光纤光学练习题

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光纤光学试题-期中

光纤光学试题-期中

一、选择题

1 下面关于光纤分类的描述错误的是:()

A、按传输的偏振特性分类可以分为非保偏光纤和保偏光纤;

B、按光纤材料分类可分为石英、塑料和红外光纤;

C、按光纤折射率分布分类可以分为单模光纤和多模光纤

D、按光纤用途分类可分为普通光纤和特种光纤。

2 光纤中关于模式论述正确的是:()

A、光纤中存在TEM、TE、TM以及混杂模;

B、不同模式对应的光波频率不一样

c、不同的模式可有相同的本征值;

d、光纤单模传输条件是Vc<2.405;

3 下列说法正确的是:()

A、若光纤的截止波长1350

c nm

λ=,则波长为1310nm的光可以在光纤中实现单模传输。

B、SIOF中基模截止时对应的归一化频率为2.405;

C、光纤的芯径增大光纤支持的模式数增多

D、光纤中传输的模式之间具有正交性

4 下列说法正确的是:()

A、每个

lm

LP模都具有四重简并;

B、V=4时SIOF中传输的导模总数是8 ;

C、

0m

LP模的中心一定为亮斑;

D、偏斜光线的数值孔径小于子午光线;

5 下面关于光线传输理论正确的是:()

A、倾斜光线行进中始终不会与纤轴相交;

B、阶跃折射率光纤可用于传输图像;

C、GIOF的传输带宽小于SIOF;

D、存在一种折射率分布能够使得各种不同的光线都能会聚起来

6 下面关于GIOF的描述错误的是:()

A、GIOF光纤端面不同的位置数值孔径不同,纤轴处数值孔径最大;

B、GIOF中导模对应分立的本征值,辐射模对应连续的本征值;

C、GIOF中只有平方率分布的光纤的光场具有解析解;

D、GIOF中折射率不同会导致光场的振幅与相位剧烈变化;

光纤光学自测题Word版

光纤光学自测题Word版

试题中所用常数取:已知c=3×108m/s

一.选择题(从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案,并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者,该题不得分。每小题2分,共16分)

1.光纤通信的三个工作窗口中,对于常规光纤,最低损耗窗口是______

A 0.85μm

B 1.31μm

C 1.40μm D

1.55μm

2.常规单模光纤的三个工作窗口是_______

A 0.85μm

B 1.31μm

C 1.40μm

D 1.55μm

3.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

4.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益越高

D NA越大,多模光纤的模式色散越小

5.有关光纤的色散曲线,下列哪一个命题是错误的______

A 一个模式都有自己对应的截止频率

B 光纤归一化频率V越大,光纤中存在的模式越少

C HE11模是唯一不能截止的模式

D 紧邻HE11模的高阶模是TE01、TM01、HE21模

6.单模光纤不存在以下哪几种色散?______

A 模式色散

B 材料色散

C 波导色散

D 偏振模色散

7.谱宽为4nm的光脉冲,在某单模光纤中传输50km后,脉冲在时域上展宽3000ps,该光纤总色散系数为多少?______

A 60ps/nm. km dBm

B 15 ps/nm. km

C 750 ps/nm. km

光学复习题答案

光学复习题答案

光学复习题答案

一、选择题

1. 光的波长范围是多少?

- A. 10^-10 米

- B. 10^-7 米

- C. 10^-4 米

- D. 10^1 米

答案:B

2. 光的折射定律是什么?

- A. 光速不变定律

- B. 光的传播方向不变定律

- C. 入射角与折射角成正比

- D. 入射角与折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比答案:D

3. 什么是全反射?

答案:当光从折射率较高的介质射向折射率较低的介质时,如果入射角大于临界角,光将完全反射回高折射率介质,不会穿透到低折射率介质中。

二、填空题

1. 光的三原色是红、绿、____。

答案:蓝

2. 光的干涉现象是指两个或两个以上的相干光波在空间相遇时,光强

分布出现______的现象。

答案:增强或减弱

3. 光纤通信是利用光在______中传播的特性来传输信息。

答案:光纤

三、简答题

1. 描述光的偏振现象。

答案:光的偏振是指光波振动方向的有序排列。在自然光中,光波

的振动方向在垂直于传播方向的平面内是随机分布的。当光通过偏振

器或反射、折射等过程时,光波的振动方向可以被限制在特定的方向上,形成偏振光。

2. 解释什么是激光以及它的应用。

答案:激光是受激发射放大的光,它具有高度的单色性、相干性和

方向性。激光的应用非常广泛,包括激光切割、激光焊接、激光测距、医学治疗、光纤通信等。

四、计算题

1. 已知某介质的折射率为1.5,计算光在该介质中的传播速度。

答案:光在真空中的传播速度是 \( c = 3 \times 10^8 \) 米/秒。根据折射率公式 \( v = \frac{c}{n} \),其中 \( n \) 是折射率,

光纤光学往年试题及参考答案

光纤光学往年试题及参考答案

光纤光学(往年考题仅供参考)

填空:

三个载波波长

多模光纤LED光源

单多并存LD

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

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:,,

Er:

其中和为三能级系统,和为四能级系统

多模光纤连接损耗

轴偏离(横向)

两光纤端面之间的间隙(纵向)

两光纤轴之间的倾斜(角向偏移)

光纤端面不完整性(弯曲和倾斜)

光纤种类不同(芯径和折射率不同)

光纤光栅概念

光纤光栅是利用光纤材料的光敏性,在纤芯内形成空间相位光栅,器作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜

名词解释:

基模模场半径

基模场振幅衰减到最大值1/e 处场分布半宽度

光孤子

满足光纤非线性薛定谔方程的一种孤立波解,这种解表示光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度和速度都不变

光纤的损耗

光纤损耗大致分为具有的固有损耗和光纤制造后由使用条件造成的附加损耗。 具体来说,固有损耗指因光纤制造和光纤材料引起的光纤传输损耗;附加损耗包括光纤使用过程中的弯曲,以及构成光纤系统时因光纤耦合而产生的损耗。

《光纤通信》计算、综合、分析练习题

《光纤通信》计算、综合、分析练习题

《光纤通信》计算、综合、分析练习题

计算、综合、分析题练习

1. 一阶跃折射率光纤,纤芯折射率n1=1.5,相对折射率差

∆,工作波长为1310nm,试计算:

=

1

%

(1) 为了保证单模传输,其芯径应取多大?

(2) 若取芯径m

=,求其数值孔径及其模式数。

5

2. 设PIN光电二极管的量子效率为75%,渡越时间为10ps。问:

(1) 计算该检测器的3dB带宽;

(2) 计算在1.3um和1.55um波长时的响应度,并说明为什

么在1.55um处光电二极管比较灵敏。

3.已知阶跃型光纤的n1=1.5,△=0.5%,工作波长λ=1.31μ

m光纤中的导模M=2求:

(1) 光纤的数值孔径NA。(2分)

(2) 全反射临界角θc。(3分)

(3) 光纤的纤芯半径a。(5分)

4. 一个GaAsPIN光电二极管平均每两个入射光子,产生一个电子-空穴对,假设所有的电子都被接收。

(1) 计算该器件的量子效率;

(2) 设在1.31um波段接收功率是10-7W,计算平均输出光生电流。

(3) 计算这个光电铒极管的长波长截止点λc(超过此波长

光电二极管将不工作)。

5. 某SI型光纤,光纤的芯径d=2a为100μm,折射率

n1=1.458,包层的折射率n2=1.450,在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。

(1)计算该光纤的V参数;

(2)估算在该光纤内传输的模式数量;

(3)计算该光纤的数值孔径;

(4)计算该光纤单模工作的波长。

6. 有一GaAlAs半导体激光器,其谐振腔长为300m

,材料折射率n=3.0,两端的解理面的反射率为0.35。

光纤光学书后部分习题解答

光纤光学书后部分习题解答

光纤光学课后作业题参考答案

第一章

1-1

00sin NA n ϕ=

0ϕ——孔径角表示光纤集光能力的大小

当光纤与光源耦合时,表示耦合效率的大小,只决定于折射率,与几何尺寸无关,NA 越大,偶和效率越大;NA 越大,通信容量降低。

影响因素:光纤弯曲(与纤芯距离有关,距离越近,NA 越大)

光纤端面倾斜(NA 增大)

光纤为圆锥形(小端NA 大)

1-12

对于子午光纤有汇聚作用:折射率平方率分布(表达式)

双曲正割分布(表达式)

对斜光线有汇聚作用: 螺旋光线(表达式)

对表达式的要求:会分辨那个表达式是哪种分布

1-14

模式:波导方程的本征解,它是离散的

特点:稳定性,有序性,叠加性,正交性

1-15

222V U W =+

U 反映导模在纤芯区驻波场模的振荡频率

W 反映导模在包层中的消逝场衰减速度

V 归一化频率

导模的截止:除基模外,其他导模都可能在一个V 值以下不允许存在。

截止条件:0W → ,U V →

远离截止:电磁场能量完全闭锁在纤芯中

远离截止条件:W →∞ ,V →∞ ,U 有限

1-17

结构上:单模光纤纤芯直径小,芯皮折射率差小,多模光纤纤芯直径大,芯皮折射率差大

传输特性上:单模光纤传输一种模式,多模光纤传输多种模式

1-18

纤芯半径a :光纤结构特性

基模模场半径0s :基模场振幅衰减到最大值1/e 处场分布半宽度

必要性:对于多模光纤,传输能量大小用数值孔径来衡量,而对于单模光纤,光有纤芯半径a 还不够,其基模模场

半径0s 必须清楚,其传输能量大小靠0s 来衡量更为准确。

第二章

2-1

多模光纤:多模色散,波导色散,材料色散

光纤考试题

光纤考试题

一、填空题(每小题1分,共10分)

1.光纤按照折射率分类可分为___________和___________ 。

2.单模阶跃光纤的传输条件是___________。

3.光纤色散系数的用___________来表示,它的单位是___________。

4.发光二极管与激光器的主要区别是在其内部没有___________。

5.异质结激光器是通过加异质材料,从而对载流子和___________两个方面进行限制,降

低了阈值电流。

6.在半导体激光器中P—I曲线中,当驱动电流I小于阈值电流I

t

时,激光器发出的是___________。

7.入射到光检测器的光功率为1nW,光波长为1.3μm,每秒到达光检测器的光子数为

___________。

8.光隔离器是___________的器件。

9.在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1—9N列第___________行的区域中。

10. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用

和作___________使用。

二、单项选择题(每小题2分,共10分)

1.光纤相对折射指数差的定义为( )

A.Δ=n

1-n

2

B.Δ=n

2

-n

1

C.Δ=(n2

1-n2

2

)/2n2

1

D.Δ=(n2

1

-n2

2

)/n2

1

2.阶跃型光纤中,某种模式截止时的归一化频率为V

c

,则这种模式形成导模的传输条件为( )

A.V<V

c

B.V>2.405

C.V>V

c

D.V>0

3.随着激光器温度的上升,其输出光功率会( )

A.减少

B.增大

C.保持不变

D.先逐渐增大,后逐渐减少

光学基础习题

光学基础习题

第1章习题

1. 举例说明光传播中几何光学各基本定律的现象和应用。(略)

2. 证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线的方向平行。(略)

3. 光线由水中射向空气,求在界面处发生全反射时的临界角。当光线由玻璃内部射向

空气时,临界角又为多少?(n

水=1.333,n

玻璃

=1.52)(略)

4. 一根没有包外层的光纤折射率为1.3,一束光线以u1为入射角从光纤的一端射入,利用全反射通过光纤,求光线能够通过光纤的最大入射角u1max。实际应用中,为了保护光纤,在光纤的外径处加一包层,设光纤的内芯折射率为1.7,外包层的折射率为1.52,问此时光纤的最大入射角u2max为多少?

解:如图所示,n0sin u= n1sin i1,i1+i2=90°,恰能发生全反射时i2=arcsin(n2/n1

)

u=

(1)没有外包层,即n2=n0=1,u1max=43.6°

(2)有外包层,u2max=35.4°

5. 在上一习题中,若光纤的长度为2m,直径为20μm,设光纤平直,问以最大入射角入射的光线从光纤的另一端射出时,经历了多少次反射?

解:以有外包层时的情况计算,u2max=35.4°,i1=19.9°,l1=27.6μm 2m / (2*27.6μm) = 36231,经历了36231次反射

6. 一个18mm高的物体位于折射球面前180mm处,球面半径r=30mm,n=1,n’=1.52,求像的位置、大小、正倒及虚实状况。

解:如图,可以按近轴光路计算,y=18mm,l=-180mm,r=30mm,n=1,n’=1.52

光纤光学_刘德明_客观题5

光纤光学_刘德明_客观题5

说明试题中所用常数取:已知c=3×108m/s

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分,共10分)

1.下列哪个不是光纤通信的工作窗口______

A 0.85μm

B 1.31μm

C 1.40μm

D 1.55μm

2.与IM-DD系统相比,下列哪个不是相干光通信的优点_______

A 可使用多种调制技术

B 光接收机灵敏度高,中继距离长

C 可充分利用光纤的低损耗波谱,增加通信容量

D 对光载波的相干性要求高

3.发展中的第四代光通信是指_______

A 短波长光通信

B 长波长1.31μm的多模光纤和单模光纤通信系统

C 长波长1.55μm单模光纤通信

D 相干光通信

4.一张普通纸的厚度是0.003cm,与直径为50μm的圆柱光纤比较,前者是后者的________

A 0.06倍

B 0.6倍

C 6倍

D 60倍

5.在光纤通信三个窗口中,对于常规光纤,零色散窗口是______

A 0.85μm

B 1.31μm

C 1.40μm

D 1.55μm

6.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

7.有关光纤的色散曲线,下列哪个命题是错误的______

A 一个模式都有自己对应的截止频率

B 光纤归一化频率越大,光纤中存在的模式越少

C HE11模是唯一不能截止的模式

D 紧邻HE11模的高阶模是TE01、TM01、HE21模

光纤光学总复习 经典习题,做的不仅仅是习题而是教你知识的重点

光纤光学总复习 经典习题,做的不仅仅是习题而是教你知识的重点
33 孙琪真:光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
复习与思考(2)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 子午光线的主要特征是什么? 推导SIOF数值孔径表达式; GIOF的数值孔径有何不同? 为什么GIOF又称为“折射型”光纤? GIOF中光线角向运动有何特点? 分别说明约束光线、隧道光线和折射光线的特点。 分别说明导模、漏模和辐射模的场分布特点。 简述三种光线与三类模式的对应关系。 说明传播常数b有何物理意义。 说明V、U、W的物理意义。 在什么条件下可以唯一确定光纤中的模式?
计算题3
如下图所示为X-型光纤耦合器,工作波长为 1.55mm。若仅由Input1端口注入光功率,从 Output1和Output 2端口输出的分别为注入光功率的 75%和25%。耦合器的耦合系数为:,求:(1)在 上述耦合分光比下,耦合器的最小耦合长度;(2) 若仅从Output1端口注入0dBm光功率,则从Input1 和Input 2端口分别输出多少光功率; (3)假设从Input1注入 0dBm光功率,Input2输 入-3dBm光功率时,分 别从Output1和Output2 输出多少光功率?

重要公式
– 波导场方程、截止与远离截止条件、单模工作 条件、模式数目、归一化工作频率、模群精确 模式数目。
3 孙琪真:光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
光纤性能

光纤光学课后习题答案

光纤光学课后习题答案
The advantages of fiber-optic communications over other types of communications technologies are as follows: a. Higher Carrying Capacity. That is, more information can be carried over fiber optic systems. b. Less signal degradation. Information gets lost over distances in any kind of medium. But, fiber
1.8 Solution:
The function of each component: a.
ww
Electronic Transmitter: to convert the original information into electrical form and have it modulated and multiplexed. b. Optical Transmitter: to convert the electrical signal into optical form, that is, the light signal, which can be transmitted over optical fiber. c. Optical Fiber: to transmit the light signal to the destination. d. Optical Receiver: to receive the light signal and turn it back into electrical signal. e. Electrical Receiver: to receive the electrical signal and extract the information and finally present it in a usable form.

光纤光学模拟题

光纤光学模拟题

课程名称光纤光学专业班级光信科0401-03

I.Concepts(30%)

1.The wavelength (or frequency) of Rayleigh scattering of atoms is (2 points) to the wavelength of the incidengt light,and the intensity is (2 points) to that of the incident light。Since the (2 points) wavelength usually dominates over the visible light,the sky looks (1 points)。

paring with silicon fiber,plastic fiber can be classified to and (2 points)type, according to their materials. The advangtages of plastic fibers are , , (3 points);disadvangtages are , (2 points)。

3.Attenuation constant equal to (2 points) with unit of (1 points)。Known the attenuation constant of a glass is 40dB/m,ignoring the reflection loss, there will still be %(2 points)of light power after passing through the glass of 1m thickness。

光纤期末题库——2022年整理

光纤期末题库——2022年整理

复习题

一、选择题

1.光纤的色散最直接的影响是(B)

A、光纤传输损耗

B、光纤传输带宽

C、光纤传输散射

D、光纤传输的光波波长

2.光纤色散越大,则(B)。

A、时延越大

B、时延差越大

C、时延越小

D、时延差越小

3.下列光纤损耗中属于附加损耗是(C)。

A、吸收损耗

B、散射损耗

C、工程造成的弯曲损耗

D、色散损耗

4.激光器要发出激光,输入电流I必需满足(C)

A. I<I th;

B. I<I b;

C. I>I th;

D. I<Is。

5. 受激辐射产生的条件是每个外来光子的能量满足(B)

A. hf = E2-E1;

B. hf≥E2-E1;

C. hf≥E1-E2;

D. hf≤E1-E2 。

6. 激光器的发光机理是(C)。

A. 自发辐射;

B. 自发吸收;

C. 受激辐射;

D. 受激吸收。

7. 在激光器中,光的放大是通过(A )

A.粒子数反转分布的激活物质来实现的B.光学谐振腔来实现的C.泵浦光源来实现的D.外加直流来实现的

8. 目前光纤通信系统采用的LD的结构种类属于(D)

A.F-P腔激光器(法布里—珀罗谐振腔)B.单异质结半导体激光器C.同质结半导体激光器D.双异质结半导体激光器9. DFB激光器与FP激光器相比有(AB)的优点

A.单纵模激光器B.普线窄,动态普线好,线性好

C.普线宽D.纵横模数多

10. 半导体激光二极管(LD)的一个缺点是(B)

A.光谱较宽B.温度特性较差

C.与光纤的耦合效率较低D.平均发光功率较小

11. 随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会(C )

A.逐渐减少

B.保持不变

C.逐渐增大

光纤光学课后习题答案

光纤光学课后习题答案

光纤光学课后习题答案

【篇一:光纤通信课后答案人民邮电出版社】

ass=txt>第一章基本理论

1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么?答:当归一化频率v

小于二阶模lp11归一化截止频率,即0<v<2.40483时,此时管线

中只有一种传输模式,即单模传输。

2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响?答:在光纤通信

系统中,光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一,在很大

程度上决定着传输系统的中继距离;光纤的色散引起传输信号的畸变,使通信质量下降,从而限制了通信容量和通信距离。

3、光纤中有哪几种色散?解释其含义。答:(1)模式色散:在多

模光纤中存在许多传输模式,不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同,到达接收端所用的时间不同,而产生了模式色散。(2)材料色散:由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数,从而使光的传输

速度随波长的变化而变化,由此引起的色散称为材料色散。(3)波

导色散:统一模式的相位常数随波长而变化,即群速度随波长而变化,由此引起的色散称为波导色散。

5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响?答:光纤中的非线

性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用,一方面可引起传输

信号的附加损耗,波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的

移动等,另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。

6、单模光纤有哪几类?答:单模光纤分为四类:非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单

模光纤。

12、光缆由哪几部分组成?答:加强件、缆芯、外护层。

*、光纤优点:巨大带宽(200thz)、传输损耗小、体积小重量轻、

光纤应用习题解第1-7章

光纤应用习题解第1-7章

第一章 光纤光学基础

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。

A :2221212

11

2n n n n n n --D =?

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。 非固有损耗:杂质吸收,波导散射,光纤弯曲等。

6.分析多模光纤中材料色散,模式色散,波导色散各自的产生机理。

A :材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。 波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。 多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。

光纤例题

光纤例题

第一章

例1:设每路声音信道的带宽为4kHz,假设系统带宽是载波的1%,请问载波波长λ为1.06μm的光能运多少声音信道?

解:载波波长λ=1.06μm

载波频率f0=c/ λ=3×108m/s/1.06μm=2.83×1014Hz,

系统带宽B= 1%f0=2.83×1012Hz,

每路声音信道的带宽B1=4kHz,

声音信道数N=B/B1 =2.83×1012/4×103 =7×108路

(7百兆路,7亿)

例2:假定地球上有1010个家庭(亿108 100亿) ,每个家庭有一部电话,如果使用频分复用,在一条线路上同时发送这些电话信号,请问要求的最小带宽B1是多少?若用Fiber传输,一个光波(0.8、1.3、1.5)可以携带这个复用的信号吗?

解:最小带宽B1= 1010×4×103=4×1013HZ

(1)若用λ=0.8μm的光纤传输

其频率f0=c/ λ

=(3×108m/s)/0.8μm

=3.75×1014Hz

因f0=3.75×1014Hz大于B= 4×1013HZ,所以用一个0.8μm的光波可以携带这个复用的信号。

(2)若用λ=1.3μm的光纤传输

其频率f0=c/ λ=(3×108m/s)/1.3μm=2.3×1014Hz

因f0=2.3×1014Hz大于B= 4×1013HZ,所以用一个1.3μm的光波也可以携带这个复用的信号。

(3)若用λ=1.5μm的光纤传输其频率

f0=c/ λ=(3×108m/s)/1.5μm=2.0×1014Hz

因f0=2.0×1014Hz大于B= 4×1013HZ,所以用一个1.5μm的光波也可以携带这个复用的信号。

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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,下列哪一个命题就是错误的?

A、对于结构参数给定的光纤,其中传输的模式就是唯一确定的;

B、TE01、TM01与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模就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,其主要原因就是:

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,角向亮斑数为,而且中心为暗;

B、径向亮斑数为,角向亮斑数为,而且中心为暗;

C、径向亮斑数为,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光纤的损耗就是由许多不同因素造成的,其中不可能消除的因素就是:

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%,该光纤的损耗就是

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,不可能存在的色散就是哪一个?

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就是光纤的一个重要参数,下列哪些命题就是错误的?

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 以下那一种就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就是:

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、色散位移的目的就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与材料色散互相抵消。

13 以下关于自聚焦透镜论述错误的就是:

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就是:

A、0、85μm;

B、1、31μm;

C、1、48μm;

D、1、55μm。

15 有关G、652光纤,以下命题哪个就是错误的:

A、工作在1310nm波长时,损耗就是通信容量的主要限制因素;

B、工作在1550nm波长时,色散就是通信容量的主要限制因素;

C、工作在1550nm波长时,损耗与色散均就是通信容量的主要限制因素;

D、工作在850nm波长时,损耗与色散均就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、10μm

B、10 nm

C、80 μm

D、100 nm

17 关于光纤连接损耗,以下那一种说法就是错误的:

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,模场半径的不匹配就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,哪一个就是不对的:

A、光纤光栅的理论基础就是模式耦合理论;

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 以下命题哪个就是错误的:

A、掺铒光纤激光器中谐振腔就是不可缺少的;

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、简答题(每小题5分,共20分)

1、简述光纤中包层存在的必要性。

答:1、与纤芯共同组成光波导,限制光在纤芯内传输。2、保护纤芯。

2、简述光纤中导模截止与远离截止条件的物理意义。

答:当W趋向0时,场在包层中不衰减,导模转化为辐射模,对应于导模截止。

当W趋向无穷大时,场在包层中不存在,导模场的约束最强,对应于导模远离截止。

3、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?

答:可从降低光纤色散的角度分析。

4、画出偏振无关隔离器的结构图,并简述其工作原理。

答:

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