《光纤光学》复习提纲

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光纤光学基础知识概要

光纤的传输特性
弯曲损耗(Bending Loss) 如图5所示，光线在光纤平直部分的A点以临界角α1入射，全部反射，在弯曲部分的B点以角度α2(<α1)入射，不再发生全反射，部分光能量因折射而泄漏，此即光纤弯曲损耗。 A
α1
α2
B
图5.光纤的弯曲损耗
光纤的传输特性
宏弯曲损耗光纤弯曲半径R大于临界值Rc，因弯曲引起的损耗很小，可以忽略；弯曲半径小于临界值，损耗按指数规律迅速增加。多模光纤的临界曲率半径： 2 2 2 Rc 1.5 3 (0.347 2Wa ) 其中：W 2 n2 k0 W Rc与β有关，因此在同一弯曲半径下，不同模式的损耗不同，低阶模的损耗小，高阶模的损耗大。单模光纤的临界曲率半径：
3 Rc 20 (2.748 0.996 ) 3/ 2 (n) c
1.619 2.879 (0.65 3 / 2 6 )a V V
我们看到，归一化频率V越大则模场半径ω越小，光能量被约束得越集中，即导光能力越强。模场半径对分析单模光纤的连接损耗、微弯曲损耗等有重要作用。
光纤的传输特性
光纤的损耗材料吸收损耗
5.0 损耗(dB/km) 2.0 1.0 0.5 0.2 第三窗口第一窗口
2 2
V越小，则光纤限制光泄漏的能力越弱，允许传输的模式数量越少。当V<2.405时，光纤中只有一个模式可以传播，成为单模光纤。
光纤中的传播模式
为了满足单模条件，单模光纤的纤芯包层折射率差和纤芯直径均比多模光纤小。在保证单模传输的前提下，V值应尽可能取髙值，以提升光纤导光能力，避免弯曲损耗。根据波动理论分析，继续减小V值，仍不能将最后一个模式截止，即此模式被牢牢限制在纤芯中传播，这也是单模光纤的微弯曲损耗较多模光纤小的原因。

光纤光学基本概念复习I

倾斜光线：均匀折射率分布
• 光线轨迹： (螺旋折线) cosqi = sinq z sinq
内散焦面半径：ric = a cosq • 数值孔径：
NAS = NA / sinq

•
最大时延差： s
=

n12
n1
2
NA S
1

n1 c
子午光线：渐变折射率分布
–渐变折射率分布： n(r) = n1 1 2(r / a)g 1/2 n2
模式的基本特征
----每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波; ----每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件; ----模式具有确定的相速群速和横场分布. ----模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的,外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。
《光纤光学》基本概念复习(I)
光波导的基本概念
• 导波光：受到约束的光波 • 光波导：约束光波传输的媒介 • 介质光波导三要素：
–“芯 / 包”结构 –凸形折射率分布，n1>n2 –低传输损耗

园柱波导:光导纤维
护套层纤芯包层涂覆层
单模：8 ~10mm 125mm 多模：50mm
外护层? À强度元件
模式命名
• 根据场的纵向分量Ez和Hz的存在与否,可将模式命名为: (1)横电磁模(TEM): Ez＝Hz＝0; (2)横电模(TE): Ez＝0, Hz≠0; (3)横磁模(TM): Ez≠0,Hz＝0; (4)混杂模(HE或EH):Ez≠0, Hz≠0。
• 光纤中存在的模式多数为HE(EH)模,有时也出现TE(TM)模。

光纤光学重要知识点共43页

31的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
光纤光学重要知识点
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克

《光纤光学》总复习

光纤光学复习光纤光学的基本理论什么是光纤？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Typical Dimension for Silica Fibers:SMF: 8~10 μm core, 125 μm claddingMMF: 50, 62.5, 100 um core, 125 um claddingIndex profile:Step vs. Graded vs. multi-step…光纤按纤芯折射率分布分类：a. 阶跃折射率分布光纤（SIOF）b. 渐变折射率分布光纤（GIOF）有关SIOF与GIOF光纤错误的观点是：SIOF是反射型光纤，而GIOF是折射型光纤；GIOF的通信容量比SIOF的通信容量大；弱导近似下，SIOF存在线偏振模，而GIOF不存在线偏振模；GIOF可以用作透镜成像，而SIOF则不能成像。

光纤传输模式分类：传输的模式总数：2)2(2V g gM +=V 为归一化频率，Δλπ=−=221022210n an n a k V 阶跃单模光纤的的确切判据：V < 2.405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。

光纤光学的研究方法几何光学方法波动光学方法适用条件λ << dλ ∼ d研究对象光线模式基本方程射线方程波导场方程研究方法折射/反射定理边值问题研究内容光线轨迹模式分布光线理论与波动理论分析思路2011-04-29光线方程的推导rv r dr+v v drv ds (),,Q x yz d dr n n ds ds ⎛⎞⇒=∇⎜⎟⎝⎠vSIOF中光线的传播数值孔径:定义光纤数值孔径NA为入射媒质折射率与最大入射角的正弦值之积,即Δ=−==2sin 12221n n n n NA im i θ物理意义与光纤传输速率的关系数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是错误的？NA越大，光纤的收光能力越大；NA越大，光纤的收光角越大；NA越大，光源与光纤的耦合效率越高；NA越大，多模光纤的模式色散越小。

光纤光学重要知识点

大？为什么？ 6. 简述光纤中三种色散的机理。在什么条件下光纤的色散为零？ 7. 什么叫模场的“稳态分布”? 8. 简述OTDR的工作原理。 9. 简述折射近场法的工作原理。 10. P120-121课后习题5.2，5.4，5.9，5.22，5.23（1）
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孙琪真：光纤光学华中科技大学·光电子工程系
程？写出该波导场方程式。
8
孙琪真：光纤光学华中科技大学·光电子工程系
3
1. 说明从波动方程到波导场方程两次分离变量的依据。 2. 波导场方程具有什么样的数学特征？ 3. 说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线是什么样的。 4. 传播常数的的物理意义是什么。 5. 说明V、U、W参数的物理意义及其相互关系。 6. 说明光波导数值孔径的物理意义 7. 子午光线的主要特征是什么? 8. 光线时延差影响光通信的什么性能？ 9. 在什么条件下才可以唯一确定光波导中的模式？ 10. 在纤芯和包层中选取的贝赛尔函数分别具有什么数学
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孙琪真：光纤光学华中科技大学·光电子工程系
5
1. 哪些因素限制光通信传输距离？ 2. 一光纤长220公里，已知光纤损耗为0.3dB/km，当输出光功
率为2.5 mW时，输入光功率为多少？ 3. 为什么光纤在1.55mm的波长损耗比1.3mm波长小? 4. 光纤的损耗能否降为零？为什么？ 5. 三角形折射率分布光纤与平方率折射率分布光纤哪种波导色散
图1
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孙琪真：光纤光学华中科技大学·光电子工程系
色散值计算
标准单模光纤，普通激光二极管光谱宽度 6 nm，传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 :
D = 17ps/nm/km × 6 nm × 10 km = 1020 ps
对于 1 Gbps速率的光脉冲，脉宽约为 1 ns. 如果脉冲展宽达到脉宽的20％，则系统将不能工作。上述情形显然不适合于1 Gbps速率，因为脉冲展宽已经达到100％；但是对于展宽为1300ps。

光纤光学复习-湖北汽院的

1、光纤由_________、_________、__________三层构成，其中__________一般由高损耗的材料制成，起到保护光纤的作用。

2、当光纤芯径________________时，可将光波近似看成一根根光线，采用几何光学方法分析光波在光纤中的传播特性，光线总是向____________的区域弯曲。

3、多模光纤的色散主要有__________、__________、__________三种形式。

4、光纤中导模传播常数的取值范围为______________。

弱导光纤的弱导条件为_____________，其导模LP lm(l >1)的精确模式为_____________、_____________。

5、光纤的数值孔径NA_______，其收光能力越强，同时也会造成多模光纤的_______色散增大，导致光纤的___________降低。

6、光信号在光纤中传输时的损耗主要来自_________、_________、_________、___________四个方面。

7、当光纤芯径________________时，不能采用几何光学方法近似而只能用波动光学方法分析光波在光纤中的传播特性，此时我们研究的对象是____________。

8、单模光纤的色散主要有__________、__________、__________三种形式。

9、导模场的分布特点是，在芯区为___________，而在包层则为_____________，此外导模场在空间各点应为_____________，在无限远处应_____________。

10、与光线理论相对应，光纤中传输的模式场可分为________、________、_______三类，其中与约束光线相对应的是_______。

选择题（）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 、0.85m μB 、1.31m μC 、1.55m μD 、1.40m μ（）2 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（）3 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。

光纤光学重要知识点 PPT

《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
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
模Байду номын сангаас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
写出SIOF中模式数目与V值的关系式。弱导光纤中组成线偏振模式的理论依据是什么？
为什么LP0m模式只有两重简并？实际光纤中传播的模式是线偏振模式吗？为什么？
画出LP6,8模式场分布示意图。高阶模式与低阶模式哪个输出角度大？
4
GIOF的数值孔径有何不同? 分别说明内散焦面、外散焦面、辐射散焦面的物理意义。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。
2
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。从数学上证明，在均匀折射率介质中，光纤轨迹为直线传播。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？ “纵横关系式”有何作用？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。
大家有疑问的，可以询问和交流
光纤器件
重要概念
– 自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器/WDM器件的工作原理及设计、光隔离器/环行器的工作原理及设计、光纤光栅的工作原理及设计、光纤激光器与放大器的工作原理及设计。

《光纤光学》复习提纲

5.2 3dB损耗相当于光透射率是多少？
• 答：
P 10lg( out ) P in (dB/ km) α =− L
Po ut Pin
令L=1km，则透过率
=0.5
5.3 为什么长波长处光纤损耗小？ • 答： 1.对于本征吸收，紫外本征吸收>红外本征吸收 2.对于散射损耗，其中瑞利散射损耗与波长的四次方成反比，因此损耗随波长增大而减小。
5.4 一光纤长3.5km，测得其输入与输出功率分别为1mW和 298uW，求该光纤损耗值（dB/km）
•Байду номын сангаас答：
α =−
10lg(
P out 298 ) 10lg( ) P 1000 = 1.5(dB / km) in =− 3.5 L
光纤的损耗值为1.5dB/km.
5.6 为什么光纤在1.55um波长的损耗比1.3um波长小？ • 答：对于光纤材料的本征吸收损耗，由知增大，E减小，则随波长增大，本征吸收减小，因此1.55um损耗小于 1.3um。 • 对于瑞利损耗，由于瑞利散射损耗与波长的四次方成反比，因此1.55um波长的损耗要小于1.3um波长的损耗。
5.9 若已知一光纤的折射率与波长的关系为 n(λ) = aλ + b ，其中a，b均为常数，该光纤是否存在材料色散？为什么？ • 解：材料色散取决于折射率对波长的二阶导数。即： λ0 d 2 n Δτ n = − δλ 2 c dλ 而
d 2n dλ2
=0，
故 Δτ n=0，不存在材料色散。
• 解：
• 解：
3.10 标准通信光纤芯径50um，数值孔径0.2，求其中传输模群的最大主模标号及存在的线偏振模，模式和模数。 • 解：

光纤光学学习指南

第一部分.光纤光学需要掌握的基本概念与重要结论第一章．绪论（4学时）1.光纤的优缺点优点：大容量；低损耗；抗干扰能力强；保密性好；体积小重量轻；材料取之不竭；抗腐蚀耐高温。

缺点：易折断；连接分路困难；怕水；怕弯曲。

2.光纤的分类重点掌握(1)光纤的结构，纤芯、包层、涂覆层的特点与作用(2)阶跃折射率分布光纤(SIOF)与渐变折射率分布光(GIOF)的特点与区别，折射率分布形式。

一些基本参数的意义与其表达式：相对折射差∆的意义与表达式；折射率分布参数g的意义（当g=∞时为SIOF，当g=2时为平方率分布光纤，当g=1时为三角分布光纤）。

(3)单模光纤与多模光纤的特点与区别（传输的模式数，芯径的大小，归一化频率）；归一化频率的意义与表达式（阶跃单模光纤的判据：V<2.405，渐变单模光纤的判据：V<3.508。

注意我们经常见到的2.405 是对阶跃光纤而言的）。

简单了解其它种类的光纤，例如保偏光纤与有源光纤（后面的课程会学到）。

3.光纤的制备工艺简单的了解一下。

第二章．光纤光学的基本方程（2学时）1.分析光纤波导的两种理论“几何光学方法”与“波动光学理论”的应用条件（几何光学方法：芯径远大于光波长；波动光学理论：芯径与波长可比例）与特点。

2.由麦克斯韦方程组出发推导波导场方程(1)“三次分离”，基本过程以及能够这样分离的依据“电磁”分离：由麦克斯韦方程组到波动方程“时空”分离：由波动方程到亥姆霍兹方程“横纵”分离：由亥姆霍兹方程到波到场方程(2)SIOF与GIOF中光线方程的意义，即SIOF与GIOF中光线的传播形式3.模式及其基本性质(1)模式的基本概念与定义(2)TEM、TE、TM、HE、EH模式的特点(3)纵向传播常数β横向传播常数W、U的意义（重点了解W的意义），以及W、U、V之间的关系(4)截止与远离截止的概念与基本条件（W=0截止，W=∞远离截止）(5)相速度、群速度、群延时的基本概念(6)线偏振模的概念第三章．阶跃折射率分布光纤（6学时）1.几何光学分析方法主要掌握一些基本的概念，“子午光线”与“偏斜光线”的定义；数值孔径的表达式，以及其物理意义(标志着光纤收光能力以及与光源耦合时偶和效率的大小)，数值孔径与传输带宽的关系（成反比）。

光纤光学总复习-2015.

光纤光学复习孙军强光纤光学的基本理论什么是光纤？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⏹Typical Dimension for Silica Fibers:⏹SMF: 8~10 μm core, 125 μm cladding⏹MMF: 50, 62.5, 100 um core, 125 um cladding⏹Index profile:⏹Step vs. Graded vs. multi-step…光纤按纤芯折射率分布分类：a. 阶跃折射率分布光纤（SIOF）b. 渐变折射率分布光纤（GIOF）有关SIOF与GIOF光纤错误的观点是：SIOF是反射型光纤，而GIOF是折射型光纤；GIOF的通信容量比SIOF的通信容量大；弱导近似下，SIOF存在线偏振模，而GIOF不存在线偏振模；GIOF可以用作透镜成像，而SIOF则不能成像。

光纤传输模式分类：传输的模式总数：2)2(2V g gM +=V 为归一化频率，∆λπ=-=221022210n an n a k V 阶跃单模光纤的的确切判据：V < 2.405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。

光纤光学的研究方法几何光学方法波动光学方法适用条件λ << dλ ~ d研究对象光线模式基本方程射线方程波导场方程研究方法折射/反射定理边值问题研究内容光线轨迹模式分布光线理论与波动理论分析思路2015/11/20光线方程的推导rr dr+ drds (),,Q xyz d dr n n ds ds ⎛⎫⇒=∇ ⎪⎝⎭SIOF中光线的传播数值孔径:定义光纤数值孔径NA为入射媒质折射率与最大入射角的正弦值之积,即∆=-==2sin 12221n n n n NA im i θ物理意义与光纤传输速率的关系数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是错误的？NA越大，光纤的收光能力越大；NA越大，光纤的收光角越大；NA越大，光源与光纤的耦合效率越高；NA越大，多模光纤的模式色散越小。

光纤光学-1-8-复习

曲线。
7. 从广义折射定理说明为什么光线总是向折射率高的区域弯曲。
8. 说明光纤数值孔径的物理意义。 9. 说明内散焦面、外散焦面和辐射散焦面的物理意义。 10. SIOF中子午光线的内、外散焦面半径各是多少？
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复习与思考(2)
1. 子午光线的主要特征是什么? 2. 推导SIOF数值孔径表达式; GIOF的数值孔径有何不同? 3. 为什么GIOF又称为“折射型”光纤？ 4. GIOF中光线角向运动有何特点？ 5. 分别说明约束光线、隧道光线和折射光线的特点。 6. 分别说明导模、漏模和辐射模的场分布特点。 7. 简述三种光线与三类模式的对应关系。 8. 说明传播常数b有何物理意义。 9. 说明V、U、W的物理意义。 10. 在什么条件下可以唯一确定光纤中的模式？
示意图。
6. 说明高斯近似最大激发效率判据的物理意义。
7. 说明等效阶跃光纤近似的物理意义。 8. 已知平方率分布光纤V=2，求基模模场半径。
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传播,基模场将沿z轴作线偏振波－椭圆偏振波－园偏振波－椭园偏振波－线偏振波的周期性变化。场形变化一周期所行经的z向距离,即差拍长度为:
Lb＝2π/b=l0 / B; Bb/k0 (B:光纤双折射参数) • 光纤中存在三种双折射：
–线双折射:在x和y方向折射率不同，合成椭圆偏振光
–园双折射:在左右旋方向折射率不同,引起线偏振面旋转
W0/a＝√2 V-1/2 ＋0.3716V-3/2＋26.77V-6 (平方率光纤)
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等效阶跃光纤近似(ESF)
• 寻找一条适当的阶跃型光纤去等效实际的渐变型光纤。而阶跃型光纤的场解是已知的, 这样就得到了渐变型光纤的场解。

光纤光学知识总结

光纤光学知识总结1. 引言光纤光学是一门研究光传输和操控的学科，它是现代通信、医学和工业等领域中不可或缺的关键技术。

光纤光学利用光纤作为传输介质，通过光的折射和全反射实现信号传输。

本文将对光纤光学的基本原理、传输性能和应用领域进行总结和介绍。

2. 光纤的基本原理光纤是一种通过内部光的全反射实现光信号传输的介质。

它由一个中心芯和一个外包层组成。

中心芯是光信号传输的主要部分，通常由高折射率的玻璃或塑料材料构成。

外包层则是低折射率的材料，用于包裹和保护中心芯。

光纤通过光的折射和全反射，实现将光信号沿着光纤传输的目的。

3. 光纤的传输性能3.1 传输带宽光纤的传输带宽是指光纤能够传输的最大频率信号的能力。

它受到光纤的材料特性、设计和制造工艺等因素的影响。

高质量的光纤能够支持更高的传输带宽，从而实现更高速率、更大容量的数据传输。

3.2 传输损耗传输损耗是光信号在光纤中传输过程中的能量损失。

它由散射、吸收和弯曲等因素引起。

传输损耗通常以每单位长度的衰减值（dB/km）来表示。

光纤的传输损耗越低，传输距离就越长，信号质量就越好。

3.3 色散色散是指光信号在光纤中传输过程中，不同频率的光信号由于折射率的差异而传播速度不同的现象。

色散会导致光脉冲的展宽和失真，限制了光信号的传输距离和速率。

4. 光纤光学的应用领域4.1 光通信光通信是光纤光学的主要应用之一。

光纤光学的高带宽和低损耗特性使得光纤成为主流的长距离通信传输介质。

光纤通信系统通过调制光信号来传输数据，实现了高速率、大容量的信息传输。

4.2 医学影像光纤光学在医学影像领域有广泛的应用。

通过光纤的灵活性和小尺寸，可以将光信号传输到人体内部，实现光学成像和激光手术等应用。

例如，内窥镜和激光手术器械中都使用了光纤。

4.3 工业检测光纤光学在工业检测领域也具有重要的应用价值。

光纤传感器可以通过测量光的强度、相位和波长等参数，实现对温度、压力、液位等物理量的测量。

光纤传感器具有高精度、抗干扰和耐腐蚀等特点，被广泛应用于工业自动化和安全监测等领域。

2012光纤光学总复习-xl

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光纤器件
• 重要概念
– 自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器/WDM器件的工作原理及设计、光隔离器/环行器的工作原理及设计、光纤光栅的工作原理及设计、光纤激光器与放大器的工作原理及设计。
• 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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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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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1ห้องสมุดไป่ตู้分，共20分）四、计算题 (共30分)
– 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。
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选择题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
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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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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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选择题17
• 关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错误的：

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。

光学复习提纲

光学复习提纲一、光的直线传播1.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的2.光速光在真空中的转播速度为c =3.00×108m/s 。

光在不同介质中的传播速度是不同的。

根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c 。

二、反射平面镜成像1.像的特点平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。

2.光路图作法根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。

三、折射与全反射1.折射定律折射定律的各种表达形式： (θ1为入、折射角中的较大者。

)021sin 1sin sin C v c n ='===λλθθ折射光路也是可逆的。

2.各种色光性质比较可见光中，红光的折射率n 最小，频率ν最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v 最大，波长λ最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。

以上各种色光的性质比较在定性分析时非常重要，一定要牢记。

4.光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。

光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。

光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。

这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

应用---蜃景、光导纤维。

四、棱镜1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。

入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。

（若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。

）作图时尽量利用对称性（把棱镜中的光线画成与底边平行）。

由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。

）4.全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。

选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o （右图1）或180o （右图2）。

光纤光学-第三章概要

波导场方程
第3页
《光纤光学》第Βιβλιοθήκη 章阶跃折射率分布光纤Ｏ
θz 纤壁入射角 n1 n2
n0 sin c n1Sin c
2 n12 n2
ψ
θz 线轴角Ｏ’
端面入射角
n0
• 通常将称之为孔径角，它表示光纤集光能力的大小。工 c 程上还用数值孔径来表示这种性质，记作 N.A. 定义为
《光纤光学》第三章传输容量限制
阶跃折射率分布光纤
返回框图
n1 1 Ln12 T 1 L c sin c cn2 •色散导致的传输光脉冲展宽
1 n2 c T BL 2 B n1
1/B
色散对光纤所能传输的最大比特率B的影响可利用相邻脉冲间不产生重叠的原则来确定，即
最大时延差
子午光线
数值孔径
入射媒质折射率与最大入射角的正弦值之积，只与折射率有关，与几何尺寸无关
相对折射率差
(n n ) / 2n
2 1 2 2 2 1
2 NA ni sin im n12 n2 n1 2
第5页
《光纤光学》第三章模间色散
阶跃折射率分布光纤
波导方程边界条件
t2 k 2 2 e 0 t2 k 2 2 h 0
第13页
场的通解边界条件
特征方程
传输常数
模场分布场的解
《光纤光学》第三章
阶跃折射率分布光纤 §3.2 阶跃光纤场解
E i H H i E
1 T B
L
T
例如：
第8页
n1 1.5
2 103

《光纤光学》复习提纲

光纤光学基础知识概要

光纤光学基本概念复习I

光纤光学重要知识点共43页

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光纤光学总复习-2015.

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