2011光纤光学复习题

光纤光学期末复习题

一、选择题

1 有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是错误的？

A、对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式是唯一确定的； B、TE01、TM01和HE21模具有相同的截止频率； C、一个模式都有自己对应的截止频率； D、HE11模是唯一不能截止的模式。

2 光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决定，但光纤中能够激励出的模式与很多因素有关，问光纤中实际能够激励出的模式与下列哪些因素无关：

A、入射光源的光功率； B、入射介质的折射率； C、光的入射角； D、入射点的位置。

3 主模式号为14的模群中所含的精确模式总数为：

A、14；B、26；C、28；D、7

4 通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其主要原因是：

—

A、光纤的弯曲损耗； B、OH吸收损耗； C、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射损耗。 5

线偏振模的模斑为：

A、径向亮斑数为B、径向亮斑数为C、径向亮斑数为

，角向亮斑数为，而且中心为暗； ，角向亮斑数为，而且中心为暗； ，角向亮斑数为

，而且中心为亮；

D、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为亮。

6光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其中不可能消除的因素是：

A、弯曲损耗； B、OH吸收；C、过度金属离子吸收；D、 瑞利散射

7 一光信号在光纤中传播了5000m,功率损耗了15%，该光纤的损耗是

A、0.14dB/km； B、0.71dB/km； C、0.64dB/km； D、0.32dB/km。

8 对于1330nm的单模光纤，当入射光中心波长为1550nm，光谱宽度为10nm时，不可能存在的色散是哪一个？

A、模间色散； B、材料色散； C、波导色散； D、偏振模色散。

9 数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是错误的？

A、NA越大，光纤的收光能力越大； B、NA越大，光纤的收光角越大；

C、NA越大，光源与光纤的耦合效率越高； D、NA越大，多模光纤的模式色散越小。

10 下列光纤的色散，由小到大的排列次序为：

A、多模的GIOF、多模SIOF、单模光纤； B、多模SIOF、多模的GIOF、单模光纤； C、单模光纤、多模的GIOF、多模SIOF； D、多模SIOF、单模光纤、多模的GIOF

11 以下那一种是非零色散位移光纤：

A、G．655光纤； B、G．653光纤；C、G．652光纤； D、G．651光纤。

12 有关光纤中的色散论述错误的是：

A、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降低、传输容量变小； B、色散位移的目的是使零色散波长与最低损耗波长一致；

C、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成为色散补偿光纤；

D、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波导色散和材料色散互相抵消。

13 以下关于自聚焦透镜论述错误的是：

A、0.25节距的GRIN的物方焦点在透镜入射平面上

B、0.25节距的GRIN，同一点离轴入射，出射仍为平行光线

C、0.25节距的GRIN，不同入射点的斜平行线入射，出射位置不同； D、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。

14下列光波长不属于通常所说的光纤的三个传输窗口是：

A、0.85?m； B、1.31?m； C、1.48?m； D、1.55?m。

15 有关G.652光纤，以下命题哪个是错误的：

A、工作在1310nm波长时，损耗是通信容量的主要限制因素； B、工作在1550nm波长时，色散是通信容量的主要限制因素；

C、工作在1550nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素； D、工作在850nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素； 16 标准单模光纤纤芯直径一般为：

A、10?m B、10 nm C、80 ?m D、100 nm 17 关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错误的：

A、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关；

B、对于单模光纤，模场半径的不匹配是光纤损耗主要因素；

C、通过充以折射率匹配液，可大大降低光纤端面间菲涅尔反射损耗； D、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分析计算。 18 有关光纤光栅的命题，哪一个是不对的：

A、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论； B、长周期光纤光栅可应用于OADM中；

C、长周期光纤光栅可用作EDFA的增益均衡； D、Bragg光纤光栅可应用于光纤激光器中。 19 光时域反射仪（OTDR）不能够完成的功能有：

A、光纤端面的判断； B、光纤色散大小的测量； C、光纤断点的判断； D、光纤长度的测量。 20 以下命题哪个是错误的：

A、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的；

B、EDFA与掺铒光纤激光器的工作机理均为受激辐射； C、EDFA的增益与泵浦功率大小有关； D、EDFA的增益与信号光功率大小无关。 二、问答题

1、简述矢量法求解模式场的思路。 2、 什么是简并度？

3、 在渐变型光纤中，子午光线的轨迹形状与哪些因素有关?

4、什么是模式截止？模式截止的条件是什么？什么是单模传输？ 5、简述光纤中包层存在的必要性。

6、简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。

7、应用已有的《光纤光学》知识，提高光纤通信容量，应如何完善光纤？

8、光纤中的基模能否被截止，为什么？

9、从麦克斯韦方程出发，试分析SIOF光纤中模场的求解过程。 10、试分析SIOF光纤中各种模式的本征值方程的推导过程。

11、什么是光纤中的传输模式？

12、如果光纤的折射率随波长而变，是否一定会产生材料色散？为什么？

13、影响LD与单模光纤耦合效率的主要因素有哪些？ 14、为什么白炽光源与光纤的耦合效率低？ 15、光信号的啁啾是什么意思？

16、如何定义单模光纤的模斑半径？假定光纤的参数（芯半径a、相对折射率差Δ、芯区折射率n1等）为已知，那么随着归一化频率V的增加，模斑和弯曲损耗分别是变大还是变小？为什么？模斑尺寸大有什么好处或者坏处？

三、计算题

1、一光信号在光纤中传播了5000m，功率损耗了85%，该光纤的损耗为多少

dB/km？ 2、某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=0.85μm的光激励时，试求： （1）包层折射率n2=？

（2）光纤的数值孔径NA=？

123、试证明折射率双曲正割分布光纤可近似为最佳折射率分布n(r)?n(0)(1?Ar)。其中，

2n(r)?n(0)sech(Ar)，式中A?2?为聚焦参数。 a4、已知一阶跃折射率光纤，n1＝1.48，Δ＝0.002，a=8μm ，当光波长分别为 ① λ0=1.55 μm；②λ0=1.30 μm ； ③λ0=0.85 μm时，求光纤中传输哪些导模? 5、已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。光纤放置在空气中，求数值孔径。

6、当只考虑最低阶色散时，长度为L的单模光纤的频率响应函数为

iT22H(?)?ex?p(?2L?，假定在光纤输入端，输入一个高斯型脉冲)f0(t)?exp(?2)，

22T0假定T0?30ps，L?90km，在脉冲中心频率上，光纤的群速度色散?2?20ps2/km，试计算输出脉冲功率最大值1/e点的脉冲半宽度？【提示：高斯脉冲的傅里叶变换为

1?2exp(??t)?exp(?2)】

4a2a227、有一卷大约几十公里长的光纤需要测量其长度，现有一段100米可以测试的

光纤与需测量的光纤具有相同的参数，试设计三种测量方法用以测量光纤长度。

8、某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量。OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度10ns，测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为2μs，已知光纤纤芯折射率n1=1.45，

（1）问此光纤故障点距始端距离有多长？ （2）该OTDR判断故障点的误差为多少？

9、某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=0.85μm的光激励时，试求： （1）光纤的最大数值孔径；（2）光纤的截止波长；（3）基模的模场半径；（4）模式总数。

10、一光信号在光纤中传播了5000m，功率损耗了85%，该光纤的损耗为多少dB/km？（共5分）

11、均匀光纤纤芯折射率n1=1.5，工作波长λ0=1.3μm，芯径2a=10μm，若要保证单模传输，则对相对折射率差Δ有何要求？（共8分）

12、一单模光纤的折射率分布为n(?)?1.5?(??1.3)3,，计算该光纤在??1.55?m时的材料色散系数。

t2?1

)e13、设光纤的时域脉冲响应为h(t)?exp(?，其中均方脉宽。试求其带??20ps22?1?2宽。【提示：高斯函数的傅里叶变换为exp(??t)?exp(?2)】

4a2a2214、利用单模条件估算光波系统中单模光纤的纤芯半径。其中，取λ＝1.2μm，n1=1.45, ?=5

×10-3 ．

?1?iC?T?2?15、假设输入啁啾光脉冲A?0,T??A0exp?????

2??T0????试求（1）传输多长距离脉冲宽度最窄？（2）脉冲

宽度最窄为多少？

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