2007年毕业设计

1、华中科技大学光电学院二00四级光纤光学期末考试试卷（半开卷）专业： 班级： 姓名： 学号： 题 号一二三四总分得 分阅卷人一、 多项选择题（下列各题四个备选答案中有一个或多个正确答案，请将其代号写在题目前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共30分）（ B）1 光纤通信中C波段波长范围正确的是：A、 13651530nm； B、 15301565nm；C、 15651625 nm； D、 830850nm。（ BC ）2 有关光纤的色散，下列哪些命题是正确的？A、 G.652光纤，1550 nm的光波比1510 nm跑得快；B、 正色散导致光脉冲在光纤中传输时被展宽；C、

2、色散限制了光纤中信号的传输速率；D、 负色散导致光脉冲在光纤中传输时被压缩。（ BD ）3 有关光纤中传输的模式，下列哪些命题是正确的？A、 不同模式对应的光波频率不一样；B、 高阶模式出射角大；C、 低阶模式跑得快；D、 不同模式的横截面能量分布不同。（AC）4 渐变折射率分布光纤下述论述错误的是：A、对于所有光线都具有很好的会聚功能；B、相对于阶跃射率分布光纤而言，传输带宽大；C、折射率不同会导致光场的振幅与相位剧烈变化；D、渐变折射率分布光纤又称为折射型光纤。（ AD）5光纤的弯曲损耗，下面的命题正确的有：A、 弯曲半径越大，损耗越小； B、 模场半径越大，损耗越小；C、 归一化频率越小

3、，损耗越大；D、 场的分布形状不发生变化，只是发生了偏移。（ AC ）6 在标准单模光纤中传输1550nm的光信号，对于光纤通信系统以下论述错误的是：A、中继距离增大，速率提高； B、中继距离增大，速率降低；C、中继距离减小，速率降低；D、中继距离减小，速率提高。（ABCD ）7 以下命题哪些是错误的： A、G.653光纤是最理想的光纤； B、G.655光纤在1550nm色散为零； C、OH根吸收峰无法消除掉；D、G.652光纤工作在1310nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素。（ACD ）8 以下关于光纤耦合器论述正确的是：A、 依靠光纤中的模式耦合作用实现光功率的分配；B、 1

4、：1的对称耦合器，可以实现信号的合路输出；C、 同侧端口隔离度越大，器件性能越好；D、由1：1的对称耦合器首尾相连形成的8:1合路器，损耗一般不高于9dB。（ACD ）9 以下关于自聚焦透镜论述正确的是：A、 自聚焦透镜原理上是一段自聚焦光纤；B、 自聚焦透镜的制备工艺与光纤相同；C、 0.25节距的GRIN，其物方焦点在其端面；D、其成像性质随着长度发生变化。 （ABCD ）10 在光时域反射仪（OTDR）进行测量的过程中，以下论述错误的是：A、盲区的影响无法消除；B、OTDR仪表设置的光纤折射率如比光纤实际折射率大，则测试长度会比实际光纤长度长； C、OTDR可精确的确定光纤的故障位置；D

5、、OTDR可进行光纤色散的测量。（ABC ）11 以下命题哪些是错误的：A、 光纤的瑞利散射可以消除；B、 红外吸收损耗与入射光波长无关；C、 光纤可以任意弯曲使用；D、 长周期光纤光栅可用作EDFA的增益均衡。（C ）12以下命题哪些是正确的：A、EDFA可实现1310nm信号的放大；B、EDFA的工作需要谐振腔；C、EDFA的自发辐射会影响其工作性能；D、EDFA的输出信号功率与输入信号功率呈线性关系。（ A ）13以下命题哪些是错误的：A、 EDFA可实现信号再生；B、 光纤激光器需要谐振腔；C、 光纤环行器可起到光隔离器的作用；D、 EDFA与光纤激光器都需要达到粒子数反转分布。（ B

6、D）14以下命题哪些是正确的：A、 多模阶跃型光纤适合于传图像；B、 子午光线在光纤端面投影线为过圆心的直线；C、 GIOF带宽小于SIOF；D、 知道了光纤的折射率分布，就可以得出光线的传输轨迹。（ACD ）15以下命题哪些是错误的：A、 每一个LPm模式有四重简并；B、 高速率情况下，偏振模色散影响不能忽视；C、 光纤单模传输条件都是Vc<2.405；D、 平方率分布光纤的场解是高斯函数。二、简答题（每小题5分，共20分）1、要减少光纤中传播的模式，可以采取哪些措施？答：因为光纤中允许存在的模式是由V决定的，而，所以有以下几种方式可减少光纤传播的模式：1、增大入射波长。2、减小光纤芯

7、径a。3、减小光纤的折射率差，可通过增大包层的折射率实现。2、写出主模标号p=16的模组所包含的LP模式名称、对应的精确模式名称，以及这一模群的总模式数目。答：LP模式：精确模式: 总模式数目:M=7×4+2=30除为二重简并外，其余为四重简并。3、画出LP4,6的导模场分布图，并进行解释说明。答：l=4,m=6 l0,中心为暗斑 径向为6个亮斑，角向为8个亮斑。角向的暗线由确定。由此得出4、应用已有的光纤光学知识，说明如何减小通信中色散的影响？答：通信中色散主要有材料色散，波导色散，模间色散。1、在单模光纤中，短波长（0.85）区材料色散很大，可以忽略波导色散。材料色散会产生群速度

8、色散，对于此，目前可以采用色散补偿措施。例如啁啾光栅。长波长区（1.31.55）使波导色散与材料色散相互抵消。2、在1。31。7范围的任何波长，适当调整光纤波导结构参数，使波导色散与材料色散相互抵消，总可以获得零色散（或最低色散），即零色散原理：将波长由1.3移至1.55使其与最低损耗波长一致，从而大大提高光纤的传输距离。3、模间色散只存在于多模光纤中，可以才有适当折射率分布的渐变型光纤或单模光纤来减小或消除。4、还可以用非零色散位移光纤来消除波导色散。三、设计题（共10分）请选择如下器件：半导体激光器（LD）、波分复用光纤耦合器（WDM）、Tap光纤耦合器（TAP）、光隔离器（ISO）、掺铒

9、光纤(EDF)以及Bragg光纤光栅和长周期光纤光栅若干只，设计（1）增益平坦的光纤放大器；（2）二波长输出光纤激光器，画出结构示意图，标注器件设计参数及光波长参数，并简单介绍工作原理。答：1、信号光经过隔离器与980nm的泵浦光通过WDM进入EDF，出来的光的增益谱上有两个波峰和一个波谷，所以再需要通过三个长周期光栅，来使波峰值降低，波谷值增大，达到增益平坦的效果。2、用980nm或1480nm的光作为泵浦光，经过WDM耦合到系统中，经过一个隔离器，再通过两个FBG组成的第一个谐振腔，选择一个波长为的光输出，其余的光再通过两个FBG组成的第二个谐振腔，选择一个波长为的光输出。四、计算题 (每

10、小题10分，共30分)1、阶跃型多模光纤纤芯与包层折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，试计算：（1） 纤芯与包层的相对折射率差=？（2） 光纤的数值孔径NA=？（3） 在1m长光纤上，由子午光线的光程差所引起的最大时延差max=？解：沿轴线，子午光线传播1m的时延，沿角，子午光线传播1m的时延，时，有最大时延差，2、单模光纤的纤芯半径为5mm，纤芯和包层的折射率分别为1.45和1.445，光源工作波长为1.5mm，线宽为0.1nm。其归一化传播常数可表示为：，材料色散为：10ps/km/nm。求：（1）该光纤的波导色散；（2）光脉冲传输100km，产生的总延时；（3）若要求光脉冲不展宽

11、，应如何设计光纤的V值？解：1、，计算可得，带入式中，求得：0.7192、3、要光脉冲不展宽，则，0，即=10=10,由此解出V的值。3、用自聚焦透镜实现半导体激光器与单模光纤间的耦合，激光器输出光斑的模场半径的大小为，光纤的模场半径为，半导体激光器有源介质的折射率为3，光纤纤芯的折射率为1.5，求：（1）要实现最大耦合效率，自聚焦透镜的放大率应为多少？（2）半导体激光器与光纤间的最小耦合损耗为多少？解：1、，要实现最大耦合效率，放大率2、在场型适配损耗、非圆对称损耗、模场半径损耗都为零的情况下，半导体激光器与光纤间只存在菲涅耳反射损耗时，耦合损耗为最小，菲涅耳反射损耗五、分析题（共10分）1、用光时域反射仪（OTDR）进行光纤损耗测量时，测量曲线如下图所示：（1）请解释其中各段所代表的实际意义。（2）对比各段光纤的损耗的大小。答：（1）a段表示由于耦合设备与光纤前端面菲涅耳反射引起的回波脉冲； b、c、e分别表示三段具有均匀特性的光纤传播时的背向散射曲线； d 段放入了