《光纤光学》复习提纲

1、孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 1 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 2 n重要概念重要概念 光波导、光纤分类、子午光线、数值孔径、传输光波导、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、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、光线分类光线轨迹及特点、光线分类 n重要公式重要公式 射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光

2、电子工程系 3 n重要概念重要概念 模式定义及性质、模式分类及场分布特点、模模式定义及性质、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、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、目分析、导模光斑分布图、模式输出特性、 WKB近似方法思路近似方法思路 n重要公式重要公式 波导场方程、截止与远离截止条件、单模工作波导场方程、截止与远离截止条件、单模工作 条件、模式数目、归一

3、化工作频率、模群精确条件、模式数目、归一化工作频率、模群精确 模式数目。模式数目。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 4 n重要概念重要概念 损耗机理、光通信窗口、色散机理、色散补偿、损耗机理、光通信窗口、色散机理、色散补偿、 损耗测试的三种方法（后向散射法损耗测试的三种方法（后向散射法OTDR）、）、 不同型号的通信光纤性能。不同型号的通信光纤性能。 n重要公式重要公式 材料色散与波导色散的计算、脉冲展宽的计算、材料色散与波导色散的计算、脉冲展宽的计算、 模场半宽的计算、截止波长的计算模场半宽的计算、截止波长的计算 孙琪真：光纤光学孙琪真：光

4、纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 5 n重要概念重要概念 自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器/WDM器器 件的工作原理及设计、光隔离器件的工作原理及设计、光隔离器/环行器的工作环行器的工作 原理及设计、光纤光栅的工作原理及设计、光原理及设计、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。纤激光器与放大器的工作原理及设计。 n重要公式重要公式 准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分支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、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。光

5、纤光栅中心波长。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 6 n重要概念重要概念 光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜 耦合系统、光束变换特性、有源对准（局部损耦合系统、光束变换特性、有源对准（局部损 耗法）。耗法）。 n重要公式重要公式 端面反射损耗计算、模场失配损耗计算、朗伯端面反射损耗计算、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光源耦合损耗计算、半导体激光器耦合效率计 算。算。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 7 模拟考试模

6、拟考试 一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一、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一个正确答案，请将其代号写在题干前面 的括号内。每小题的括号内。每小题1.5分，共分，共30分）分） 二、简答题（每小题二、简答题（每小题5分，共分，共20分）分） 三、设计题（每小题三、设计题（每小题10分，共分，共20分）分） 四、计算题四、计算题 (共共30分分) 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 8 选择题选择题1 n 有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是 错误的？错误的？ A

7、 ：对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式：对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式 是唯一确定的；是唯一确定的； B：TE01、TM01和和HE21模具有相同的截止频率；模具有相同的截止频率； C：每一个模式都有自己对应的截止频率；：每一个模式都有自己对应的截止频率； D：HE11模是唯一不能截止的模式。模是唯一不能截止的模式。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 9 选择题选择题2 n光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决 定，但光纤中能够激励出的模式与很多因定，但光纤中能够激励出的模式与很多因 素有关，问光纤

8、中实际能够激励出的模式素有关，问光纤中实际能够激励出的模式 与下列哪些因素无关：与下列哪些因素无关： A、入射光源的光功率；、入射光源的光功率； B、入射介质的折射率；、入射介质的折射率； C、光的入射角；、光的入射角； D、入射点的位置。、入射点的位置。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 10 选择题选择题3 n主模式号为主模式号为14的模群中所含的精确模式总的模群中所含的精确模式总 数为：数为： A、14； B、26； C、28； D、7 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 11 选择题选择题

9、4 n通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其 主要原因是：主要原因是： A、光纤的弯曲损耗；、光纤的弯曲损耗； B、OH 吸收损耗； 吸收损耗； C、过渡金属离子吸收；、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射损耗。、瑞利散射损耗。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 12 选择题选择题5 n线偏振模的模斑为：线偏振模的模斑为： A、径向亮斑数为、径向亮斑数为2m，角向亮斑数为，角向亮斑数为 l，而且，而且 中心为暗；中心为暗； B、径向亮斑数为、径向亮斑数为m，角向亮斑数为，角向亮斑数为2l，而且，而且 中心为暗；中心

10、为暗； C、径向亮斑数为、径向亮斑数为2l，角向亮斑数为，角向亮斑数为m，而且，而且 中心为亮；中心为亮； D、径向亮斑数为、径向亮斑数为l，角向亮斑数为，角向亮斑数为2m，而且，而且 中心为亮。中心为亮。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 13 选择题选择题6 n光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其 中不可能消除的因素是：中不可能消除的因素是： A、弯曲损耗；、弯曲损耗； B、OH 吸收； 吸收； C、过度金属离子吸收；、过度金属离子吸收； D、瑞利散射、瑞利散射 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技

11、大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 14 选择题选择题7 n一光信号在光纤中传播了一光信号在光纤中传播了5000m,功率损耗功率损耗 了了15%，该光纤的损耗是，该光纤的损耗是 A、0.14dB/km； B、0.71dB/km； C、0.64dB/km； D、0.32dB/km。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 15 选择题选择题8 n对于对于1330nm的单模光纤，当入射光中心波的单模光纤，当入射光中心波 长为长为1550nm，光谱宽度为，光谱宽度为10nm时，不可时，不可 能存在的色散是哪一个？能存在的色散是哪一个？ A、模间色散；

12、、模间色散； B、材料色散；、材料色散； C、波导色散；、波导色散； D、偏振模色散。、偏振模色散。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 16 选择题选择题9 n数值孔径数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列是光纤的一个重要参数，下列 哪些命题是错误的？哪些命题是错误的？ A、NA越大，光纤的收光能力越大；越大，光纤的收光能力越大； B、NA越大，光纤的收光角越大；越大，光纤的收光角越大； C、NA越大，光源与光纤的耦合效率越高；越大，光源与光纤的耦合效率越高； D、NA越大，多模光纤的模式色散越小。越大，多模光纤的模式色散越小。 孙琪真：光纤光

13、学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 17 选择题选择题10 n下列光纤的色散，由小到大的排列次序为：下列光纤的色散，由小到大的排列次序为： A、多模的、多模的GIOF、多模、多模SIOF、单模光纤；、单模光纤； B、多模、多模SIOF、多模的、多模的GIOF、单模光纤；、单模光纤； C、单模光纤、多模的、单模光纤、多模的GIOF、多模、多模SIOF； D、多模、多模SIOF、单模光纤、多模的、单模光纤、多模的GIOF 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 18 选择题选择题11 n以下那一种是非零色散位移光纤：以下

14、那一种是非零色散位移光纤： A、G655光纤；光纤； B、G653光纤；光纤； C、G652光纤；光纤； D、G651光纤。光纤。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 19 选择题选择题12 n有关光纤中的色散论述错误的是：有关光纤中的色散论述错误的是： A、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降 低、传输容量变小；低、传输容量变小； B、色散位移的目的是使零色散波长与最低损、色散位移的目的是使零色散波长与最低损 耗波长一致；耗波长一致； C、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负

15、色散的 光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成 为色散补偿光纤；为色散补偿光纤； D、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波 导色散和材料色散互相抵消导色散和材料色散互相抵消 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 20 选择题选择题13 n以下关于自聚焦透镜论述错误的是：以下关于自聚焦透镜论述错误的是： A、0.25节距的节距的GRIN的物方焦点在透镜入射平的物方焦点在透镜入射平 面上面上 B、0.25节距的节距的GRIN，同一点离轴入射，出射，同一点离轴入射，出射 仍为

16、平行光线仍为平行光线 C、0.25节距的节距的GRIN，不同入射点的斜平行线，不同入射点的斜平行线 入射，出射位置不同；入射，出射位置不同； D、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 21 选择题选择题14 n下列光波长不属于通常所说的光纤的三个下列光波长不属于通常所说的光纤的三个 传输窗口是：传输窗口是： A、0.85mm； B、1.31mm； C、1.48mm； D、1.55mm。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 22 选

17、择题选择题15 n有关有关G.652光纤，以下命题哪个是错误的：光纤，以下命题哪个是错误的： A、工作在、工作在1310nm波长时，损耗是通信容量的波长时，损耗是通信容量的 主要限制因素；主要限制因素； B、工作在、工作在1550nm波长时，色散是通信容量的波长时，色散是通信容量的 主要限制因素；主要限制因素； C、工作在、工作在1550nm波长时，损耗与色散均是通波长时，损耗与色散均是通 信容量的主要限制因素；信容量的主要限制因素； D、工作在、工作在850nm波长时，损耗与色散均是通波长时，损耗与色散均是通 信容量的主要限制因素；信容量的主要限制因素； 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华

18、中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 23 选择题选择题16 n标准单模光纤纤芯直径一般为：标准单模光纤纤芯直径一般为： A、10m mm B、10 nm C、80 m mm D、100 nm 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 24 选择题选择题17 n关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错 误的：误的： A、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关；、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关； B、对于单模光纤，模场半径的不匹配是光纤、对于单模光纤，模场半径的不匹配是光纤 损耗主要因素；损耗主要因素； C、通过

19、充以折射率匹配液，可大大降低光纤、通过充以折射率匹配液，可大大降低光纤 端面间菲涅尔反射损耗；端面间菲涅尔反射损耗； D、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分 析计算。析计算。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 25 选择题选择题18 n有关光纤光栅的命题，哪一个是不对的：有关光纤光栅的命题，哪一个是不对的： A、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论；、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论； B、长周期光纤光栅可应用于、长周期光纤光栅可应用于OADM中；中； C、长周期光纤光栅可用作、长周期光纤光栅可用作EDFA的

20、增益均衡；的增益均衡； D、Bragg光纤光栅可应用于光纤激光器中。光纤光栅可应用于光纤激光器中。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 26 选择题选择题19 n光时域反射仪（光时域反射仪（OTDR）不能够完成的功能有：）不能够完成的功能有： A、光纤端面的判断；、光纤端面的判断； B、光纤色散大小的测量；、光纤色散大小的测量； C、光纤断点的判断；、光纤断点的判断； D、光纤长度的测量。、光纤长度的测量。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 27 选择题选择题20 n以下命题哪个是错误的：以下命题

21、哪个是错误的： A、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的；、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的； B、EDFA与掺铒光纤激光器的工作机理均为受与掺铒光纤激光器的工作机理均为受 激辐射；激辐射； C、EDFA的增益与泵浦功率大小有关；的增益与泵浦功率大小有关； D、EDFA的增益与信号光功率大小无关。的增益与信号光功率大小无关。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 28 设计题设计题1 n请用如下器件：请用如下器件：980/1550nm的波分复用耦的波分复用耦 合器、合器、2/8 Y型耦合器、光环形器、型耦合器、光环形器、Bragg 光纤光栅、光纤光

22、栅、980nm半导体激光器、一段掺半导体激光器、一段掺 铒光纤，单模光纤若干米，分别构成光纤铒光纤，单模光纤若干米，分别构成光纤 放大器与激光器，画出结构示意图，并简放大器与激光器，画出结构示意图，并简 单介绍工作原理单介绍工作原理 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 29 设计题设计题2 n有一卷大约几十公里长的光纤需要测量其有一卷大约几十公里长的光纤需要测量其 长度，现有一段长度，现有一段100米可以测试的光纤与需米可以测试的光纤与需 测量的光纤具有相同的参数，试设计测量测量的光纤具有相同的参数，试设计测量 方法用以测量光纤长度方法用以测量光

23、纤长度 。 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 30 计算题计算题1 n某光纤出现故障，用某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量。仪表进行测量。 OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度发射的周期性矩形脉冲的宽度10ns，测得，测得 光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为3s， 已知光纤纤芯折射率已知光纤纤芯折射率n1=1.5， （1）问此光纤故障点距始端距离有多长？）问此光纤故障点距始端距离有多长？ （2）该）该OTDR判断故障点的误差为多少？判断故障点的误差为多少？ （3）若）若OTDR能测的损耗范围为能测的损耗范围为32dB,想用它测试想用它测试 78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dB km，问，问OTDR能否看到末端的衰减曲线？能否看到末端的衰减曲线？ 孙琪真：光纤光学孙琪真：光纤光学 华中科技大学华中科技大学光电子工程系光电子工程系 31 计算题计算题2 n某抛物线分布光纤，某抛物线分布光纤，n1=1.5，=0.001，纤，纤 芯直径芯直径2a=50m，当用波长