光纤光学课后答案

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

光纤光学往年试题及参

考答案

aae0c1a15d0e7cd184254b35eefdc8d377ee14f6work Information Technology Company.2020YEAR

光纤光学（往年考题仅供参考）

填空：

三个载波波长

0.85um多模光纤LED光源

1.31um单多并存 LD

1.55um单模掺铒激光器

单，多模光纤区别

单模光纤传输一种模式，纤芯直径小，芯皮折射率差小；

多模光纤传输多种模式，纤芯直径大，芯皮折射率差大单根光纤结构

纤芯、包层、保护层

完美条件下光纤材料损耗下限由哪两部分组成

瑞利散射和本征吸收

波长色散由什么叠加，与什么成正比

是波导色散和材料色散的叠加，与光源谱宽成正比光纤与光源耦合的两者匹配参量

光纤：芯径，数值孔径，截止波长，偏振特性

光源：发光面积，光束发散角，光谱特性，输出功率，偏振特性光纤固定连接技术三环节

2

1.端面的制备；

2.光纤的对准调节；

3.光纤接头固定

光纤隔离器与相位调制器运用的效应

光纤隔离器：法拉第效应；

相位调制器：kerr效应

掺杂光纤激光器掺杂元素对应波长

Nd：0.9um，1.06um，1.35um

Er： 1.55um

其中0.9um和1.55um为三能级系统，1.06um和1.35um为四能级系统

多模

一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题1.5分，共30分）

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

一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题1.5分，共30分）

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

一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题1.5分，共30分）

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

1.1

1、什么是光纤通信?

2、光纤通信的优点有哪些?

3、光纤通信的各发展阶段的特征是什么?

4、光通信系统工作波长为0.88mm,1.3mm和1.55mm，计算载波频率及单个光子能量。 5、假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55m m的光载波上能传输多少64kb/s的话路？ 1.2

1、光纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分的作用。 2、光纤通信的三个窗口指什么？ 3、光纤通信中对光源的要求是什么？ 4、光纤通信中对检测器的要求是什么？ 1.4

1、10mW的1310nm激光,其发送光功率为多少dBm?

2、某光纤损耗为10dB,计算光通过光纤后，功率减小多少?

3、0.8mm的光波以1mW的光功率入射到探测器，则探测器每秒接收的光子数是多少？ 4、设光纤的损耗为0.2dB/km,计算光功率下降一个数量级所对应的传输距离。如果光功率以exp(-aL)规律下降，计算a（in cm-1).

5、设有1.55mm的数字通信系统工作于1Gb/s,探测器接收的平均功率为(-40dBm).假设比特流中的1和0比特数相等，计算每个比特中的光子数。

6、画出比特率为2.5Gb/s的数字非归零（NRZ）比特流（

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

说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略。

第一章

1.光纤通信优点

宽带宽，低损耗，保密性好，易铺设

2.光纤

介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向没有辐射泄漏），纵向实现长距离传输。 基本结构：纤芯、包层、套塑层

光波导：约束光波传输的媒介 导波光：受到约束的光波 光波导三要素： “芯 / 包”结构

凸形折射率分布，n1>n2 低传输损耗

3.光纤分类

通信用 和非通信用

4. 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤； 多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。

5. 如何改善光纤的传输特性：减少OH- ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布，降低非线性

6.光纤制备工艺

预制棒：MCVD OVD VAD PCVD 之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺。

第二章 1.理论根基 2.

2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点： ①无传导电流； ②无自由电荷； ③线性各向同性

3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x,y)和H(x,y)切向分量要连续,D与B的法向分量连续：

4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲。

1.8. 透镜表面通常镀一层如 MgF2（n=1.38）一类的透明物质薄膜，目的是利用干涉来

降低玻璃表面的反射．为了使透镜在可见光谱的中心波长（550nm）处产生极小的反射,则镀 层必须有多厚?

解：因为n1

???2dncosi2?(2j?1)，(j=0、1、2…)产生干涉相消，此时透射光最强。

2?依题意可知，i2=0，j=0。由??2dncosi2?(2j?1)得

2?550?10?9?5d?(2j?1)?(2?0?1)?10cm o4n2cosi24?1.38?cos0Or

光程差??2dn2?n1sin2i1透射光最强。

依题意可知，i1=0，j=0。由??2dn2?n1sin2i1?(2j?1)d?(2j?1)22??(2j?1)，(j=0、1、2…)产生干涉相消，此时22??2得

?4n2?n1sin2i124?1.382?12sin20?61.11 波长为400-760nm的可见光正射在一块厚度为1.2×10m，折射率为1.5玻璃片上，试

问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最强。

解：由于是正入射，故i1=0，依题意可知，该干涉为等倾干涉，上下两表面反射光的光程差为

?(2?0?1)550?10?9?10?5cm

???2j