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
光电期末复习题答案
光电期末复习题答案一、选择题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
（对）2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
（对）3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
（对）4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
（错）5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
（对）二、填空题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
三、简答题1. 简述光电效应的基本原理。
答：光电效应是指光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
当光的频率高于金属的逸出功对应的频率时，光子的能量足以使电子克服金属的束缚力而逸出，形成光电子流。
光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
2. 激光有哪些主要应用？答：激光的主要应用包括：精密测量、光纤通信、医疗治疗、工业加工、科研实验等。
激光的高亮度、高单色性和高相干性使其在这些领域中具有独特的优势。
3. 什么是光的偏振现象？答：光的偏振现象是指光波在传播过程中，电场矢量在某一特定方向上的振动。
只有当光波的电场矢量在某一平面内振动时，才能通过偏振片。
偏振现象表明光是一种横波，因为只有横波才能产生偏振现象。
4. 光的干涉和衍射现象有何区别？答：光的干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的相位差而产生的光强增强或减弱的现象。
干涉条纹是稳定的，可以产生明暗相间的条纹。
而光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，由于光波的弯曲而产生的光强分布变化。
衍射条纹则不稳定，随着观察位置的不同而变化。
光纤通信期末习题讲解和分析
(2) 光隔离器可以将题目中的反射功率减小50倍，问这个隔
离器的隔离度是多少？
作业 1
X型（ 2×2 ）分路器
4
第四章 无源光器件
3
1
2
P3 P2 A 1 , 4 10 log P4 P1 (dB) (dB)
主要参数
分光比
(Splitting ratio)
T
方向系数
(Direction coefficient)
第三章 光源与光电探测器
作业
1. 一峰值波长在800nm的GaAs激光器，谐振腔长400μm， 材料折射率n=3.6。如果增益g在750nm< <850nm的范 围内都大于总损耗 ，试求此激光器中存在多个模式？ 2. (a) 有一GaAlAs半导体激光器，其谐振腔长500μm，腔内
总吸收系数 i 为10cm-1，两端非涂覆解理面的反射率为 32%，求在辐射阈值条件下的光增益;
解法（1）严格解： 谐振级数： m 1
2 nL
1
2 nL
2 3 . 6 400 10 750
3
3840
3
m2
2
2 3 . 6 400 10 850
3388 . 2
满足谐振的各个模式的谐振级数分别为：
3389 , 3390, 3391, , 3839
2
2
单模光纤: V ≤2.405
2 a 1310 nm 1 . 5 1 . 48
2 2
2 . 405
a
2 . 405 1 . 31 μm 2 1 . 5 1 . 48
2 2
2 . 054 μm
纤芯半径应小于2.054μm
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、抗电磁干扰、节约金属。
*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
光纤光学复习题答案
光纤光学复习题答案1. 光纤光学中，光信号在光纤中传输的基本原理是什么？答案：光信号在光纤中传输的基本原理是全内反射。
当光信号从光纤的中心轴向侧面传播时，由于光纤的折射率分布特性，光线会在光纤的内壁上发生全内反射，从而使得光信号能够在光纤内沿轴向方向传播。
2. 光纤的折射率分布有哪些类型？答案：光纤的折射率分布主要有三种类型：阶跃型、梯度型和W型。
阶跃型光纤的折射率在纤芯和包层之间有一个突变；梯度型光纤的折射率从纤芯到包层逐渐变化；W型光纤的折射率分布则呈现出W形状，即在纤芯和包层之间有多个折射率变化区域。
3. 光纤通信中，单模光纤和多模光纤的区别是什么？答案：单模光纤和多模光纤的主要区别在于它们传输光信号的模式数量。
单模光纤只能传输一个模式的光信号，而多模光纤可以传输多个模式的光信号。
单模光纤具有较高的带宽和较低的色散，适用于长距离传输；多模光纤则适用于短距离传输，成本较低。
4. 光纤通信中，色散是如何产生的？答案：光纤通信中的色散主要是由于光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，导致不同波长的光信号在光纤中传播速度不同，从而产生时间延迟，这种现象称为色散。
色散可以分为材料色散和波导色散，材料色散与光纤材料的折射率特性有关，波导色散与光纤的几何结构有关。
5. 光纤通信中，衰减是如何产生的？答案：光纤通信中的衰减主要是由于光纤材料的吸收和散射造成的。
吸收衰减是由于光纤材料对光信号的能量吸收，导致光信号强度减弱；散射衰减是由于光信号在光纤内部的散射作用，使得光信号的能量分散，导致光信号强度降低。
此外，光纤的弯曲、连接和接头也会引起额外的衰减。
6. 光纤通信系统中，常用的光纤连接器有哪些？答案：光纤通信系统中常用的光纤连接器包括FC、SC、ST、LC、MU和MPO等类型。
FC连接器采用螺纹连接，具有较好的连接稳定性；SC连接器采用卡槽式连接，安装方便；ST连接器采用卡口式连接，操作简便；LC连接器体积较小，适用于高密度连接；MU连接器适用于微型光纤；MPO连接器则适用于多芯光纤的连接。
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。
光纤通信复习题(相对完整版)
光纤通信技术复习题（非考试题序）一、填空题P9 1、（1）：光纤通信是指利用（光纤）作为传输介质，实现（光信号）传输的通信方式。
（5）WDM的含义是（波分复用），FTTH的含义是（光纤入户）。
（这是名词解释的题目）SDH:同步数字系统WDM:波分复用系统DWDM：密集波分复用系统OTDR:光时域反射仪P44 1、（3）：未经涂覆和套塑的光纤称为裸光纤，是由（纤芯）和（包层）构成的。
（6）纤芯的折射率n1（大于）（大于或小于）包层的折射率n2。
（7）按折射率分布划分，光纤可分为（阶跃型光纤）、（渐变型光纤）。
（9）光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是（0.85）（1.31）（1.55），最低损耗窗口的中心波长是（1.55）。
（24）按缆芯结构的特点，光缆可分为（层绞式）光缆、（中心管式）光缆和（骨架式）光缆等。
（25）按线路敷设方式分类，光缆可分为（架空）光缆、（管道）光缆、（直埋）光缆、隧道光缆和水底光缆等。
P65 1、（3）：光的发射和吸收行为，包括三种基本过程，即（自发辐射）、（受激吸收）和（受激辐射）。
（8）激光器是由三个部分组成的，即：（工作物质）、（谐振腔）和（泵浦源或激励源）。
（14）发光二级管，发出的是（荧光），光谱的谱线（宽），发散角（大）。
而半导体激光器，发出的是（激光），光谱的谱线（窄），发散角很（小）。
P113 （9）光发送机的消光比越（大）越好，即全“0”时，发光功率越（小）越好，但在实际上，消光比越（大），光接收机的灵敏度会下降。
（10）在光端机中，除了光发送机外，还有（光发射机）机。
（11）当光电检测器受到光束照射时，光束横截面上包括（光子）数目的随机起伏，引起（电子--空穴对）的随机起伏，使光电检测器的（光生载流子）了随机起伏，这种随机起伏产生的的噪声就是量子噪声。
（12）暗电流是指（无光）照射时光电检测器中产生的电流。
（13）光接收机灵敏度是指在保证给定的（误码率）条件下，所需的最（小）平均接收光功率。
光纤光学期末试题及答案
光纤光学期末试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光纤通信中，光纤的传输介质是：A. 铜线B. 玻璃C. 塑料D. 空气答案：B2. 光纤通信中，光的传输模式是：A. 单模B. 多模C. 单模和多模D. 以上都不是答案：C3. 光纤通信中，光的波长通常在哪个范围内？A. 400nm-700nmB. 800nm-1600nmC. 1600nm-2000nmD. 2000nm-3000nm答案：B4. 光纤通信中，光纤的损耗主要是由于：A. 材料吸收B. 散射C. 弯曲损耗D. 以上都是答案：D5. 光纤通信中，光纤的色散主要分为：A. 模式色散B. 材料色散C. 波导色散D. 以上都是答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 光纤的折射率分布通常为_________型。
答案：阶跃2. 光纤通信中，_________色散会限制光纤通信的传输距离。
答案：材料3. 光纤通信中，_________色散会限制光纤通信的传输速率。
答案：模式4. 光纤通信中，光纤的损耗系数通常用_________来表示。
答案：dB/km5. 光纤通信中，_________是光纤通信系统中的关键组件之一。
答案：光放大器三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述光纤通信的基本原理。
答案：光纤通信的基本原理是利用激光作为载波，通过光纤传输光信号，实现信息的传输。
2. 光纤通信有哪些主要优点？答案：光纤通信的主要优点包括传输距离远、传输速率高、抗电磁干扰能力强、保密性好等。
3. 光纤通信中，如何减少光纤的损耗？答案：减少光纤损耗的方法包括使用高纯度材料、优化光纤结构设计、使用波分复用技术等。
4. 光纤通信中，如何减少光纤的色散？答案：减少光纤色散的方法包括使用单模光纤、优化光纤折射率分布、使用色散补偿技术等。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知光纤的损耗系数为0.2dB/km，计算1000km光纤的总损耗。
答案：总损耗= 0.2dB/km × 1000km = 200dB2. 已知光纤的色散系数为17ps/(nm·km)，计算波长为1550nm的光信号在100km光纤中的色散。
光纤光学往年试题及参考答案说课讲解
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LD1.55um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，1.35umEr：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。
问答：半导体激光器与单模光纤直接耦合效率低的原因？如何提高LD 发出的光在空间是窄长条，长约几十微米，宽约零点几微米，其远场图是一个细长的椭圆。
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
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
– A、0.14dB/km； – B、0.71dB/km； – C、0.64dB/km； – D、0.32dB/km。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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？
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-n2a：d=2n12n1d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。
7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？a：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。
8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。
a：设光纤的长度为l，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为l；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为linfc。
《光纤通信原理》习题集含答案(大学期末复习资料)
《光纤通信原理》习题及参考答案第1讲光纤通信概述1-1光纤通信是为传输媒质。
以为载波的通信方式。
光纤的工作波长为、和。
1-2光纤通信有哪些优点？第2讲光纤光缆的结构和分类2-1 光纤的主要材料是，结构从内到外依次是、、和。
其中是光纤导光部分。
2-2 光纤中的纤芯折射率必须包层折射率，单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为和。
2-3 单模光纤纤芯直径一般为，多模光纤纤芯直径为，光纤包层直径一般为。
2-4光缆结构包括、和。
常用光缆有、、、等结构。
第3讲光纤的导光原理2-5光纤的数值孔径NA＝sin i n 它的含义是什么？2-6某阶跃折射率光纤的纤芯折射率n1=1.50,相对折射率差Δ＝0.01,试求：1)光纤的包层折射率n2＝？2）该光纤数值孔径NA＝？2-7 阶跃光纤中相对折射率差Δ＝0.005, n1=1.50,当波长分别为0.85μm和1.31μm时，要实现单模传输，纤芯半径a应小于多少？2-8 在渐变多模光纤中，n1=1.50,Δ＝0.01,λ=0.85μm,a=60μm,试计算光纤能传输的模式数量N＝？第4讲光纤的损耗特性2-9 光纤主要的传输特性是和。
2-10 什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？2-11 当工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？2-12 为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？第5讲光纤的色散特性2-13 什么叫光纤色散？试分析造成光脉冲展宽的原因？2-14 为什么光纤通信向长波长、单模传输方向发展？2-15 某激光二极管（LD）的谱线宽度Δλ1＝1.5nm,某发光二极管(LED)谱线宽度Δλ2＝40nm，某单模光纤在波长1.5μm时材料色散系数为20ps/km.nm,求经1 km光纤传播不同光源的光脉冲展宽值。
光纤光学知识点总结
光纤光学知识点总结第一部分：光的基本特性1. 光的波动特性光是一种电磁波，具有波动和粒子性质。
其中，波动特性表现为光波具有波长、频率、振幅和相位等特性，而粒子性质表现为光子是光的基本粒子，具有动量和能量。
2. 光的传播方式光的传播方式主要有直线传播和曲线传播两种。
直线传播是指光在均匀介质中以直线传播的方式进行传播，而曲线传播是指光在非均匀介质中因受到折射、反射等影响而沿曲线传播。
3. 光的衍射和干涉光的衍射是指光波在遇到缝隙或障碍物时产生偏折现象，而干涉是指两束光波相遇时产生互相干涉的现象。
衍射和干涉是光波的特有现象，是光学研究中重要的现象之一。
第二部分：光纤的基本结构和工作原理1. 光纤的基本结构光纤由芯、包层和外被组成。
其中，芯是光信号传输的核心部分，包层是为了保护芯而设置的，而外被则是为了保护整根光纤而设置的。
2. 光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括色散、衰减和非线性失真等。
其中，色散是指不同波长的光波由于折射率的不同而产生的传输延迟差异，衰减是指光在传输过程中能量的损失，而非线性失真是指光波在非线性介质中传输时产生的波形失真现象。
3. 光纤的工作原理光纤的工作原理主要包括全内反射、多模传输和单模传输等。
其中，全内反射是指光在光纤中由于折射率不同而产生的全内反射现象，多模传输是指光纤中可以传输多个模式的光信号，而单模传输是指光纤中只能传输一个模式的光信号。
第三部分：光纤的应用领域1. 通信领域光纤在通信领域有着广泛的应用，主要包括长途通信、城域通信、局域通信和家庭通信等。
其中，长途通信是指利用光纤进行跨国、跨洲的通信传输，城域通信是指利用光纤进行城市范围内的通信传输，局域通信是指利用光纤进行企业或园区内的通信传输，而家庭通信是指利用光纤进行家庭内部的通信传输。
2. 医疗领域光纤在医疗领域有着广泛的应用，主要包括内窥镜、激光治疗和医学影像等。
其中，内窥镜是指利用光纤传输光源，使医生可以在体内进行观察和手术，激光治疗是指利用光纤传输激光能量进行疾病治疗，而医学影像是指利用光纤传输光源，进行医学图像的采集和传输。
光纤基本知识考试题库大全
光纤基本知识考试题库大全1.简述光纤的组成。
答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？答：包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。
3. 产生光纤衰减的原因有什么？答：光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少，与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。
4.光纤衰减系数是如何定义的？答：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义。
5.插入损耗是什么？答：是指光传输线路中插入光学部件（如插入连接器或耦合器）所引起的衰减。
6.光纤的带宽与什么有关？答：光纤的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。
光纤的带宽近似与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量。
7.光纤的色散有几种？与什么有关？答：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性。
8.信号在光纤中传播的色散特性怎样描述？答：可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。
9.什么是截止波长？答：是指光纤中只能传导基模的较短波长。
对于单模光纤，其截止波长必须短于传导光的波长。
10.光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响？答：光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。
影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小。
11.什么是背向散射法？答：背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。
光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。
在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
12.光时域反射计（OTDR）的测试原理是什么？有何功能？答：OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
光纤复习题及解答
第1,2章1.光波在真空和介质中的传播速度有何关系？波长有何关系？频率有何关系？传播常数有何关系？解：设真空中 c,λ,f,k 设介质中 v,λ′,f ′,k ′,折射率n 则：v=c/n ,λ′=λ/n ,f ′=f ,k ′=kn2.什么是单模光纤和多模光纤的工作条件？阶跃多模光纤和渐变多模光纤导模的近似计算公式是什么？应用这些公式时，对光纤有何条件？解：多摸光钎（MMF ）：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50μm 左右），仅用于中小容量、中短距离通信。
单摸光纤（SMF ）：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适合大容量、长距离通信。
3.数值孔经是什么？有什么物理意义？写出各类数值孔径的计算公式？ 解：光纤端面临界入射角的正弦值，称为数值孔径（）。
由于光纤端面上小于或等于临界入射角的入射光在光纤内传输，故数值孔径越大，则光纤与光源或和其他光纤的耦合就越容易。
但数值孔径过大会增加光纤传输损耗，故数值孔径应适当选值。
阶跃光纤子午光线：NA ≡sin Ф0=√(n 12-n 22)=n 1√（2△） 阶跃光纤斜射光线：NA ≡sin Ф0=NA/cos γ渐变光纤子午光线：NA(r)≡sin Ф0 (r)=√(n 12(r)-n 22)=n 1(r)√（2△(r)） 渐变光纤斜射光线：N A (r)≡sin Ф0 (r)=NA(r)/√(1-(r/a)2sin 2γ) 最大理论数值孔径：NA t ≡ sin Ф0max =√(n 1max 2-n 22)= n 1max √（2△max ) 远场强度有效数值孔径：NA eff ≡sin Фe =√(1-0.05η/2)NA t=（渐变光纤）（阶跃光纤）)0(NANA=（抛物渐变光纤）（阶跃光纤）tNA NA t975.04.为什么说当两根光纤的a ，n1，n2，λ，α和φin 都分别相同时，长光纤比短光纤输出的高阶模要小？ 解：两根光纤的22212nn aV-=λπ和入射圆锥角都分别相同，因而在不考虑衰减的情况下两根光纤含有相同的导波摸。
光纤通信期末复习题(湖二师物机学院)
光纤通信复习提纲第一章 光纤的基本理论一、基本概念1、什么叫数值孔径？光纤从光源获得的能量和数值孔径之间有何关联？入射到光纤端面的光并不能全部被光纤传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。
这个角度A 对应的正弦值就称做数值孔径。
数值孔径表征了光纤的激光能力。
数值孔径越大，光纤手机射线的能力越强获得的能量也越多。
NA=∆≈-212221n n n2、什么叫相对折射率差？如何计算？n1光纤纤芯的折射率，n2光纤包层的折射率。
▲=2122212/)(n n n -3、什么叫归一化频率？如何计算？ 表示在光纤中传输的模式数量V=a k n 012∆其中a 表示纤芯的半径 在阶跃光线中模式数量N=2/2V在渐变光纤中模式数量N=4/2V4、什么是自聚焦光纤？其主要特点是什么？折射率是渐变的，n （r ）随着半径r 的增加而减小。
折射率分布指数最佳时可以使全部的子午射线以同样的同样速度在光纤中传播，这种模式色散起了均衡作用从而消除了模式色散。
5、什么是单模光纤？什么是多模光纤？在光纤通信中各适用于什么情形？单模光纤：光纤中之传输一种模式（基模）纤芯直径为4-10um 适用于大容量的长距离的光纤通信系统多模光纤：光线中传输不止一个模式，纤芯直径一般为50um 包层外径为125um 多模光纤适用于中距离，中容量的光纤通信系统。
6、什么是模场直径？它对于光纤传输有何意义？光纤横截面上内光功率减小到其最大值的1/e 的宽度，衡量光纤内光斑大小的物理量模场直径大的光纤，能量在芯子中集中的程度较差包层中存在的光能量角度，光纤弯曲造成的损耗较大不利于光在光线中的传输。
模场直径小的光纤，能量在芯子中集中地程度较好光纤弯曲照成的损耗较小7、什么叫色散？光纤色散的来源有哪些？色散对光纤通信有何影响？光信号在光纤中传输是用于群速度的不同，产生时延差对模拟信号就会产生波形失真，对脉冲信号波形被展宽。
影响：产生误码，限制了光纤通讯线路的最高信息传输速率（通信容量）8、损耗的来源有哪些？光纤通信的三个低损耗窗口是什么？其中损耗最低的窗口是哪一个？这三个窗口主要由什么因素决定？405.2<归一化频率v 202.1/)(2221n n a c -=πλ吸收损耗，散射损耗，弯曲损耗。
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39页PPT
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢ห้องสมุดไป่ตู้ 走到底 ，决不 回头。 ——左
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
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温
42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚
43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊
44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
光纤光学习题集
第二章：1.设计一种光波导结构，其传光波导层为平板形状,标出折射率结构。
2.从数学上证明，在均匀折射率介质中，光纤轨迹为直线传播。
3.如果已经知道光纤中只允许1个模式存在，能否通过外界激励获得2个模式传播？4.“纵横关系式”有何作用？5.光场分量的哪一个分量总是独立满足波导场方程？写出该波导场方程式。
第三章：1.几何光学与波动光学的适用条件各是什么?2.产生光内全反射的条件是什么?3.一根空心玻璃管能否传光？为什么？4.光纤纤芯变粗时，允许存在的模式数目如何变化？5.什么是光纤的模式？6.推导波导场方程经历了哪几种分离变量？1. 写出SIOF中推导本征值方程的主要数学步骤。
2. 写出SIOF中TE01、TE02、TE03在临近截止和远离截止时的本征值。
3. 写出SIOF中模式数目与V值的关系式。
4. 根据SIOF色散曲线分析，在V=4.5时有哪几个模式存在？总模式数目是多少？并与模式数估算公式的结果比较。
5. 为什么Vc<2.405只适应于SIOF？6. 弱导光纤中组成线偏振模式的理论依据是什么？7. 为什么LP0m模式只有两重简并？8. 实际光纤中传播的模式是线偏振模式吗？为什么？9. 画出LP6,8模式场分布示意图。
10. 高阶模式与低阶模式哪个输出角度大？第四章：1. 一根空心玻璃管能否传光？为什么？2. 光纤纤芯变粗时，允许存在的模式数目如何变化？3. 光纤中传播的光波有何特征？4. 推导波导场方程经历了哪几种分离变量？5. 本征方程有什么特点？6. 模式是什么？7. 如何唯一确定一个模式？8. 由射线方程推导光线轨迹，只需要知道什么？9. 渐变折射率分布光纤中光线如何传播？为什么？1.画出阶跃分布光纤与平方率分布光纤基模场解函数曲线示意图。
2.SIOF与GIOF中哪个导模数目更多？3.已知平方率分布光纤V=2，求基模模场半径。
4.写出平方率分布光纤中LP10,15模式的本征值。
第四章：1. 为什么光纤要采用“芯包结构”？2. “单模光纤”中有几个导模？如果要求光纤只传输一个导模, 应如何设计光纤?3. 简述波动光学分析方法的基本思路.说明从麦克斯韦方程到波导场方程三次分离变量的理论依据。
现代光纤通信复习资料 光纤复习重点55页PPT
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
光纤复习题3、4
1、光源的作用是，光检测器的作用是。
2、光与物质作用时，光子的能量作为一个整体被吸收或发射，将发生三种物理过程，它们是、、。
3、自发辐射光是光，受激辐射光是光。
4、光耦合器的作用是将光信号进行和。
5、光接收电路的性能指标有、和。
6、光端机中能完成光/电之间的转换的是和部分。
7、LED是，APD是。
8、光衰减器有, 两种。
9、光纤与光纤的连接方法有两大类，一类是，另一类是。
10、光发送机的作用是将，转化为，并将生成的信号注入。
11、LD是通过发光的，LD输出的光是光。
12、APD与PIN相比有较高的，但要用较高的，且会产生较大的。
13、半导体激光器的输出大，小。
14、LD的阈值电流达到初始值的倍是寿命告终。
15、半导体光检测器主要有和两种，基本原理是通过过程实现。
二、判断题1、LD与LED都是利用受激辐射状态发光。
2、自发辐射状态时，光信号可以被放大。
3、白炽灯、日光灯发的光是荧光。
4、LD发光时，发出的是激光。
5、光纤的线路码型有CMI码、HDB3码、扰码。
6、扰码的功能是减少传输码流中的长连‘0’和长连‘1’。
7、连接器分为有源、无源两种。
8、接收机要求的最小平均功率就是接收机的灵敏度。
( )9、若PN结在结两边使用相同的半导体材料，则称为同质结。
( )10、光纤通信系统的光源一般釆用半导体发光二极管LED,APD雪崩二极管和半导体分布反馈激光器DFB。
（）11、LD工作时在P-N结上施加负偏压。
（）12、光纤耦合器的插入损耗指穿过耦合器某一光通道所引入的功率损耗。
（）13、若P-N结在结两边使用相同的半导体材料，则称双异质结。
（）14、自发辐射输出的是非相干光，受激辐射输出的是相干光。
（）1、半导体激光器的功率—电流曲线是以下哪个是（）。
A、B、C、D、2、半导体激光器对应于下列哪种缩写形式（）。
A、LEDB、PINC、DWDMD、LD3、下列器件中不属于有源光器件的是（）。
A、LEDB、PINC、DWDMD、LD4、下列哪个器件是有源光器件（）。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
设计题1
请用如下器件：980/1550nm的波分复用耦 合器、2/8 Y型耦合器、光环形器、Bragg 光纤光栅、980nm半导体激光器、一段掺 铒光纤，单模光纤若干米，分别构成光纤 放大器与激光器，画出结构示意图，并简 单介绍工作原理
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
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选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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、0.85mm； – B、1.31mm； – C、1.48mm； – D、1.55mm。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题15
有关G.652光纤，以下命题哪个是错误的：
《 光纤光学》复习提纲
光线理论 模式理论 光纤性能 光纤器件 光纤连接
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
光线理论
重要概念
– 光波导、光纤分类、子午光线、数值孔径、传输 容量、传光传像特性、散焦面、广义折射率定理、 光线轨迹及特点、光线分类
重要公式
– 射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径
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
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
模拟考试
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） 二、简答题（每小题5分，共20分） 三、设计题（每小题10分，共20分） 四、计算题 (共30分)
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
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
重要概念
– 损耗机理、光通信窗口、色散机理、色散补偿、 损耗测试的三种方法（后向散射法OTDR）、 不同型号的通信光纤性能。
重要公式
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选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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
设计题2
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，试设计测量 方法用以测量光纤长度 。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
计算题1
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3μs， 已知光纤纤芯折射率n1=1.5， （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？ （3）若OTDR能测的损耗范围为32dB,想用它测试 78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dB／ km，问OTDR能否看到末端的衰减曲线？
重要公式
– 准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分支 功率计算、不同耦合比对应的最小耦合长度、 光纤光栅中心波长。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
光纤连接与耦合
重要概念
– 光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜 耦合系统、光束变换特性、有源对准（局部损 耗法）。
重要公式
– 端面反射损耗计算、模场失配损耗计算、朗伯 光源耦合损耗计算、半导体激光器耦合效率计 算。
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计算题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）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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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
选择题16
标准单模光纤纤芯直径一般为：
– A、10mm – B、10 nm – C、80 mm – D、100 nm
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
模式理论
重要概念
– 模式定义及性质、模式分类及场分布特点、模 式简并、线偏振模、主模、分离变量法、传播 常数、导模截止与远离截止、基模场分布函数、 基模偏振特性、色散曲线分析、模式确定及数 目分析、导模光斑分布图、模式输出特性、 WKB近似方法思路
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？
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：每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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题5
线偏振模的模斑为：
– A、径向亮斑数为2m，角向亮斑数为 l，而且 中心为暗； – B、径向亮斑数为m，角向亮斑数为2l，而且 中心为暗； – C、径向亮斑数为2l，角向亮斑数为m，而且中 心为亮； – D、径向亮斑数为l，角向亮斑数为2m，而且中 心为亮。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题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。
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孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
– 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；