光纤通信原理与系统第六章习题解析
本文旨在帮助学习光纤通信原理与系统的同学，解析张明德教材第六章的课后习题。本章主要介绍了光纤放大器的基本原理、分类、性能指标和应用，以及波分复用技术的基本概念、类型、特点和发展趋势。
6.1 什么是光纤放大器？它有哪些优点？
光纤放大器是一种利用稀土离子掺杂的光纤作为增益介质，通过泵浦光激发稀土离子，使其产生受激辐射，从而对信号光进行放大的器件。它有以下优点：
1.增益高，可达几十dB；
2.带宽宽，可覆盖多个通信窗口；
3.噪声低，可提高信噪比；
4.兼容性好，可与各种光纤和波分复用系统配合使用；
5.结构简单，可集成化和模块化。
6.2 光纤放大器有哪些分类？各自的特点是什么？
根据掺杂的稀土离子种类和工作波段，光纤放大器可分为以下几类：
1.掺铒光纤放大器（EDFA），工作在1550nm附近的C波段和L波段，是目前最广泛使用的光纤放大器；
2.掺铥光纤放大器（TDFA），工作在1470nm~1510nm的S波段，可与EDFA形成级联放大系统；
3.掺镱光纤放大器（YDFA），工作在980nm~1060nm的Y波段，主要用于高功率激光和传感器领域；
4.掺铕光纤放大器（EDFA），工作在1300nm附近的O波段，主要用于短距离通信和局域网；
5.掺铯光纤放大器（PDFA），工作在1310nm~1380nm的E波段，主要用于长距离通信和海底电缆。
6.3 光纤放大器的性能指标有哪些？如何评价？
光纤放大器的性能指标主要有以下几个：
1.增益：指信号光经过放大器后的输出功率与输入功率之比，单位为dB。增益越高，表明放大效果越好；
2.带宽：指放大器能够有效放大的信号光频率范围，单位为nm或GHz。带宽越宽，表明放大器能够支持更多的信道数和更高的数据速率；
3.噪声系数：指信号光经过放大器后的信噪比与输入信噪比之比的倒数，单位为dB。噪声系数越低，表明放大器对信号光的损耗越小；
4.极化相关增益（PDG）：指放大器对不同极化状态的信号光的增益差异，单位为dB。PDG越小，表明放大器对信号光的极化不敏感，有利于保持信号质量；
5.输出功率饱和点（Psat）：指放大器输出功率达到最大值时的输入功率，单位为dBm。Psat越高，表明放大器能够输出更高的功率，有利于提高系统传输距离。
6.4 什么是波分复用技术？它有哪些优点？
波分复用技术是一种利用光纤的宽带特性，将多个不同波长的光信号在同一根光纤上同时传输的技术。它有以下优点：
1.提高光纤的频谱利用率，增加系统的通信容量；
2.降低系统的成本，减少光纤和设备的数量；
3.简化系统的结构，减少接口和转换的复杂度；
4.增强系统的灵活性，方便实现动态配置和管理。
6.5 波分复用技术有哪些分类？各自的特点是什么？
根据信号波长的间隔和调制方式，波分复用技术可分为以下几类：
1.密集波分复用（DWDM），指信号波长间隔小于1nm的波分复用技术，通常采用外调制方式，可实现高速高容量的长距离通信；
2.稀疏波分复用（CWDM），指信号波长间隔大于1nm的波分复用技术，通常采用直接调制方式，可实现低成本低功耗的短距离通信；
3.超密集波分复用（UWDM），指信号波长间隔小于0.1nm的波分复用技术，通常采用相干检测方式，可实现超高速超大容量的超长距离通信；
4.正交频分复用（OFDM），指将一个宽带信号分解为多个正交的窄带子载波，并在每个子载波上进行调制和复用的波分复用技术，可实现高效率高兼容性的灵活通信。