哈工大光纤通信答案--第6章答案.doc

第6章答案 1.答： 使用最大是两种类型的光电检测器：PIN光电二极管和雪崩光电二极管。 PIN光电二极管主要应用于短距离、小容量的光纤通信系统； 雪崩光电二极管主要应用于长距离、大容量的光纤通信系统 2.答： 在外加反向电压状态下工作，原因如下： 当PN结加反向电压时，由于外加电场的电压和空间电荷区的自建场的方向相同，使总的势垒增加，于是空间电荷区的载流子基本耗尽，称为耗尽区。当入射光照射到PN结上、且光子能量hv大于半导体材料的禁带宽度Eg时，价带上的电子可以吸收光子而跃迁到导带，结果产生一对电子—空穴对。如果这对电子—空穴对产生于耗尽区内，那么它就在外电场的作用下形成光电流。 4.答： 光入射到光敏面，会在耗尽区和耗尽区附近产生受激吸收现象，从而产生电子空穴对，在外加电场作用下，在闭合电路中产生电流。 6.答： 当光照射到雪崩二极管的光敏面上时，由于受激吸收而在器件内产生出一次电子空穴对。在外加电场作用下，一次电子空穴对运动到高场区，经过反复的碰撞电离过程而形成雪崩倍增现象，从而产生出大量的二次电子空穴对。在外加电场的作用下，一次电子空穴对和二次电子空穴对一起运动到电极。当外部电路闭合时，就会在外部电路中有电流流过，从而完成光电变换过程。 7.答： 响应度 在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为响应度 或响应率 。 量子效率 定义为通过结区的载流子数与入射的光子数之比。 响应度是器件的宏观灵敏特性，量子效率是器件的微观灵敏特性。 这两个参数之间有一个换算公式： 8.答： 主要由体内暗电流和表面暗电流组成。 PINPD的暗电流主要指表面暗电流； APD的暗电流主要指体内暗电流； APD的暗电流要大于PINPD的暗电流； 9.答： 系统具有最大信噪比时对应的倍增因子即是最佳倍增因子。从下面的图形可发现：小于最佳倍增因子时，信号曲线斜率大于噪声曲线斜率，而大于最佳倍增因子后，情况相反。 12.答： 实用的直接功率检测光接收机直接从接收的光信号中恢复调制信号； 前置放大器的主要作用是低噪声接收； 功率放大器的主要作用是将信号幅度放大到适合再生的电信号； 均衡滤波器的作用是低通滤波和消除信号波形间的码间串扰； 再生器的作用是将接收到的信号恢复成标准数字信号； AGC电路的作用是稳定光接收机输出的信号幅度； 高压变换器的作用是为APD提供合适电压，同时调整平均倍增因子， 以便进一步稳定光接收机的输出信号幅度。 13.答： 不同的光纤系统，光接收机指标也不同，但所有系统均有光接收机灵敏度和光接收机动态范围两个指标。 光接收机灵敏度 是指在一定误码率或信噪比 有时还要加上信号波形失真量 条件下光接收机需要接收的最小平均光功率 有时也称为平均最小输入光功率 。 光接收机动态范围 是指在一定误码率或信噪比 有时还要加上信号波形失真量 条件下光接收机允许的光信号平均功率的变化范围。 17.答： 光接收机的灵敏度极限也称为理想光接收机的灵敏度。由于这种光接收机完全是理想的：光电检测器暗电流为零，放大器无噪声，系统的带宽无限大。理想光接收机灵敏度仅受到光检测器量子噪声的影响，所以又称为理想光接收机的量子极限。 18.答： 1 输入和输出信号波形； 2 非理想的均衡滤波； 3 直流光和背景光； 4 判决阈值； 3