光纤技术与应用思考题080451—20100316
光纤通信复习思考题
复习思考题
第一章概述
1.1 什么是光纤通信？它为何能够成为一种主要的通信方式？
第二章光纤
2.1 光纤的基本结构是怎样的？
2.2 何谓阶跃光纤？何谓渐变光纤？
2.3 何谓多模光纤？何谓单模光纤？
2.4 何谓子午光线和斜射光线？说明子午光线在阶跃光纤和渐变光纤纤芯内传光路线的形状、传光路线与光纤端面入射角的关系等特点。
2.5导波截止的临界条件？
2.6 何谓数值孔径？其物理意义是什么？写出各类数值孔径的计算公式。
2.7 何谓光纤衰减常数？其物理意义是什么？
2.8 何谓光纤截止波长？
2.9 光纤存在哪些色散类型？
第三章光收发设备
3.1 在光纤通信系统中光端机的功能是什么？
3.2 何谓内调制和外调制？
3.3何谓粒子数反转？何谓光放大？
3.4 激光二极管（LD）由哪些部分构成？各部分的功能是什么？
3.5何谓LD的予偏置电流IB？应当如何选择IB？
3.6 光接收电路的信号传输通道由哪些部分组成，各有何功能？
3.7 光接收机的灵敏度、动态范围是怎样定义的？有何用处？
3.8 光纤通信中码间干扰产生的原因是什么？采用什么方法予以消除？。
《光纤通信技术及应用》习题答案
情境一巩固与提高：一、填空题1.华裔学者高锟科学地预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，并因此获得诺贝尔物理学奖。
2.目前光纤通信所使用的光的波长为1260nm-1625nm 。
3.数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机构成。
4.光纤通信的3个低衰耗波长窗口分别是0.85um、1.31um 、和 1.55um 。
5.非色散位移光纤零色散波长在 1310 nm，在波长为1550 nm处衰减最小。
6.光纤主要由纤芯和包层构成，单模光纤芯径一般为 8-10 μm，多模光纤的芯径一般在 50 μm左右。
7.光纤的特性主要分为传输特性、机械特性、温度特性三种。
二、简答题1.简述光纤通信的优点和缺点。
答：光纤通信的优点：1)频带宽、通信容量大2)损耗低、传输距离远3)信号串扰小、保密性能好4)抗电磁干扰、传输质量佳5)尺寸小、重量轻、便于敷设和运输6)材料来源丰富、环境适应性强光纤通信的缺点：1）光纤性质脆。
需要涂覆加以保护2）对切断的连接光纤时，需要高精度技术和仪表器具3）光路的分路、耦合不方便4）光纤不能输送中继器所需的电能5）弯曲半径不宜过小2.简述光全反射原理。
答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较大）到光疏媒质的交界面会发生全反射现象，即入射角达到一定值时，折射光线将与法线成90°角，再增大会使折射光线进入原媒质传输。
3.简述光纤通信系统的基本组成。
答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。
光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。
光源器件一般是LED和LD。
光纤：完成光波的传输。
光接收机的作用就是进行光/电转换。
光收器件一般是光电二极管PIN和雪崩光电二极管APD。
4.简述G.652、G.653、G.655的特点和主要用途。
答：G.652：也称标准单模光纤，是指零色散点在1310nm附近的光纤；在1550nm处，G.652光纤具有最低损耗特性。
“光纤技术及应用”作业
姓名学号序号1．叙述低通抽样定理2．非均匀量化与均匀量化有何区别？采用非均匀量化的目的是什么？如何实现非均匀量化？3．叙述A律13折线4．单路话音信号的带宽为4kH z，对其进行PCM传输，求：(1)最低抽样频率；(2)抽样后按256级量化，求PCM系统的信息传输速率。
5．我国2M两种数字系列速率等级表。
1．应用费马原理导出反射定律。
2．某一渐变型多模光纤纤芯折射率分布为)](1[),,(222202y x n z y x n +-=α，式中0n 和α为常数。
用光线方程找出这种光纤中近轴光线的一般光路。
3．电磁场的波动方程----),,,(t z y x E →遵循的方程, 推导出亥姆霍兹方程----),,(z y x E →遵循的方程,。
1．何谓多模光纤？何谓单模光纤？2．何谓光纤数值孔径NA，讨论NA有什么物理意义？3．均匀光纤芯与包层的折射率分别为：n1=1.51，n2=1.40，试计算：(a) 光纤芯与包层的相对折射率差Δ(b) 光纤的数值孔径NA和孔径角。
(c）在10km长的光纤上，子午光线的光程差所引起的最大时延差Δτmax为多少。
4．光纤的相对折射率差的精确值2212212n nn-∆=，其近似值为'121n nn-∆=。
若光纤的n1=1.49，n2=1.48，试计算：（a）精确值∆（b）近似值'∆（c）∆与'∆之间的绝对误差和相对误差。
1．光纤的折射率分布公式为 _ ，公式中的g 为 _ 。
2．在光纤传输的波动理论中，纤芯中的横向传播常数u=_____ ______，包层中的横向传播常数w=_______ __，归一化频率V 与u 和w 的关系为_____ _____。
3．一阶跃光纤，其纤芯折射率1n =1.52，包层折射率2n =1.49。
试问：（a ）光纤放置在空气中，光从空气入射到光纤输入端面的最大接收角是多少？ （b ）光纤浸在水中(0n =1.33)，光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角是多少？3．证明光纤纵向传输常数β取值范围为 n 2k ≤β≤n 1k4．在阶跃型光纤中，已知纤芯半径a=4μm ，纤芯折射率1n =1.49，相对折射率差Δ=0.0024，工作波长λ=1.31μm ，并且已求出导波归一化径向相位常数u=1.529。
光纤课后习题答案
光纤课后习题答案光纤课后习题答案光纤技术作为一种高速、高带宽的传输媒介，在现代通信领域得到了广泛的应用。
在学习光纤的过程中，课后习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以帮助我们巩固所学的知识，提高自己的理解能力。
下面是一些常见的光纤课后习题及其答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是光纤？它有哪些特点？光纤是一种由光学玻璃或塑料制成的细长柔软的材料，其核心部分是一束光束。
光纤的特点包括：高带宽、低损耗、抗干扰能力强、体积小、重量轻等。
2. 光纤的工作原理是什么？光纤的工作原理是基于光的全反射现象。
当光线从光纤的一段进入时，会在光纤内部不断发生反射，从而沿着光纤传输。
光纤的核心部分具有高折射率，而外部包覆的护套则具有低折射率，这样可以确保光线在光纤内部的全反射。
3. 光纤的主要应用领域有哪些？光纤的主要应用领域包括通信、医疗、军事、工业等。
在通信领域，光纤被广泛应用于光纤通信、光纤传感等方面；在医疗领域，光纤被用于内窥镜、激光手术等医疗器械中；在军事领域，光纤被用于军事通信、激光导航等方面；在工业领域，光纤被应用于激光切割、光纤传感等方面。
4. 光纤的传输速度有多快？光纤的传输速度非常快，一般可以达到光速的70%~90%。
具体的传输速度取决于光纤的类型、长度以及所使用的设备等因素。
光纤的高传输速度是其在通信领域得到广泛应用的重要原因之一。
5. 光纤的损耗主要有哪些原因？光纤的损耗主要有三个原因：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。
吸收损耗是指光纤材料对光的吸收导致的能量损失；散射损耗是指光纤内部杂质或不均匀性导致的光的散射；弯曲损耗是指光纤被弯曲时，光线从光纤中逸出导致的能量损失。
6. 光纤的抗干扰能力强的原因是什么？光纤的抗干扰能力强主要有两个原因：一是光纤传输的是光信号，不受电磁干扰的影响；二是光纤的传输过程中信号不会衰减，不会受到其他信号的干扰。
7. 光纤的维护保养有哪些注意事项？光纤的维护保养需要注意以下几点：避免弯曲光纤，避免光纤与尖锐物体接触，保持光纤的清洁，避免光纤受到过高的温度或湿度等。
光纤通信简明教程原荣课后思考题
光纤优点：1、频带宽、传输容量大2、损耗小，中继距离长3、重量轻、体积小4、抗电磁干扰性能好5泄露小、保密性好6、节约金属材料光纤系统结构分为：点对点、一点对多点、网络拓扑结构光通网分：LAN MAN WAN光的本质？为什么相位差是（2πΔZ）/λ？光的本质是一种电磁波。
光波沿Z方向传播的数字表达Ex =E0COS(wt-kz+φ0 )，对于每一个wt是相同的，故被ΔZ分开的两点间的相位差Δφ可用kΔz简单表示，因为对于没一点wt是相同的。
假如相位差是0或2π的整数倍，则两个点是同相位，于是相位差Δφ=kΔz。
光纤结构：光纤是由Si02制成的纤芯和包层组成，为了保护光纤外面还增加尼龙外层。
包层的作用：把光纤限制在纤芯内。
尼龙外层：增强光纤的肉人心、机械强度和耐老话特性。
折射率的径向分布，光纤分为：阶跃光纤（SI）渐变光纤（GI）实用光纤分为：多模光纤(MM)、单模光纤（SM）常用单模光纤：标准单模光纤、色散单模光纤、非零色散移位光纤光纤传光原理：基于光的折射反射、描述光纤特性参数有：衰减、色散、带宽模式色散的产生:在多模光纤中，不同模式的光信号在光纤中传输的群速度不同，引起到达光纤末端的时间延迟不同经光探测后各模式混合使输出光生电流脉冲相对于输入脉冲展宽光连接器把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件，对这种器件的基本要求是使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合进接收光纤。
跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统光耦合器的功能把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。
T形、星形、方向、波分。
光滤波器是从包含多个波长的输入光信号中提取出所需要波长的信号。
波分复用器把多个不同波长的发射机输出的光信号复合在一起，并注入一根光纤。
解复用器把一根光纤输出的多个波长的复合光信号，用解复用器还原成单个不同波长信号，并分配给不同的接收机。
光开关接通或断开光信号，转换光路，实现光信号的交换。
光纤光缆思考题
第一章光纤通信概述1、高质量的光纤通信要解决哪两个问题？（1）、理想光源；（2）、稳定可靠和低损耗的传输媒质。
2、按激光波长和传输模式光纤分哪四种？（1）、短波长（0.85um左右）多模光纤通信系统；（2）、长波长（1.31um）多模光纤通信系统；（3）、长波长（1.31um）单模光纤通信系统（4）、长波长（1.55um）单模光纤通信系统3、光纤通信有哪些优点？①、传输频带宽，通信容量大；②、损耗低、中继距离长；③、抗电磁干扰能力强；④、保密性能好；⑤、体积小，重量轻；⑥、节省有色金属和原料；⑦均衡容易；⑧软化点高。
4、利用光的折射原理分析光在不同媒质界面上的全反射现象由n1·sinθ1=n2·sinθ2得：当n1> n2时，从光密媒质射向光疏媒质，必有θ1<θ2，不发生全反射现象；当θ2=90·时，光线不再进入第二种煤质，此时θ1用θc表示，为临界角；当θ1>θc时，出现全反射现象，成为光信号在光纤通信中的必要条件。
第二章1、渐变光纤折射率分布指数g选什么值？在传光性能上有什么特点？g=2。
折射率最佳分布，光线具有自聚焦能力。
2、已知n1、n2（阶跃光纤），计算△、N A。
相对折射率：△=（n12-n22）/ 2n12数值孔径：N A= n12-n22 = n1 2△。
3、什么是模场直径？什么是截止波长？模场直径——单模光纤中基模的电场强度随空间变化的分布。
截止波长——单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。
4、对光纤的几何参数有什么要求？芯直径：d=50±3μm；包层直径：D=125±3μm；纤芯不圆度：e < 6%；包层不圆度：E < 2%；纤芯/包层同心度偏差：c < 6% 。
5、单模光纤与多模光纤在结构上主要区别是什么？纤芯直径。
6、光纤损耗分哪几类？每一类又有什么损耗。
吸收损耗：本征吸收损耗：红外吸收损耗、紫外吸收损耗。
梁瑞生《现代光纤通信技术及应用》课后习题及参考答案
第1章概述1－1、什么是光纤通信？参考答案：光纤通信(Fiber-optic communication)是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，其先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。
光经过调变后便能携带资讯。
光纤通信利用了全反射原理，即当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。
1－2、光纤通信技术有哪些特点？参考答案：(1)无串音干扰，保密性好。
(2)频带极宽，通信容量大。
(3)抗电磁干扰能力强。
(4)损耗低，中继距离长。
(5)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。
除以上特点之外，还有光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长等特点。
1－3、光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
参考答案：光纤通信系统最基本由光发送机、光接收机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。
其中光发送机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，光纤线路负责传输信号，而光接收机负责接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。
(1)光发送机：由光源、驱动器和调制器组成，实现电/光转换的光端机。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
(2)光接收机：由光检测器和光放大器组成，实现光/电转换的光端机。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
(3)光纤线路：其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
(4)中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
(5)无源器件：包括光纤连接器、耦合器等，完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。
第一章 思考题：
第一章思考题：1．从复合材料增韧角度分析涂覆层的作用。
2．试比较三种光纤基本结构与特点。
3．分析三种光缆结构的优劣及其适用场合。
4．光纤产品型谱编制原则及相关知识讨论。
５．阐述20世纪90年代后期发明的多种最新光纤的特点。
６．阐述光纤光缆的发展历程及其特点、主要应用领域。
第二章思考题：1.如果光源发出的光波是一种波长为1.31μm的高斯光束，其对准时的光斑尺寸是1mm，问扩散角是多少？并计算距离分别为10m、1Km、10Km时的光斑尺寸是多少。
2.试计算光源波长分别为0.65、0.78、0.85、1.31、1.55的光子能量，问那种波长具有最高的能量。
3. 当一束很细的“白光”以60°的入射角从空气入射到冕牌玻璃表面，它的折射光路怎样？试计算紫光、红光的折射角（分别为34.4°、34.9°），画出光路图。
4.在多模石英光纤中，常用的传输自由空间波长为0.85、1.31、的光波，试计算此种光纤中传输的相速度和群速度，二者有何关系？5.当石英光纤中传输的光波入射到石英和空气界面时，发生全反射的布鲁斯特角和临界角各是多少，当入射角等于布鲁斯特角时，会发生什么现象？6.自由空间光波的波长是1.31，其从高折射率的玻璃（n1=1.480）介质中入射到低折射率的玻璃介质中（n2=1.450）如果入射角为85°，试计算垂直场强分量的反射波的横向古斯汉森位移。
若从空气中入射到玻璃中，保持入射角不变，这时产生的古斯汉森位移是多少。
7.考虑光波在纯石英玻璃介质中传输时，若波长为1.55，在该波长下的介质折射率为1.445，请计算此时的相速度、群速度和群折射率是多少。
8. 试推证多模阶跃型光纤中子午光线和斜射光线的导光原理与导光条件。
9.推证多模梯度型光纤中子午光线导光原理与导光条件。
10.试推证梯度型多模光纤中光波轨迹方程的数学表达式的形式。
11.单模光纤的导光原理及基本的理论依据是什么？12讨论自聚焦光纤的工作特点与自聚焦基本原理。
光纤思考题
光纤通信第一章：1、什么是光纤通信：光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式2、光纤的主要作用是什么？引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。
Or（单模光纤的纤芯直径为4μm～10μm，适用于高速长途通信系统。
多模光纤的纤芯直径为50μm，适用于低速短距离通信系统）3、与电缆或微波等通信方式相比，光纤通信有何优缺点？光纤通信有何优点：容许频带很宽，传输容量很大损耗很小，中继距离很长且误码率很小重量轻、体积小丶抗电磁干扰性能好泄漏小，保密性能好节约金属材料，有利于资源合理使用or与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；（7)光纤是石英玻璃拉制成形原材料来源丰富4、为什么说使用光纤通信可以节省大量有色金属？5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大？光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一堆光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输3000多路电话，频带宽对于各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网（B-ISDN）发展的需要。
6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少？0.39~0.76μm7、红外线是人眼能看见的光，其波长范围是多少？0.76~300μm8、近红外区：其波长范围是多少？0.76~1.5μm9、光纤通信所用光波的波长范围是多少？0.8~1.6μm10、光纤通信中常用的三个低损耗的窗口的中心波长分别是多少？0.85,1.30,1.55μm第二章：1、典型光纤由几部分组成？各部分的作用是什么？光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。
其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。
光纤通信技术思考题
光纤通信技术(系统)思考题作业（一）简答题•光纤通信优点与应用？•光纤通信发展历史概述。
（思考题，可不上交）•光纤通信系统构成与各部分功能？主要传输哪两类信号？•光调制的基本方法是什么？光纤通信一般的调制技术是什么？•光纤通信新技术有那些与光纤通信发展趋势？（思考题，可不上交）作业（二）计算题●什么是光纤及其分类? 什么是光纤的模式，HE11(或LP01)模的特点是什么？单模及多模光纤的结构特点是什么？●什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。
●为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素？●什么是G.652和G.655光纤，它们的特点分别是什么？●简述测量光纤带宽(色散)和损耗的原理和方法。
●已知多模阶跃型光纤，纤芯折射率为n1=1.5，光纤芯经2a=50μm，相对折射率差∆=0.01，求？●光纤数值孔径N.A.和收光角？●归一化频率V和导模总数NS？（λ=1.3μm ）●如模间色散为5ns/km，光纤长为10km，最大传输速率为多少？●当∆=0.001时，光纤芯经2a为多大时光纤可单模工作？●有一多模光纤，传输的距离带宽乘积（BL）为1000MHz∙km，问传输100MHz 信号，最大可传输多少公里？●有一单模光纤，在1550nm的色散系数为20ps/nm∙km，该光纤传输100 ps的光脉冲，经过10km后脉冲展宽为多少？（光源线宽为0.1nm）●单模光纤的平均损耗为0.4dB/km，1mw的光功率输入传输100km后输出的光功率为多少？（分别用线形和对数坐标计算，体会后者的好处）●利用光时域后向散射仪OTDR测量光纤，可以获取哪几方面的信息？其中测量的盲区由什么因素决定？在一测量过程中，后向散射脉冲与发射脉冲时延为50 s，请确定光纤断点的位置？（n1=1.5）作业（三）1.激光器产生激光的原理和阈值条件是什么?2.试比较ＬＤ与ＬＥＤ的特点(结构、性能等)。
3.描述ＬＤ与ＬＥＤ的调制特性，并说明提高调制速率的方法。
光纤技术思考题
光纤技术思考题１．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n 1=1.62, n 2=1.52(a) 试计算光纤的数值孔径NA=?(b) 计算空气中该光纤的最大入射角M θ=?(c) 如果将光纤浸入水中（n 水=1.33），M θ改变吗？改变多少？２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2,芯径a=60um ，0λ=0.9um,计算光纤传输的总模数。
３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为n 1=1.5,∆=0.005,试分别计算波长为0λ=1.3um 和0λ=0.6328um 的最大芯径。
４．将50mw 的光注入300m 长的光纤中。
如果在另一端接收到的功率为30mw ，试问每公里光纤的损耗是多少（用db/km 表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？ ５．最初制成的光纤的损耗是1db/m ，问传播１公里后损耗了百分之几？６．设一根光纤的芯的折射率n 1=1.532，外套的折射率n 2=1.530(a)计算临界角；(b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到外套层上，试求传播１公里后两光线的微分滞后；(c)为什么在大多数情况下希望临界角尽量小?７．已知一直圆柱形阶跃光纤，芯和包层折射率分别为n 1=1.62, n 2=1.52，其芯线直径d=10um ，弯曲后的曲率半径R=1.0cm(a) 试计算放在空气中子午光线的最大入射角M θ？(b) R 值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角0θ=M θ） (c) 对该光纤，要使最大孔径角M θ增大到90°，则n 2最大应等于多少？(设芯线的折射率保持一定。
)(d) 当等于90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？８．已知“习题７”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有α=10°倾角，出射端面仍垂直于轴线(a) 试计算放在空气中光纤的最大入射角max θ。
(b) 要使max θ=90°，该光纤的数值孔径NA 至少要多少？这一光线（M θ=90°）会不会在出射端面内发生全反射？9．梯度折射率光纤的折射率分布满足n 2(r)= n 2(0)(1-α2r 2),其中α=140rad.mm -1,试求：当近轴光纤入射时，纤维中光线每传播一周期的长度L,如果纤维的总长为1km ，传播了多少周期？10．光纤和半导体激光器之间有哪些耦合方式，试说明透镜耦合比直接耦合效率高的原理。
光纤通信实验报告思考题
光纤通信实验报告思考题1、不考虑非线性效应，无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区和反常色散区传输后分别具有什么样的啁啾？为什么？答：不考虑非线性效应，无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区后具有正啁啾和反常色散区传输后具有负啁啾。
无啁啾的脉冲工作在正常色散区后，低频比高频传播得快，造成脉冲后沿传播速度比前沿传播速度快，从而产生正啁啾。
无啁啾的脉冲工作在反常色散区后，高频比低频传播得快，造成脉冲前沿传播速度比后沿传播速度快，从而产生负啁啾。
2、低峰值功率的脉冲（不考虑非线性效应）在什么情况下，经过光纤传输会产生压缩效应？答：脉冲要发生压缩的情形，应满足2C<0，且。
但一般的半导体激光器光源在直接强度调制时产生的光脉冲是负啁啾C<0，因此必须采用β2>0的单模光1、传输光纤为G.652光纤，工作波长为C波段，如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿，则需要什么类型的光纤光栅？其工作原理是什么？传输光纤为G.652光纤，工作波长为C波段，如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿，则需要啁啾光纤光栅。
啁啾光纤光栅(Chirped FBG)的光栅周期（空间频率）随光纤长度有变化的光纤布拉格光栅，主要用于光纤色散补偿。
其工作原理是，普通单模光纤在1550nm波长时为色散值D>0（反常色散区）。
光脉冲的高频分量（蓝移）较低频分量（红移）传输得快，导致脉冲展宽。
经啁啾光纤光栅传输以后的入射光中的长波长分量（低频）位于脉冲后沿，使其在光栅的起始端就反射，而短波长分量位于脉冲的前沿，使其在光栅的末端才被反射，于是就补偿了色散效应，使脉冲宽度被压缩甚至还原。
1、有两个脉冲，其宽度不同，但峰值功率相同，通过相同的光纤后（不考虑光纤的色散），由自相位调制效应所展宽的光谱是否相同？答：不相同。
脉冲频谱的展宽程度还与脉冲形状有关。
2、脉冲在光纤中的自相位调制效应跟什么因素有关系？如何增强自相位调制效应？答：自相位调制效应与输入光功率、传输距离、材料非线性折射率、光纤的型号、信号光的波长、输入脉冲的形状等因素有关。
光纤技术及应用复习题1-5
《光纤技术与应用》复习题第一章1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。
（并会证明）2、TE波、TM波分别指的是什么？3、平面光波发生全反射的条件。
当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。
（相隔约半个波长）实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。
对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播第二章1、平板波导的结构，分类。
结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n1>n2 , n1>n3。
且一般情况下有n1>n2> n32、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模（各有什么特点）。
（入射角与临界角之间的关系以与各种模式相对应的传播常数所满足的条件）P12。
P17-18图满足全反射的光线并不是都能形成导模，还必须满足一定的相位条件。
P13（导模的传输条件）3、在平板波导中TE0模为基模，因为TE0模的截止波长是所有导模中最长的。
P144、非均匀平面光波在平板波导中的模式有：泄露模、消失模5、平板波导中的简正模式具有：稳定性、有序性、叠加性、和正交性。
6、模式的完备性指的是?P24在平板波导中，导模和辐射模构成了一个正交、完备的简正模系，平板波导中的任意光场分布都可以看成这组正交模的线性组合。
7、波导间的模式耦合指的是？P31当两个波导相距很远时，各自均以其模式独立地传播，无相互影响；当两个波导相距很近时，由于包层中场尾部的重叠，将会发生两个波导间的能量交换，称之为波导间的模式耦合。
作业题：2-7、2-8第三章1、什么是光纤？光纤的结构，分类，并画出相应的折射率分布。
光纤习题
第一章思考题与习题1、光通信的发展经历了那三个阶段？2、为什么说1970年是光纤通信的元年？高琨的主要贡献是什么？3、什么是光纤通信？光纤通信有哪些优缺点？4、光纤通信使用的波长和频率在什么范围？光纤通信采用的三个窗口是那三个？5、激光的特点是什么？6、光纤通信系统主要由哪几部分组成？简述各部分的主要作用。
7、光纤通信系统是怎样分类的？试简单比较数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统的优缺点。
8、光纤通信向那些方面发展？8、我国“十五”863计划中提出的光时代计划的指导思想是什么？第二章习题与思考题1、光纤由那几层构成，各层的主要作用是什么？2、光纤是怎样分类的？3、光纤的制造主要有哪三个过程？4、分析光纤传光原理有哪些方法？使用这些方法的条件是什么？5、什么是子午光线、斜光线、螺旋光线？6、均匀光纤与包层的折射率分别为：n1＝1.5、n2＝1.45，试计算：(1) 光纤芯与包层的相对折射率差Δ＝？(2) 光纤的数值孔径NA=?(3) 在1m长的光纤上，由于子午光线的光程差所引起的最大时延差Δτmax=?7、已知均匀光纤芯的折射率n1＝1.5 ，相对折射率差Δ＝0.01，芯半径a=25μm，试求：(1)LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？(2)若λ0=1 μm，计算光纤的归一化频率V以及其中传播的模数量M各等于多少？8、均匀光纤，若n1＝1.5 ，λ0=1.3 μm，计算：(1)若Δ＝0.25，为了保证单模传输，其芯半径应取多大？(2)若取a=5 μm,为保证单模传输，Δ应取多大？9、目前光纤通信为什么采用以下三个作波长：λ0=0.85 μm，λ2=1.31 μm，λ3=1.55 μm？10、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？11、光纤色散产生的原因及危害是什么？12、光纤损耗产生的原因及危害是什么？13、阶跃折射率光纤中，n1＝1.52，n2＝1.49(1)光纤浸入水中(n0＝1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角；(2)光纤放置在空气中，求数值孔径。
光纤技术及应用第二版课后答案
光纤技术及应用第二版课后答案以下哪类光纤需要测试22米截止波长 [单选题] *A：G652DB:G652BC:G657A1D:G654E(正确答案)22米用专用装置绕多少圈 [单选题] *A:25(正确答案)B:26C:27D:28截止波长测试方法： [单选题] *A:散射法B:前向散射法C:后向散射法D:传输功率法(正确答案)22米测试时光纤沿在工作台面上需绕（）cm大圈 [单选题] * A:20B:25D:28(正确答案)主界面输入测试命令（），确定进入测试 [单选题] * A:AOF(正确答案)B:tglasspC:speccutD:Wavausi测试中输入光纤长度，输入（）m长度 [单选题] * A:2B:1C:22(正确答案)D:1000测试中按（）键盘，调节清晰度 [单选题] *A:F3B:F8(正确答案)C:F1D:F5测试中按（）键盘，调节端面左右 [单选题] *A:F3B:F6(正确答案)C:F1测试中按（）键盘，调节端面上下 [单选题] *A:F4B:F7(正确答案)C:F2D:F6测试中若屏幕上没有图像显示，按（）键盘，CENTER IN（自动搜索输入端端面） [单选题] *A:F4(正确答案)B:F7C:F2D:F6测试中目视检查光纤端面处理质量，如光纤端面需圆整无裂痕、无黑色缺陷点。
[判断题] *对(正确答案)错测试过程中无需注意观察条码信息有无异常。
[判断题] *对错(正确答案)绕一个28cm的小圈必须贴合轨道绕 [判断题] *对(正确答案)错测试中的光纤不能碰触，确保光纤状态不受外力、弯曲影响 [判断题] *对(正确答案)错测试时观察光纤外观有无涂覆缺陷、夹丝、抛丝、边缘凸起、碰撞痕迹等异常现象。
[判断题] *对(正确答案)错端面制作好需用洁净纸沾取酒精擦拭干净后再测试。
[判断题] *对(正确答案)错制作断面时，用剥线钳的第二个口，剥掉端头1~2cm涂覆层 [判断题] *对错(正确答案)测试后无论数据合格与否，记录纸及22m光纤直接扔到垃圾框 [判断题] *对错(正确答案)。
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光纤技术与应用思考题20100316
第1章 绪论
1、光纤的基本结构主要包括哪三部分组成？各部分的功能各是什么？。
第2章 光纤传输机理的光线理论分析
1、光纤的数值径的定义，以及它的物理意义是什么？反射型光纤的数值孔径（N.A.）反映了光纤的什么本领。
N.A.的大小与光纤的纤芯直径的关系是什么？
2、设反射型光纤的纤芯和包层折射率分别为n 1和n 2，试推导其数值孔径NA 的表达
式。
若n 1=1.6709，n 2=1.4704，则光纤的NA=？集光率f=？
3、光线在反射型光纤内全反射时，仍有一按什么规律衰减的波透入界面，透入的深度为多少，平均透过的能流多少？
4、子午光线在反射型光纤内的总几何程长以及总反射次数如何计算？对于反射型光纤，斜光线的最大入射角、几何程长、反射次数与子午光线的相比有何判别。
5、设一直圆柱形光纤纤芯和包层折射率分别为n1=1.62和n2=1.52，光纤长L=1m ，光纤芯径m d μ17=，光纤放置在空气中，入射角为0θ=15
的子午光线从一端入射，在光纤内部全反射而传播。
计算该光线在光纤中的光程l 及反射次数η。
设纤芯的吸收系数为α=0.001/cm ，若忽略光纤纤芯和包层之间的界面反射损耗，试计算光纤的透过率为多少？相当于衰耗是多少dB ？
6、一阶跃折射率分布多模光纤的参数如下：芯直径：50μm ，折射率：1.51； 包层直径：125μm ，折射率：1.46；光纤长度5km
(1) 计算光纤的数值孔径N.A.、集光率f 和光纤入射端最大入射角；
(2) 计算芯与层界面上的入射临界角；
(3) 画图说明光脉冲在该光纤中传播过程中脉冲展开的原因；
(4) 并计算该光纤中光脉冲展开最大延迟时间。
7、圆柱阶跃型光纤弯曲时对子午传播有何影响？
8、在梯度折射率光纤中，光线传播路径有何特点？设有一梯度折射率光纤,其折射率满足抛物线分布)2
11)(0()(22r n r n α-=,式中，α =140rad/mm, 试求:当近轴光线入射时, 近轴子午光线的路径方程？光纤中光线每传播一周期的长度为多少?若光纤的总长度为1 km, 光线在光纤中共传播了多少个周期?
9、与光学透镜相比，自聚焦透镜在结构上的主要特点是什么？
10、已知自聚焦透镜的矩阵方程⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢
⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡00cos sin sin 1cos P r z z z z P r αααααα，自聚焦透镜的
长度为απ2/=z ，求：（1）自聚焦透镜的焦距、物方和像方有主点及焦点位置；
（2）物位于2倍焦距之外，试用作图法求解物通过自聚焦透镜后所成的像，并说明所成像的性质（正与倒，虚与实，放大与缩小）。
第3章 光纤的特性
1、光纤的损耗主要包括哪三种损耗？画出通信光纤的光谱损耗曲线，并说明光纤传输特性。
2、光纤的色散主要有哪三种类型？
3、光纤的损耗与色散对光纤通信系统分别有何影响？
第4章 光纤的材料与制造、光纤的分类、光缆
1、拉制多模反射型光纤的方法主要有哪两种方法？制作折射型光纤常用什么方法？
2、试述制备光纤预制棒的主要工艺过程与方法。
3．制备光纤芯棒的主要方法有四种方法？
4、光纤通信系统中常有哪三种类型的光纤？并说明各自使用场合及传输特性。
5、光纤的应用领域主要包括哪此方面？
第5章 无源光器件
1、试举出五种不同类型的光无源器件，并说明它们的在光纤系统中的作用。
2、光纤隔离器在光纤系统中的作用是什么？画出其工作原理图。
3、试用干涉滤光片法设计一4波长波分复用器，画出原理图。
第7章 光纤传像的器件、系统与应用
1、为什么相关光纤束（传像束）能传输图像？设光纤传像束的单丝直径d =14微米，试求正方形排列和六角形排列情况下的理论极限分辨率。
2、画图说明波分复用改善光纤传像系统像质的原理。
第8章 光纤通信技术
1、画图说明光纤通信系统主要由哪五部分构成？并简述各自作用是什么？
第9章 光纤传感技术
1、根据光纤所起作用，光纤传感器可分成哪两类？各自的工作原理是什么？这两种类型的光纤传感器中光纤各起什么作用？
2、利用光纤Mach-Zehnder 干涉仪测量温度的原理是什么？请画出光纤M-Z 干涉仪原理光路图，并说明之。
3、Sagnac 效应及光纤陀螺仪的工作原理。