光纤通信复习资料

1、均匀光纤，若n1=1.50，m30.10，试计算：（1）若=0.0025，为了保证单模传输，其芯半径应取多大？（2）若取a=5m，为了保证单模传输，应取多大？解：（1）由单模传输条件：221222.405aVnn，推导出：22122.4052ann将m30.10，2111.496nnn代入，a=1.815m（2）当a=5m，得22122.4052nna得121nnn=0.0016.3、一阶跃折射率光纤的相对折射率差10.005,1.5n，当波长分别为0.85,1.31,1.55mmm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？解：由单模传输条件：221222.405aVnn22122.4052ann2212120.15nnn。0.851.311.55mmmmmm当时,a2.164当时,a3.345当时,a3.9755、假设一阶跃折射率光纤，其参数a＝6µm，Δ＝0.002，n1＝1.5，当光波长λ分别为1.55µm、1.3µm和0.85µm时，求光纤中可以传输哪些导模？22121002222.3072.405aaVnnn所以，光纤中导模只有HE11模；22121002222.75aaVnnn因为2.405V=2.753.832，所以光纤中的导模只有HE11、TE01，TM01，HE21模；22121002224.21aaVnnn因为3.832V=4.215，所以光纤中的导模只有HE01，TE01，TM01，HE21，EH11，HE31，HE12模。2.一阶跃折射率光纤，其纤芯半径a=25µm，折射率n1=1.5，相对折射率差Δ=1%，长度L=1km。求：（1）光纤的NA；（2）子午光纤的最大时延差；（3）若将光纤的包层和涂敷去掉，求裸光纤的NA和最大时延差。解：（1）2212120.212NAnnn（2）max150nLnsc（3）依题，有n1=1.50，n2=1.0，所以22120.5NAnnmax261()1.25102LNAsnc4、已知某光纤参数：4.0,0.003,aum纤芯折射率n1=1.48。试问此光纤能否传输波长1.31um的TE01和TM01的模？如要使TE01、TM01模能够传输，光波长应做怎样的调整？解：012Vkna，可得1222.2Vna而TE01和EM01模的归一化截止频率Vc=2.405，显然V2.405，故不能传输波长为1.31um的TE01和TM01模。对于TE01和TM01模，其截止波长为1221.20ccnaumV即入射光波长应小于1,20um时，才能传播。例2：已知Si-PIN光电二极管的耗尽区宽度为40um，InGaAs-PIN光电二极管的耗尽区宽度为4um，两者的光生载流子漂移速度为105m/s，结电容为1pF，负载电阻为100Ω。求：这两种光电二极管的带宽各是多少？解：例题3Si-PIN光电二极管具有直径为0.4mm的光敏面，当波长700nm的红光以强度0.1mW/cm2入射时，产生56.6nA的光电流。求该光电二极管的响应度和量子效率。解：因入射光强I=0.1mW/cm2，所以入射光功率为响应度：量子效率：例题4PIN光电二极管的分布电容是5pF，由电子-空穴渡越时间限制的上升时间是2ns，计算3dB带宽和不会显著增加上升时间的最大负载电阻。解：由光生电子-空穴对渡越时间限制的3dB带宽是为了不使RC上升时间显著影响系统的上升时间，由负载电阻决定的RC上升时间应小于渡越时间的四分之一，所以有因此，允许的最大负载电阻RL是46Ω。例题5InGaAsAPD没有倍增时（G=1），波长1.55m处的量子效率为60%，当反向偏置时的倍增系数是12，假如入射功率为20nW，光生电流是多少？当倍增系数是12时，响应度又是多少？解：由量子效率决定的响应度为假设没有倍增时的光电流是Ip0，入射光功率Pin时，根据响应度的定义可以得到初生光生电流当有倍增时的光电流：倍增时的响应度：