光纤通信简明教程参考答案.doc

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1、光纤通信简明教程参考答案第一章习题1-1什么是光纤通信?目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。1-2试画出光纤通信系统组成的方框图。一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。1-3通信系统的容量用BL积表示，B和L分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B为比特率，L为中

2、继间距。1-4光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。(1)通信容量大(2)中继距离远(3)抗电磁干扰能力强，无串话(4)光纤细，光缆轻(5)资源丰富，节约有色金属和能源。光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。1-5请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。略26第二章习题2-1一个频率为Hz的光源，其发射功率为10W，它一秒内发射多少个光子?解：2-2如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播?（1）对于石英光纤，纤芯的折射率，包层的折射率。（2）对于塑料光纤，纤芯的折射率，包

3、层的折射率。解：由得（1）（2）2-3一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。油的折射率为1.3，玻璃的折射率为1.5，若单色光的波长可由光源连续调节，并观察到500nm与700nm这两个波长的单色光在反射中消失，求油膜的厚度。解：由于空气的折射率小于油的折射率，油的折射率小于玻璃的折射率，薄油膜的上、下两表面反射而形成相干光，由于两束光的路程不同而引起的光程差为2n2e；由于薄油膜的上、下两表面反射光都发生位相突变而不引起额外的光程差。所以总的光程差为当反射光因干涉而减弱，则有由上式得k1，k2=1，2，3……所以k1=4，k2=3把n2=1.3代入得到油膜的厚度为干涉加强的光波波长

4、为：e=673.08nm262-4一波长为λ=600nm的单色平行光垂直照射一个光栅上，光栅常数为d=6μm，问第二级明纹所对应的衍射角φ为多少?解：光衍射角φ满足光栅方程时：k=0,1,2……式中d=a+b，k=2得2-5一束线偏振光入射到偏振片上，光矢量方向与偏振化方向分别成30°角和60°角，问透过偏振片的光强之比是多少?解：利用马吕斯定律：2-6光从空气中入射到玻璃会发生光的反射和折射，已知玻璃的折射率n=1.48，空气的折射率近似为1，试求反射光为线偏振光时所对应的入射角。解：由布儒斯特定律可得2-7有一介质，吸收系数为，透射光强分别为入射光强的10%、50%及80%时，

5、介质的厚度各多少?解：光束穿过厚度为z的介质后强度为可得：当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为7.196cm；当透射光强分别为入射光强的50%时，介质的厚度为2.166cm；当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为0.607cm；262-8构成激光器的三个基本条件是什么?构成一个激光器需要如下三个要素如图所示：（1）激光工作物质（2）激励（3）光学谐振腔2-9He—Ne激光器的中心频率Hz，自发辐射谱线宽度为Hz，若想获得单模输出，腔长应为多少?解：纵模个数N为当单模输出时N=1，即Hz由得4m第三章习题3-1填空题(1)通信用的光纤绝大多数用材料制成。折射率高

6、的中心部分叫，折射率稍低的外层称为。(2)表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为，用表示。(3)在阶跃型光纤中，模是最低工作模式，是第一高阶模。(4)阶跃型光纤的单模传输条件是。(5)渐变型光纤中不同射线具有相同轴向速度的现象称为。答案：（1）石英，纤芯，包层（2）数值孔径，NA（3）LP01，LP11（4）0＜V＜2.405（5）光纤的自聚焦现象263-2试分析阶跃型光纤和渐变型光纤的导光原理。阶跃折射率光纤的导光原理比较简单，如图3-1-3所示。图3-1-3阶跃折射率光纤的导光原理按照光的全反射理论，如果光线满足θ1大于临界角由式（3-1-3）确定的θC，将会在纤芯与包层界面上

7、发生全反射，当全反射的光线再次入射到纤芯与包层的分界面时，又会再次发生全反射而返回纤芯中传输形成导波。采用渐变型折射率光纤的目的是为了降低模间色散，其导光原理如图3-1-4所示。图中给出了梯度折射率光纤中三条不同路径的光线沿光纤传播的情况，与轴线夹角大的光线经过的路径要长一些，然而它的折射率的较小，光线速度沿轴向的传播速度较大；而沿着轴线传播的光线尽管路径最短，但传播速度却最慢。这样如果选择合适的折射率分布就有可能使所有光线同时到达光纤输出端。这样人们很容易理解为什么