大，占据能级高的概率小。（）

正确

2．自发辐射的光子方向是随机的，发出非相干光，且不需要外来光场的激励。（）

正确

3．LED与单模光纤的耦合效率低于LD与单模光纤的耦合效率，边发光比面发光LED耦合效率低。（）

错误，边LED比面LED耦合效率高

4．光检测器要产生光电流，入射光波长必须大于截止波长，所以长波长检测器能用于短波长检测。（）

错误。应该小于。

5．设计工作于1.55μm的光检测器同样能用作1.3μm的光检测器，且在长波长灵敏些。（）

正确。因为在一定波长工作的光检测器能工作于更短的波长。

三．选择题

1．对于半导体激光器的结构，下列说法错误的是（）

A．F-P激光器是多模，DFB和DBR激光器是单模激光器

B．光学谐振腔可以是平面腔也可是球面腔

C．要求全反射镜的反射系数，部分镜的反射系数

D．只有当外加正向电流达到某一值时，才会产生激光

答案：C，应该是要求全反射镜的反射系数，部分镜的反射系数

2．对于激光器的温度特性下列说法错误的是（）

A．随温度的升高，阈值电流减小

B．随温度的升高，量子效率减小

C．结发热效应会引起脉冲失真

D．可用环境温度控制法和半导体致冷器进行温度控制

答案：A

3．下列说法错误的是（）

A．PIN吸收一个光子只产生一个电子

B．APD能产生二次电子-空穴对

C．APD吸收一个光子只产生一个电子

D．APD和PIN都是加负偏压

答案：C

三．问答

1．何谓F-P激光器、DFB激光器、DBR激光器？

答：F-P激光器叫法布里-珀罗（Fabry-Perot）激光器，属于多模LD。它是利用有源区晶体的天然解理面构成光学谐振腔（叫法布里-珀罗谐振腔），这种谐振腔属于平行端面反射型。

DFB激光器叫分布反馈（DistributedFeedback）激光器，属于单模LD。DFB激光器的谐振腔不是平行端面反射型，而是沿有源区纵向制成周期性的光栅，通过光栅的每个斜面反射回一部分光（叫布拉格反射作用）来形成谐振腔。

DBR激光器叫分布布拉格反射（DistributedBraggReflector）激光器，属于单模LD。DBR激光器的谐振腔也不是平行端面反射型，而是在有源区两个端面外制成周期性的光栅，通过两个光栅的布拉格反射作用来形成谐振腔。

2．LED与LD发射的光子有什么不同？

答：LED是因自发辐射而发光的，发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽的频率范围的非相干光。LD是因受激发射而发光的，发射的光子同频、同相、同偏振方向，输出相干光。

3．列表说明PIN和APD的结构、工作电压、工作机理之特点。

特点

PIN

APD

结构

薄的p区和n区之间夹入较厚的I区，I区是耗尽区（光子吸收区）

薄的重掺杂p+区和n+区之间夹入较厚的I区和薄的p区，I区是耗尽层区（光子吸收区），区是碰撞电离区（比I区电场大）

工作电压

负偏压（几至几十伏）

负偏压（几十至几百伏）

工作机理

1入射光子在I区受激吸收产生一次电子-空穴对

2一次电子和空穴在I区强电场作用下分别向n区和p区快速漂移形成一次光生电流

1入射光子在I区受激吸收产生一次电子-空穴对

2一次电子和空穴在I区强电场作用下分别向n区和p区快速漂移形成一次光生电流。其中达到p区的一次电子在p区更强电场作用下获得更大加速，碰撞原子产生二次电子-空穴对

3二次电子和空穴继续加速，碰撞原子产生三次电子-空穴对…形成雪崩倍增。

四．计算证明题

1．试证明：长波长光源的谱线宽度要大于短波长光源的谱线宽度。

解：因为，所以，故得到

可见：当（能量变动范围）固定时，则（波长变动范围）与成正比。

2．理论指出，LD的纵模频率间隔，其中是谐振腔内半导体材料的折射率，是谐振腔的长度。若某一GaAs激光二极管的，，，试问该激光器的纵模波长间隔是多少？

解：因为，所以。若和都取绝对值，则