光纤技术及应用复习题4-27

《光纤技术及应用》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。

4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？

5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。

第二章

1、平板波导的结构，分类。

2、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及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。P14

4、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

7、波导间的模式耦合指的是？P31

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。光纤的相对折射率差。

2、阶跃光纤中导模的光线分为：子午光线和斜光线。

子午光线：指在子午面内传播的锯齿形折线；

斜光线：指与芯轴即不相交也不平行的空间折线。

3、阶跃光纤中的延迟时间，数值孔径P37-38

4、光纤单模工作的条件。P45. 光纤中的基模是:HE11模

5、阶跃光纤中允许传播的导模数目：P48（式3.2-48）

6、什么是光纤光栅，其结构？其分类。

7、什么是光子晶体？其特征？什么是光子晶体光纤？结构以及其导光机制。P55

8、光子晶体光纤的应用。

作业题：3.1， 3.2， 3.10, 3.11

第四章

1、光纤的传输特性包括哪些?

2、什么是光纤的损耗？光纤损耗系数定义式（式4.1-1）；

光纤的损耗有：吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等。

吸收损耗有：本征吸收和杂质吸收。

对于普通的石英光纤，光纤通信的三个窗口指的是：0.85，1.3，1.55微米处吸收损耗最小。

3、什么是光纤的色散？光纤的色散主要有哪些？分别是什么？

4、什么是光纤双折射？造成的原因有哪些？描述单模光纤的双折射的物理参量。

5、为什么光纤与体非线性材料相比，更易于产生非线性光学效应？

作业：4-1、4-4、4-7、4-10

第五章

1、光纤无源器件包括哪些？有源器件指哪些？

2、知道每一种器件的作用、分类、性能指标等。（光纤耦合器、光波分复用器、光隔离器等）

3、光纤放大器工作原理（光与物质相互作用的三种方式）

4、掺铒光纤放大器的组成部分，及各部分作用。并画图。

5、光纤放大器的泵浦方式有？

6、泵浦光源的波长是？

7、光纤放大器的三种主要用途：

8、光纤激光器的组成部分，工作原理。

习题：

1．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。试求：（1）光纤的相对折射率差Δ；

（2）数值孔径NA；

（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。

2、已知阶跃型光纤，纤芯折射率n1=1.485，相对折射率差Δ=0.3%，工作波长λ0=1.31μm，试求：（1）保证光纤单模传输时，光纤的纤芯半径a应为多大？

（2）若a=5μm，保证光纤单模传输时，n2应如何选择？

3、当光在一段长为10km光纤中传输时，输出端的光功率减小至输入端光功率的一半。

求：光纤的损耗系数α。

4．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10km。试求：（1）子午光线的最大时延差；

（2）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求子午光线的最大时延差。

5、纤芯折射率n1=1.468,包层折射率n2为1.447,假如光源波长为1300nm请计算单模光纤的纤芯半径。

6、典型的单模光纤的纤芯直径是8mm,折射率是1.460，相对折射率差是0.3%,包层直径是12.5mm，光源波长为0.85mm,计算光纤的数值孔径、最大可接受角和截至波长。

7、阶跃型光纤的相对折射指数差∆＝0.01，纤芯折射率n1=1.48，纤芯半径a=3μm，要保证单模传输，问工作波长应如何选择？

8、阶跃光纤，若nl＝1.50, λ0=l.3μm，试计算

（1）若Δ= 0．25，为了保证单模传输，其纤芯半径a应取多大？

（2）若取a=5μm ，为保证单模传输，Δ应取多大？

9、计算n1=1.48及n2=1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果光纤端面外介质折射率n=1.00，则允许的最大入射角θm a x为多少？

10、弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率指数分别为n1=1.5，n2=1.45，试计算：（1）纤芯和包层的相对折射差Δ。

（2）光纤的数值孔径NA。

11、已知阶跃光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射(指数)差Δ=0.01，纤芯

半径a=25 μm，若λ0=1 μm，计算光纤的归一化频率V及其中传播的模数量M。

12、一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850 n m波长上可以支持1000个左右的传播模式。试问：

（1）其纤芯直径为多少？

（2）在1310 n m波长上可以支持多少个模？

（3）在1550 n m波长上可以支持多少个模？