光纤技术与应用思考题080451—20100316.doc

光纤技术与应用思考题20100316第1章 绪论1、光纤的基本结构主要包括哪三部分组成？各部分的功能各是什么？。第2章 光纤传输机理的光线理论分析1、光纤的数值径的定义，以及它的物理意义是什么？反射型光纤的数值孔径（N.A.）反映了光纤的什么本领。N.A.的大小与光纤的纤芯直径的关系是什么？2、设反射型光纤的纤芯和包层折射率分别为n1和n2，试推导其数值孔径NA的表达式。若n1=1.6709，n2=1.4704，则光纤的NA=？集光率f=？3、光线在反射型光纤内全反射时，仍有一按什么规律衰减的波透入界面，透入的深度为多少，平均透过的能流多少？4、子午光线在反射型光纤内的总几何程长以及总反射次数如何计算？对于反射型光纤，斜光线的最大入射角、几何程长、反射次数与子午光线的相比有何判别。5、设一直圆柱形光纤纤芯和包层折射率分别为n1=1.62和n2=1.52，光纤长L=1m，光纤芯径，光纤放置在空气中，入射角为=15的子午光线从一端入射，在光纤内部全反射而传播。计算该光线在光纤中的光程及反射次数。设纤芯的吸收系数为=0.001/cm，若忽略光纤纤芯和包层之间的界面反射损耗，试计算光纤的透过率为多少？相当于衰耗是多少dB？6、一阶跃折射率分布多模光纤的参数如下：芯直径：50m，折射率：1.51；包层直径：125m，折射率：1.46；光纤长度5km(1) 计算光纤的数值孔径N.A.、集光率f和光纤入射端最大入射角；(2) 计算芯与层界面上的入射临界角；(3) 画图说明光脉冲在该光纤中传播过程中脉冲展开的原因；(4) 并计算该光纤中光脉冲展开最大延迟时间。7、圆柱阶跃型光纤弯曲时对子午传播有何影响？8、在梯度折射率光纤中，光线传播路径有何特点？设有一梯度折射率光纤,其折射率满足抛物线分布,式中， =140rad/mm, 试求:当近轴光线入射时, 近轴子午光线的路径方程？光纤中光线每传播一周期的长度为多少?若光纤的总长度为1 km, 光线在光纤中共传播了多少个周期?9、与光学透镜相比，自聚焦透镜在结构上的主要特点是什么？10、已知自聚焦透镜的矩阵方程，自聚焦透镜的长度为，求：（1）自聚焦透镜的焦距、物方和像方有主点及焦点位置；（2）物位于2倍焦距之外，试用作图法求解物通过自聚焦透镜后所成的像，并说明所成像的性质（正与倒，虚与实，放大与缩小）。第3章 光纤的特性1、光纤的损耗主要包括哪三种损耗？画出通信光纤的光谱损耗曲线，并说明光纤传输特性。2、光纤的色散主要有哪三种类型？3、光纤的损耗与色散对光纤通信系统分别有何影响？第4章 光纤的材料与制造、光纤的分类、光缆1、拉制多模反射型光纤的方法主要有哪两种方法？制作折射型光纤常用什么方法？2、试述制备光纤预制棒的主要工艺过程与方法。3制备光纤芯棒的主要方法有四种方法？4、光纤通信系统中常有哪三种类型的光纤？并说明各自使用场合及传输特性。5、光纤的应用领域主要包括哪此方面？第5章 无源光器件1、试举出五种不同类型的光无源器件，并说明它们的在光纤系统中的作用。2、光纤隔离器在光纤系统中的作用是什么？画出其工作原理图。3、试用干涉滤光片法设计一4波长波分复用器，画出原理图。第7章 光纤传像的器件、系统与应用1、为什么相关光纤束（传像束）能传输图像？设光纤传像束的单丝直径d =14微米，试求正方形排列和六角形排列情况下的理论极限分辨率。2、画图说明波分复用改善光纤传像系统像质的原理。第8章 光纤通信技术1、画图说明光纤通信系统主要由哪五部分构成？并简述各自作用是什么？第9章 光纤传感技术1、根据光纤所起作用，光纤传感器可分成哪两类？各自的工作原理是什么？这两种类型的光纤传感器中光纤各起什么