光纤光学往年试习题及参考答案

1、光纤光学 （往年考题 仅供参考）填空：三个载波波长0.85um多模光纤LED光源 1.31um单多并存 LD 1.55um单模 掺铒激光器单，多模光纤区别单模光纤传输一种模式，纤芯直径小，芯皮折射率差小；多模光纤传输多种模式，纤芯直径大，芯皮折射率差大单根光纤结构纤芯、包层、保护层完美条件下光纤材料损耗下限由哪两部分组成瑞利散射和本征吸收波长色散由什么叠加，与什么成正比是波导色散和材料色散的叠加，与光源谱宽成正比光纤与光源耦合的两者匹配参量光纤：芯径，数值孔径，截止波长，偏振特性光源：发光面积，光束发散角，光谱特性，输出功率，偏振特性光纤固定连接技术三环节1.端面的制备；2.光纤的对准调节；3

2、.光纤接头固定光纤隔离器与相位调制器运用的效应光纤隔离器：法拉第效应；相位调制器：kerr效应掺杂光纤激光器掺杂元素对应波长Nd：0.9um，1.06um，1.35umEr： 1.55um其中0.9um和1.55um为三能级系统，1.06um和1.35um为四能级系统多模光纤连接损耗轴偏离（横向）两光纤端面之间的间隙（纵向）两光纤轴之间的倾斜（角向偏移）光纤端面不完整性（弯曲和倾斜）光纤种类不同（芯径和折射率不同）光纤光栅概念光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成空间相位光栅，器作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜名词解释：基模模场半径基模场振幅衰减到最大值1/e处场分布半宽

3、度光孤子满足光纤非线性薛定谔方程的一种孤立波解，这种解表示光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度和速度都不变光纤的损耗光纤损耗大致分为具有的固有损耗和光纤制造后由使用条件造成的附加损耗。具体来说，固有损耗指因光纤制造和光纤材料引起的光纤传输损耗；附加损耗包括光纤使用过程中的弯曲，以及构成光纤系统时因光纤耦合而产生的损耗。问答：半导体激光器与单模光纤直接耦合效率低的原因？如何提高LD发出的光在空间是窄长条，长约几十微米，宽约零点几微米，其远场图是一个细长的椭圆。对此，对于多模光纤其芯径大，能接收，但其角分布只有十几度，而LD光的发散角在x方向约，在y方向约，光纤接收不进去，即为困难所在。提高耦合效率途

4、径：通过间接的透镜耦合从产生一阶光孤子所需阈值功率出发，说明在光孤子通信系统中使用色散位移光纤的原因为产生一阶光孤子，阈值功率越低越好，由可以看出，可以加大（非线性效应）和（输入脉宽）以及减小（色散），但输入脉宽太大不好，故可以使用色散位移光纤，其色散非常小，非线性效应也不太严重。光纤激光器与放大器的分类及特点分类：（1）晶体光纤激光器和放大器，如：红宝石单晶，Nd：YAG单晶 （2）利用非线性效应制作的光纤激光器和放大器，如SRS,SBS （3）掺杂光纤激光器和放大器特点：（1）转换效率高，激光阈值低；、 （2）器件体积小，灵活； （3）激光谱线多，单色性好，调谐范围宽；光纤布拉格光栅原理由于光纤芯区折射率变化造成光波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，时的其透射光谱和反射光谱对该波长出现奇异性。论述： 分析光纤中光波的传输特性的两种基本理论。试从Maxwell方程出发，给出两种理论的基本思路，并分析其特点及适用范围光线理论：光线光学方法几何光学方法，将光波看成由一根一根光线构成条件是纤芯直径>>光波长优点是简单直观适用范围是多模光纤波动理论：波动光学方法严格的分析方法优点是精确，缺点是求解复杂无任何前提，单模多模均适用思路：麦克斯韦方