光纤光学重点.doc

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1、一、名词解释1.光纤光栅（P144）：通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅2.数值孔径：入射媒质折射率与最大入射角的正弦之积3.基模模场半径(P101)：基模场在光纤的横截面分布曲线中心最大值e-1处所对应的半径。4.子午光线：子午面上传播的光线5.光隔离器（P140）：是一种基于法拉第旋转的非互易性的传输器件，只允许光波沿着一个方向传输（光信号沿着指定正方向传输时损耗低，光路被接通），而另一个方向的传输是禁止的。6.平均能流密度（P20）：在足够长的观测时间内平均单位时间内通过单位面积的能量。能流密度（百度）：在一定的空间范围内，单位面积所取得的或

2、单位重量能源所能产生的某种能源的能量或功率。7.相速度（P19）：场的等相位面沿Z轴的传播速度。群速度（P19）：光脉冲或波包的中心或光能量沿Z轴的传播速度，也即场的等幅面沿z轴的传播速度。8.群速度色散：在高速大容量的光纤通信中，由于光纤介质表现出非线性，光脉冲包络的形状会发生变化，这种影响光信号的接收的变化成为群速度色散9.光无源器件（P122）：有光纤式和光纤耦合分立元件两种，前者利用自身特性直接实现功能，后者利用光学元件对光的传播特性进行交换，并用透镜奖器件和光纤耦合。10.自聚焦透镜（P122）：芯径大，长度短，数值孔径大，光线在其中的传播轨迹为正弦曲线。由一点发出的

3、不同角度的光线经过一周期的传播后又汇聚到另一点的类似平方律折射率分布光纤。11.模式色散：在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，到达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽12.传播常数（P17具体看书）：纵向传播常数β：导模的相位在Z轴单位长度上的变化量，波矢在Z轴上的投影β=K·ez=nk0cosθz；横向传播常数：波矢k的横向分量，U和W分别反映了导模在芯区中的驻波场的横向振荡频率，W值则反映了导模在包层中的消逝场的衰减速度二、简答题1.光纤导光的基本原理全反射原理2.什么是光纤的色散？光纤的色散主要有几种？其对光纤通信有何影响？在

4、光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象叫做光纤的色散。模间色散、波导色散、材料色散、偏振色散导致光信号畸变，限制传输距离3.简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义截止条件实际上规定了允许某一导模存在时光纤所需具备的结构参数，而在模式远离截止时，W→∞仅仅只是意味着W>>U从而有V≈W，一般情况下，U的值在截止条件和远离截止值之间，即Uclm

5、将彼此削弱直至最后消失。波的相位是否一致，由波束入射至包层壁的角度决定。只有以某些特定角度入射于包层壁的波才能相互得到加强，继续传播。也就是说，当光线入射至包层壁时，只有光线与包层壁的角度为某些特定值的光波才不会被削弱而形成传输波组，将此称为传输模。依据光线与包层壁间的夹角由小至大，分别称为0次模，1次模，2次模......5.画出LP45的膜斑图，并简要说明LPlm的模场分布图的分布规律画图（略）规律：一般的，LPlm模沿径向的亮斑数为m，沿角向的亮斑数为2l6.描述光纤线路传输的基本参数有哪些？简要阐述这些技术参数的含义①光纤损耗：每单位长度光纤光功率衰减分贝数②折射率分布

6、：③带宽：光纤的带宽是一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的调制频率和光纤长度的乘积，是一个表征多模光纤光学特性的综合指标④数值孔径：入射媒质折射率与最大入射角的正弦之积⑤模场直径：一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1/(e^2)的各点中两点最大距离⑥截止波长：单模光纤的截至波长指的是这种光纤在单模传送情况下能够允许的光线的最大的波长，超过这个波长单模光纤将出现多模7.光纤中包层存在的必要性一方面与纤芯一起构成光波导，另一方面也保护纤壁不受污损8.矢量法求解模式场的基本思路三、计算题1.某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长

7、λ0=0.85μm的光激励时，试求：1）包层折射率n2=？2）光纤的数值孔径NA=？2.一光信号在光纤中传播了5000m，功率损耗了85%，该光纤的损耗为多少dB/km？α=-10lg(Pout/Pin)/L(dB/km)3、已知阶跃折射率光纤中n1=1.52，n2=1.49。1)光纤浸没在水中(n0=1.33)，求光从水中入射到光纤输入端面的光纤最大接收角；2)光纤放置在空气中，求数值孔径。4.阶跃型光纤的纤芯半径a=25um，Δ=0.01，n1=1.45,当λ=800nm时，其归一化频率