光学习题 -(5)

2、某种光纤的截止波长为1.5um，请问当入射波长为1.3um和1.65um时，光纤里传输的是单模还是多模？

答：入射波长为1.3um和1.65um时分别传输的是单模与多模。

3、画出LP4，5模式的模斑图

4、光纤中的基模能否被截止，为什么？

答：不能。因为光纤半径不可能为0，入射波长也不可能为无穷大。

5、为什么现代通信中的传输手段大量使用光缆而不使用金属电缆？

答：光纤光缆与金属电缆相比有如下优点：1、损耗低2、频带宽3、线径细4、重量轻 。由上可见，光缆必将

代替以往使用的金属电缆，并且目前就已广泛地应用于各种传输线路中。

6、光具有什么性质？

答：光有如下三大性质：

1）直线传播性 在同一种介质中，光总是沿着直线前进；

2）反射性 在不同介质的交界面上，一部分入射光要产生反射；

3）折射性 在不同介质的交界面上，没有产生反射的入射光继续前进而产生折射，行进方向发生改变。

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λ0=0.85μm的光激励时，试求：（共10

分） （1）包层折射率n2=？（2）光纤的数值孔径NA=？

解：（1）纤芯与包层的相对折射率差

n2 = 1.4985 （2分）

（2）光纤的数值孔径 （2分）

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？（共5分）

解：1．65dB/km

3、 均匀光纤纤芯折射率n1=1.5，工作波长λ0=1.3μm，芯径2a=10μm，若要保证单模传输，则对相对折射率差Δ有何要求？（共8分）

解：<0.0022

4、解：（1）该光纤的截止波长为1.379um。

（2）V=3.31584，有HE11，HE21，TE01，TM01模式。

模式在光纤中传输时的先后次序为：跑的最快的为HE11，另外三个模式简并，跑得速度比HE11慢。

主观题二

简答题（每小题5分，共20分）

1、简述光纤中包层存在的必要性。

答：1、与纤芯共同组成光波导，限制光在纤芯内传输。2、保护纤芯。

2、简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。

答：当W趋向0时，场在包层中不衰减，导模转化为辐射模，对应于导模截止。

当W趋向无穷大时，场在包层中不存在，导模场的约束最强，对应于导模远离截止。

3、应用已有的《光纤光学》知识，提高光纤通信容量，应如何完善光纤？

答：可从降低光纤色散的角度分析。

四、计算题 (共30分)

1、某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量。OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度10ns，测得光脉冲从光纤始

端返回光纤始端的时间为3μs，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？

（2）该OTDR判断故障点的误差为多少？

（3）若OTDR能测的损耗范围为32dB,想用它测试78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dB／km，问OTDR

能否看到末端的衰减曲线？

解：1）由L=Ct/（2n）=3*108*3*10-6/（2*1.5）=300m

2）ΔL=CΔt/（2n）=+1m

3）经总的路程损耗为：0.3dB/km*78*2=46.8dB>32dB

所以OTDR不能看到末端衰减的曲线。

2、某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=0.85μm的光激励时，试求： （1）

光纤的最大数值孔径；（2）光纤的截止波长；（3）基模的模场半径；（4）模式总数。

1）GIOF中的局部数值孔径为

当r=0时，

2)抛物线型：

3)基模模场半径：

4）V=12.38,模数M=38

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