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情境一巩固与提高：一、填空题1.华裔学者高锟科学地预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，并因此获得诺贝尔物理学奖。
2.目前光纤通信所使用的光的波长为1260nm-1625nm 。
3.数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机构成。
4.光纤通信的3个低衰耗波长窗口分别是0.85um、1.31um 、和 1.55um 。
5.非色散位移光纤零色散波长在 1310 nm，在波长为1550 nm处衰减最小。
6.光纤主要由纤芯和包层构成，单模光纤芯径一般为 8-10 μm，多模光纤的芯径一般在 50 μm左右。
7.光纤的特性主要分为传输特性、机械特性、温度特性三种。
二、简答题1.简述光纤通信的优点和缺点。
答：光纤通信的优点：1)频带宽、通信容量大2)损耗低、传输距离远3)信号串扰小、保密性能好4)抗电磁干扰、传输质量佳5)尺寸小、重量轻、便于敷设和运输6)材料来源丰富、环境适应性强光纤通信的缺点：1）光纤性质脆。
需要涂覆加以保护2）对切断的连接光纤时，需要高精度技术和仪表器具3）光路的分路、耦合不方便4）光纤不能输送中继器所需的电能5）弯曲半径不宜过小2.简述光全反射原理。
答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较大）到光疏媒质的交界面会发生全反射现象，即入射角达到一定值时，折射光线将与法线成90°角，再增大会使折射光线进入原媒质传输。
3.简述光纤通信系统的基本组成。
答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。
光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。
光源器件一般是LED和LD。
光纤：完成光波的传输。
光接收机的作用就是进行光/电转换。
光收器件一般是光电二极管PIN和雪崩光电二极管APD。
4.简述G.652、G.653、G.655的特点和主要用途。
答：G.652：也称标准单模光纤，是指零色散点在1310nm附近的光纤；在1550nm处，G.652光纤具有最低损耗特性。
光纤通信复习题答案1. 光纤通信中，光纤的类型主要有哪两种？答案：光纤通信中，光纤的类型主要有两种，分别是单模光纤和多模光纤。
2. 光纤通信中，光信号的调制方式有哪些？答案：光纤通信中，光信号的调制方式主要包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及脉冲编码调制（PCM）。
3. 光纤通信中，光放大器的作用是什么？答案：光纤通信中，光放大器的作用是放大光信号，以补偿光纤传输过程中的损耗，从而延长通信距离。
4. 光纤通信中，色散是如何产生的？答案：光纤通信中，色散是由于光纤中不同波长的光信号传播速度不同，导致信号到达接收端的时间不同而产生的。
5. 光纤通信中，波分复用（WDM）技术是如何实现的？答案：光纤通信中，波分复用（WDM）技术是通过在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号来实现的，这样可以大幅度提高光纤的传输容量。
6. 光纤通信中，光时分复用（OTDM）技术的原理是什么？答案：光纤通信中，光时分复用（OTDM）技术的原理是将时间划分为多个时隙，每个时隙传输一个光脉冲，通过这种方式实现多个光信号在同一光纤中的高速传输。
7. 光纤通信中，光纤的损耗主要由哪些因素造成？答案：光纤通信中，光纤的损耗主要由散射损耗、吸收损耗和非线性损耗等因素造成。
8. 光纤通信中，光纤的非线性效应有哪些？答案：光纤通信中，光纤的非线性效应主要包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和受激拉曼散射（SRS）等。
9. 光纤通信中，光纤的连接方式有哪些？答案：光纤通信中，光纤的连接方式主要有熔接、机械接续和光纤连接器连接等。
10. 光纤通信中，光纤的维护和检测方法有哪些？答案：光纤通信中，光纤的维护和检测方法包括光纤端面的清洁、光纤损耗的测量、光纤的弯曲半径检测以及光纤的折射率分布测量等。
一、填空题（40分，每空1分）1、光纤通信是光纤为传输媒质。
以光波为载波的通信方式。
2、无源器件主要有光纤连接器、波分复用器、光调制器、光隔离器、光耦合器和光衰减器、光开关等。
3、单模光纤纤芯直径一般为8~10um ，多模光纤纤芯直径为50~80um ，光纤包层直径一般为125 um 。
4、光缆结构包括缆芯、铠装和护套。
常用光缆有层绞式、骨架式、中心管式、带状式等结构。
5、光纤主要的传输特性是损耗和色散。
7、在光纤通信系统中，对光源的调制可分外调制和内调制两类。
8、掺铒光纤放大器应用方式有中继放大器、前置放大器和后置放大器。
10、EDFA的泵浦结构方式有：a. 同向泵浦；b. ___反向泵浦____结构；c.双向泵浦结构。
11、SDH的主要复用步骤是映射、定位和复用。
12、光中继器实现方式有光-电-光形式中继放大器和光放大器两种1、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（ B ）电路。
A．ATC B．AGC C．APC D．ADC2、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( A )A.光源不能产生负信号光B.将出现长连“1”或长连“0”C.编码器太复杂D.码率冗余度太大4、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度( A )A.作前置放大器使用B.作后置放大器使用C.作功率放大器使用D.作光中继器使用5、STM－4每秒可传输的帧数是( D )A.1000B.2000C.4000D.80006、STM-N一帧的字节数是( C )。
A.2709B.274N9C.270N9D.261N97、在光纤通信系统中，当需要保证在传输信道光的单向传输时，采用( B )。
A.光衰减器B.光隔离器C.光耦合器D.光纤连接器8、决定光纤通信中继距离的主要因素是( B )A.光纤的型号B.光纤的损耗和色散C.光发射机的输出功率D.光接收机的灵敏度9、下列哪一个不是SDH网的特点( D )A.具有全世界统一的接口标准B.大量运用软件进行系统配置的管理C.复用映射结构灵活D.指针调整技术降低了设备复杂性10、将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ B ）A.折射B.在包层折射边界上的全内反射C.纤芯—包层界面上的全内反射D.光纤塑料涂覆层的反射三、简答题（20分）1、简述掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理。
光纤通信技术考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、以下哪个不是光纤通信的优点？（）A 通信容量大B 传输损耗小C 抗干扰能力强D 成本低2、光纤的主要成分是（）A 铜B 铝C 石英D 塑料3、光在光纤中传输时，其模式数量与（）有关。
A 光纤芯径B 光纤长度C 光的波长D 光纤折射率4、以下哪种光纤适用于长距离通信？（）A 多模光纤B 单模光纤C 塑料光纤D 渐变型光纤5、光纤通信系统中，用于将光信号转换为电信号的器件是（）A 光源B 光检测器C 光放大器D 光耦合器6、以下哪种光源在光纤通信中应用最广泛？（）A 发光二极管B 半导体激光器C 固体激光器D 气体激光器7、光放大器的作用是（）A 产生光信号B 增强光信号C 转换光信号D 分配光信号8、以下哪种光放大器的增益带宽最宽？（）A 半导体光放大器B 掺铒光纤放大器C 拉曼光纤放大器D 布里渊光纤放大器9、光纤通信系统的工作波长通常在（）附近。
A 850nmB 1310nmC 1550nmD 1800nm10、以下哪种复用技术可以在一根光纤中同时传输多个波长的光信号？（）A 时分复用B 波分复用C 频分复用D 码分复用二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、光纤通信是以______为载体，以______为传输媒介的通信方式。
2、光纤的结构包括______、＿_____和______。
3、按照折射率分布情况，光纤可分为______光纤和______光纤。
4、光在光纤中传播会产生______、＿_____和______等损耗。
5、常见的光检测器有______和______。
6、光纤通信系统的基本组成包括______、＿_____和______。
7、光源的调制方式有______调制和______调制。
8、波分复用系统的关键器件有______和______。
9、光纤通信中的色散包括______色散、＿_____色散和______色散。
一、重要知识点：1、在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ满足0°<θ<θc2、影响光接收机灵敏度的主要因素是噪声3、在阶跃型(弱导波)光纤中，导波的基模为LP014、在薄膜波导中，导波的截止条件为λ0<λC，5、在光纤中，单模传输的条件为V≤2.4056、EDFA在作光中继器使用时，其主要作用是使光信号放大7、根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形式分为三类：一为HE波;二为TE波;三为TM波。
8、渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为自聚焦现象9、利用光波作为载体并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信10、在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为I层11、STM-1帧结构12、光纤的色散主要有：13、光纤的损耗主要有：14、EDFA在光纤通信系统中的主要应用形式有：前置放大器、后置放大器和作光中继器。
15、EDFA的工作波长范围16、EDFA的泵浦光的波长17、光纤损耗的原因，归结起来主要包括两大类：吸收和散射损耗，吸收损耗又分为：散射损耗包括：18、LD适用于长距离、中容量的光纤传输系统，LED适用于：19、光纤通信的发展趋势：大容量（高速）、长距离20、光隔离器的作用是保证光信号只能正向传输21、PIN和APD的特点22、数字光纤通信系统中继距离主要受光纤损耗和带宽的限制23、光隔离器的主要指标24、时延：25、EDFA作前置放大器使用时，要求其有高增益和低噪声的特性26、激光器主要由能够产生激光的工作物质、泵浦源和光学谐振腔等三部分组成.27光向耦合器的指标、类型28、光开关的功能、类型29、数字光纤通信系统的主要指标30、模拟光纤通信系统的主要指标31、光发射机、光接收机的组成及性能指标32、光接收机的主指标：灵敏度和动态范围32、决定期光接收机的灵敏度的主要因素为噪声（量子噪声、暗电流噪声、热噪声）33、适于光纤通信的线路码？34、SDH的主要设备35、列出几种光纤通信新技术36、二、简答：1-1，1-2，1-5，2-6，2-7，3-4，3-19，半导体材料的光电效应。
《光纤技术及应用》复习题第一章1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。
（并会证明）2、TE波、TM波分别指的是什么？3、平面光波发生全反射的条件。
当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。
（相隔约半个波长）实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。
对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播第二章1、平板波导的结构，分类。
结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n1>n2 , n1>n3。
且一般情况下有n1>n2> n32、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模（各有什么特点）。
（入射角与临界角之间的关系以及各种模式相对应的传播常数所满足的条件）P12。
P17-18图满足全反射的光线并不是都能形成导模，还必须满足一定的相位条件。
P13（导模的传输条件）3、在平板波导中TE0模为基模，因为TE0模的截止波长是所有导模中最长的。
P144、非均匀平面光波在平板波导中的模式有：泄露模、消失模5、平板波导中的简正模式具有：稳定性、有序性、叠加性、和正交性。
6、模式的完备性指的是?P24在平板波导中，导模和辐射模构成了一个正交、完备的简正模系，平板波导中的任意光场分布都可以看成这组正交模的线性组合。
7、波导间的模式耦合指的是？P31当两个波导相距很远时，各自均以其模式独立地传播，无相互影响；当两个波导相距很近时，由于包层中场尾部的重叠，将会发生两个波导间的能量交换，称之为波导间的模式耦合。
作业题：2-7、2-8第三章1、什么是光纤？光纤的结构，分类，并画出相应的折射率分布。
1. (单选题)麦克斯韦方程组中,表示磁生电的方程是? ( A)A. ∇×E⃗=−ðB⃗ðt+JB. ∇×H⃗=ðD⃗ðtC. ∇⋅D⃗=ρD. ∇⋅B⃗ =02. (单选题)1966年,( C)发表了他的著名论文“光频介质纤维表面波导”。
首次明确提出通过改进制备工艺,减少原材料杂质,可使石英光纤的损耗大大下降,并有可能拉制出损耗低于20dB/km的光纤,从而使光纤可用于通信之中。
A. 麦克斯韦B. 亥姆霍兹C. 高锟D. 爱因斯坦3. (单选题)(B )年,美国康宁公司研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。
A. 1960B. 1970C. 1980D. 19904. (单选题)对于各向同性介质,物质方程是: ( C)5. (单选题)亥姆霍兹方程是由( A)分离变量而来。
A. 波动方程B. 麦克斯韦方程C. 物质方程D. 边界条件6. (单选题)TE波是指( D)垂直于入射面的光波。
A. 波矢方向B. 波动方向C. 磁场振动方向D. 电场振动方向7. (单选题)( A)是光纤传输中最重要的物理现象之一,是影响光纤传输特性和构成光纤器件的基础。
A. 倐逝波B. 相移C. 古斯哈恩思位移D. 全反射8. (单选题)当光波波长远小于光波导的横向尺寸时,可以忽略光的波动性特性,用( B)来描述光的能量传输,通常将这种处理光波导中光传输问题的方法称为射线光学方法或几何光学方法。
A. 光波B. 光线C. 电磁场D. 场9. (单选题)在局部范围内可以近似地将波阵面看作平面,将光波看作平面波,并称其为(C )。
A. TE波B. TM波C. 局部平面波D. 以上都不对10. (单选题)电磁场能量传播的能流密度由(A )S表示。
A. 玻印亭矢量B. 波阻抗C. 波矢D. 传播常数1、光纤是光导纤维的简称，它是工作在光波波段的一种介质波导。
2、光纤的传输特性由其结构和材料决定。
光纤原理试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 光纤通信中，光信号传输的介质是什么？A. 铜线B. 光纤C. 无线电波D. 微波答案：B2. 下列哪一项不是光纤通信的优点？A. 抗电磁干扰能力强B. 传输距离远C. 传输速率低D. 保密性好答案：C3. 光纤通信中，信号的传输方式是：A. 电信号B. 光信号C. 声信号D. 热信号答案：B4. 光纤通信中，光纤的折射率分布情况可以分为几种类型？A. 1种B. 2种C. 3种答案：B5. 下列哪一项不是光纤的损耗因素？A. 材料吸收B. 弯曲损耗C. 色散D. 放大器答案：D二、多选题（每题3分，共15分）1. 光纤通信系统中，下列哪些设备是必需的？A. 光纤B. 光端机C. 放大器D. 光纤连接器E. 光纤交换机答案：A, B, D2. 光纤通信中，下列哪些因素会影响光纤的传输性能？A. 光纤的折射率B. 光纤的直径C. 光纤的弯曲程度D. 光纤的材质E. 光纤的长度答案：A, B, C, D3. 下列哪些是光纤通信中常用的光源？A. LEDB. 激光器D. 光纤放大器E. 光纤连接器答案：A, B4. 光纤通信中，下列哪些技术可以用于提高传输速率？A. 波分复用B. 时分复用C. 频分复用D. 码分复用E. 光纤放大器答案：A, B, C, D5. 下列哪些是光纤通信中常用的光检测器？A. 光电二极管B. 光电晶体管C. 光纤放大器D. 光电倍增管E. 光纤连接器答案：A, B, D三、判断题（每题2分，共10分）1. 光纤通信是一种有线通信方式。
（对）2. 光纤通信的传输介质是铜线。
（错）3. 光纤通信具有抗电磁干扰能力强的特点。
（对）4. 光纤通信的传输速率比有线通信慢。
（错）5. 光纤通信中，单模光纤比多模光纤的传输距离更远。
（对）四、简答题（每题5分，共10分）1. 请简述光纤通信的基本原理。
答案：光纤通信的基本原理是利用光波在光纤中传播的特性，通过光纤作为传输介质，将电信号转换成光信号进行传输。
光纤通信技术复习题答案一、选择题1. 光纤通信中使用的光波频率通常在以下哪个范围内？A. 100 THzB. 300 THzC. 10 THzD. 1 THz答案：B2. 光纤通信中，光信号的传输损耗主要来源于：A. 材料吸收B. 散射C. 反射D. 所有以上答案：D3. 下列哪种光纤类型不是按照传输模式分类的？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 单极光纤D. 双极光纤答案：C二、填空题4. 光纤通信的基本原理是利用_________作为传输媒介，通过_________将信息传输到远距离。
答案：光纤；光波5. 光纤通信中的色散主要分为两种类型：_________和_________。
答案：材料色散；波导色散三、简答题6. 简述光纤通信的主要优点。
答案：光纤通信的主要优点包括高带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强、保密性好、重量轻、体积小、易于安装等。
7. 描述单模光纤与多模光纤的主要区别。
答案：单模光纤只允许一种模式的光波传输，具有较小的芯径，通常用于长距离传输。
多模光纤允许多种模式的光波传输，芯径较大，通常用于短距离传输。
四、计算题8. 假设一个光纤通信系统中，光信号的衰减系数为0.3 dB/km，试计算在传输距离为100 km时的总衰减。
答案：总衰减 = 0.3 dB/km * 100 km = 30 dB五、论述题9. 论述光纤通信在现代通信网络中的应用及其重要性。
答案：光纤通信在现代通信网络中扮演着至关重要的角色。
它广泛应用于互联网、电话网络、电视传输、数据传输等领域。
光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，使得信息传输更加高效、稳定。
随着5G技术的发展，光纤通信在构建高速、大容量的通信网络中的作用愈发凸显。
六、案例分析题10. 某城市需要建立一个覆盖全城的光纤通信网络，请简述设计该网络时需要考虑的主要因素。
答案：设计一个覆盖全城的光纤通信网络时，需要考虑以下主要因素：网络的覆盖范围、网络的容量需求、光纤的类型（单模或多模）、网络的可靠性和冗余设计、成本效益分析、维护和升级的便利性、以及与现有通信基础设施的兼容性等。
《光纤通信技术》复习题一．基本概念1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？2．光纤通信的特点？3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？5．归一化频率V和截止频率V C各如何定义？有何区别和联系？6．什么是单模光纤？单模传输的条件是什么？7．什么是模耦合？什么EMD？8．什么是光纤的近场和远场？什么是模场直径？什么是光纤的截止波长？9．什么是光子的自发辐射、受激吸收、受激辐射？10．什么是信号的抖动？抖动的性能参数有哪些？11．满注入和LPS注入条件是怎样规定的？二．基本原理1．光在不同的界面上发生反射和折射的方向规律如何？发生全反射的条件是什么？2．什么是散射？光被介质吸收有几种形式？为什么“波长有选择性”？3．光纤芯区折射率为什么比包层高？4．光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？5．无源光器件有那些？作用是什么？6．为什么发光二极管的发射谱线宽、发射角大，而半导体激光器的发射谱线窄、发射角小？7．试分析光通过介质时，在什么情况下，（1）光波被吸收；（2）光波被放大；（3）光波强度保持不变。
8．简述LD和LED的工作原理9．简述PIN和APD管的工作原理10．光接受机是由几部分组成的？各部分的作用是什么？11．辅助设备有哪些？作用是什么？12．公务通信有几种方式？区间通信主要解决什么问题？13．光纤通信系统中的接口电路的作用是什么？14．实用化的光纤通信系统是由哪些部分组成的？各部分的作用分别是什么？三．计算1．已知多模光纤的Δ=0.01，n0=1.5，将此光纤端浸没于水中（n水==1.33），求其在水中的数值孔径。
2．已知目前的单模光纤芯直径为10μm，Δ=0.004，n0=1.5，并为阶跃分布，若以0.63μm波长的红光注入，其中导模约有多少？若想实现单模传输，芯经应作如何调整？3．某光纤损耗系数为2.5dB/km，长度为1.5km，输入光功率为10μW时，输出应为多少？4．用脉冲展宽法测量某多模光纤链的带宽，光纤链长10km，输入光脉冲FWHM为3ns，输出为5ns，求此光纤链的带宽。
光纤测试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光纤通信中，光信号的传输介质是：A. 铜线B. 光纤C. 无线电波D. 微波2. 光纤的传输损耗主要来源于：A. 材料吸收B. 材料散射C. 连接损耗D. 所有以上3. 光纤通信中，单模光纤的模式数量为：A. 1B. 2C. 多于2D. 没有模式4. 光纤的折射率分布通常有哪几种类型？A. 单模B. 多模C. 阶跃型D. 渐变型5. 光纤通信系统的主要优点不包括：A. 传输距离远B. 抗干扰能力强C. 易于安装维护D. 传输速率低6. 下列哪项不是光纤的类型？A. 单模光纤B. 多模光纤C. 塑料光纤D. 金属光纤7. 光纤的连接方式不包括：A. 机械连接B. 热熔连接C. 冷接连接D. 无线连接8. 光纤通信系统中，光纤的端面清洁非常重要，主要原因是：A. 防止信号衰减B. 避免光的散射C. 减少反射损耗D. 所有以上9. 光纤的传输特性通常用哪个参数来描述？A. 带宽B. 衰减C. 折射率D. 长度10. 光纤通信中，光放大器的作用是：A. 放大光信号B. 转换电信号C. 转换光信号D. 过滤噪声答案：1-5 B D A C D 6-10 D D D B A二、填空题（每空1分，共10分）1. 光纤通信中，光信号的传输介质是________。
2. 光纤的折射率分布通常有________和________两种类型。
3. 光纤通信系统的主要优点包括传输距离远、抗干扰能力强、________。
4. 光纤的连接方式包括机械连接、热熔连接、________等。
5. 光纤的传输特性通常用________来描述，它决定了光纤的带宽和传输距离。
答案：1. 光纤 2. 阶跃型、渐变型 3. 易于安装维护 4. 冷接连接 5. 衰减三、简答题（每题5分，共10分）1. 简述光纤通信的基本原理。
2. 光纤的分类有哪些？答案：1. 光纤通信的基本原理是利用光波在光纤中传播的特性，将电信号转换为光信号，通过光纤传输到接收端，再将光信号转换回电信号，实现信息的传输。
《光纤通信技术》复习题一．基本概念1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。
可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。
光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。
即在电磁波近红外区段。
2．光纤通信的特点？答：一、传输频带宽，通信容量大二、传输损耗低，中继距离长三、不怕电磁干扰四、保密性好，无串音干扰五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输六、节约有色金属和原材料七、抗腐蚀性能好3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。
数值孔径表示光纤采光能力的大小。
在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。
为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。
光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。
沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。
4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。
分为模间色散和模内色散。
模内色散又分为材料色散和波导色散。
多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。
5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。
实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。
第1,2章1.光波在真空和介质中的传播速度有何关系？波长有何关系？频率有何关系？传播常数有何关系？解：设真空中 c,λ,f,k 设介质中 v,λ′,f ′,k ′,折射率n 则：v=c/n ,λ′=λ/n ,f ′=f ,k ′=kn2.什么是单模光纤和多模光纤的工作条件？阶跃多模光纤和渐变多模光纤导模的近似计算公式是什么？应用这些公式时，对光纤有何条件？解：多摸光钎（MMF ）：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50μm 左右），仅用于中小容量、中短距离通信。
单摸光纤（SMF ）：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个微米），适合大容量、长距离通信。
3.数值孔经是什么？有什么物理意义？写出各类数值孔径的计算公式？ 解：光纤端面临界入射角的正弦值，称为数值孔径（）。
由于光纤端面上小于或等于临界入射角的入射光在光纤内传输，故数值孔径越大，则光纤与光源或和其他光纤的耦合就越容易。
但数值孔径过大会增加光纤传输损耗，故数值孔径应适当选值。
阶跃光纤子午光线：NA ≡sin Ф0=√(n 12-n 22)=n 1√（2△） 阶跃光纤斜射光线：NA ≡sin Ф0=NA/cos γ渐变光纤子午光线：NA(r)≡sin Ф0 (r)=√(n 12(r)-n 22)=n 1(r)√（2△(r)） 渐变光纤斜射光线：N A (r)≡sin Ф0 (r)=NA(r)/√(1-(r/a)2sin 2γ) 最大理论数值孔径：NA t ≡ sin Ф0max =√(n 1max 2-n 22)= n 1max √（2△max ) 远场强度有效数值孔径：NA eff ≡sin Фe =√(1-0.05η/2)NA t=（渐变光纤）（阶跃光纤）)0(NANA=（抛物渐变光纤）（阶跃光纤）tNA NA t975.04.为什么说当两根光纤的a ，n1，n2，λ，α和φin 都分别相同时，长光纤比短光纤输出的高阶模要小？ 解：两根光纤的22212nn aV-=λπ和入射圆锥角都分别相同，因而在不考虑衰减的情况下两根光纤含有相同的导波摸。
第一章 光纤光学基础1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）A ：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。
单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。
纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um 左右，多模一般在50um 以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。
2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。
A:：NA 的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m 为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。
3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？A ：阶跃型光纤的NA 与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的NA 是入射点径向坐标r 的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。
4．相对折射率差的定义和物理意义。
A ：2221212112n n n n n n --D =?D 的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。
5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？A ：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。
非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。
6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。
A ：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。
波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。
多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。
7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？A ：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。
8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。
A ：设光纤的长度为L ，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为L ；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为sin c L f 。
光纤技术及应用复习题1-5《光纤技术及应用》复习题第一早 1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。
（并会证明） 边值关系边胡）•心円边值关系（边界条件）Q-耳）■力=oy （边界棗件）虔-恥心）办（耳—歼戸呵hx(E 2 —E^)= 0/jx(Zf 2 _H])二勺 Wx(A ；-A ；) = 0 2、TE 波、TM 波分别指的是什么? （1）电场振动方向垂貞入射IS —TE 波 Eil L 血边價关系得 H 山 cos^ - cos6^ = A/ftJ cos^ 介质］ 折jr 疫介质2 ⑵—E 井且考虑到一般II ：铁磁介质冇“=““ P-Z^coi^ W —⑶上面第二式可以写为' WEg"电场振动方向平行于入射面 ----- 波Hfo + H — HwE 遗 cos^ - E rQ cos^r = £Jfl cos0s解得；尸 卉 旳匕© fh cos^, -n cosfif rTM ~— 介质1冑弋&介质2zj；0a = ~ ------ ---------- :------ : ----- =A … n 2cos6 I H . cos^; sin(^; +^r )cos(6)l -}m cos<9 + q cos^r tan(^ + 总) 2fj } cos 目 _ 2cos 0x sin g3、平面光波发生全反射的条件。
当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。
（相隔约半个波长）实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。
I ------------------------------------------------------------------------------------------------------------不W（C忑］二W&）■…射线方程（光线方程）是折射率分布为n的介质中光线传播的路径方程I对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播第二章1、平板波导的结构，分类。
结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n 1>n2 , n 1>n3。
且一般情况下有n1>n2> n3分类：|（1）按照覆盖层和衬底的折射率是否相同，分为■对称波导：n2=u3；非对称液导：％別3,（2）按照芯层折射率分布的术同#町将半板波导分为：■阶跃波导（折射率分区均匀分布）渐变波导（折射率町是横向坐标玉的函数〉2、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模（各有什么特点）。
（入射角与临界角之间的关系以及各种模式相对应的传播常数所满足的条件）P12。
P17-18图满足全反射的光线并不是都能形成导模，还必须满足一定的相位条件。
P13 （导模的传输条件）2k^x a - 2p l2 - 2巒扌=--表征『组成导模的光线在半板波导屮的传辂条件，通常称为 半面波导的木证方程。
（也称为色散方程）3、 在平板波导中TE o 模为基模，因为TE o 模的截止波长是所有导模中最长的。
P144、 非均匀平面光波在平板波导中的模式有：泄露模、消失模5、 平板波导中的简正模式具有：稳定性、有序性、叠加性、和正交性。
6模式的完备性指的是？P24在平板波导中，导模和辐射模构成了一个正交、完备的简正模系 ，平板波导中的任意光场分布都可以看成这组正交模的线性组合 。
7、波导间的模式耦合指的是？ P31当两个波导相距很远 时，各自均以其 模式独立地传播，无相互影响；当两个波 导相距很近时，由于包层中场尾部的重叠，将会发生两个波导间的能量交换， 称之为波导间的模式耦合。
作业题：2-7、2-8 第三章1、什么是光纤？光纤的结构，分类，并画出相应的折射率分布。
光纤的相对折 射率差。
光纤（optic fiber ）----是指能够传导光波的圆柱形介质波导。
它利用光的全反 射原理将光波能量约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线方向传播(a) ^c\i u ©结构：纤芯（芯层）包层保护层光纤的分类2、 阶跃光纤中导模的光线分为： 子午光线和斜光线 子午光线：指在子午面内传播的锯齿形折线；斜光线：指与芯轴即不相交也不平行的空间折线。
3、 阶跃光纤中的延迟时间，数值孔径P37-38物理意义：NA 大小反映了光纤捕捉光线的能力4、光纤单模工作的条件。
P45.由于基模不会截止，所以阶跃折射率分布光纤的（只传输HE11模）单模工作条£2. 4050 f ---------------- :件条件是2昇1 2） 0或0 V 2. 4055、阶跃光纤中允许传播的导模数目：P48 （式3.2-48）光纤传输模式总数近似于：N=V 2/26什么是光纤光栅，其结构？其分类。
光纤光栅----指芯区折射率沿轴向呈周期性变化，折射率变化的幅度通常在 之间，结构：芯层和包层光纤光栅分为：均匀光纤光栅、非均匀光纤光栅7、什么是光子晶体？其特征？什么是光子晶体光纤？结构以及其导光机制光子晶体一是指不同介电常数的材料构成的周期性结构，光子晶体的特点可以 控制光子的运动。
光子晶体光纤是一种带有线缺陷的二维光子晶体，是石英棒 或石英毛细管排列拉制后在中心形成缺陷孔或实心结构。
应用 引入缺陷：引入非线性介质）1V zn i c cosNA (sin o )max2n 210 5 ~10P55梯也哩218、光子晶体光纤的应用。
能量传输、超连续谱的产生、光纤传感、光纤通信。
作业题：3.1, 3.2, 3.10, 3.11第四章1、光纤的传输特性包括哪些？损耗、色散、光纤的偏振特性、非线性效应2、什么是光纤的损耗？光纤损耗系数定义式(式4.1-1);是指光纤每单位长度上的衰减，决定了光信号能在光纤中传输的最远距离。
■ 一段朮纤的损耗巾通过这股比纤的光功率损矢来衡晴，43态条fl IS单也长度的光纤描耗称为衰减系数a % a通常定史为-a =101g(PJ匕JfE ( dB/km) (1)式中* P.为入肘此功率；出型为传输后的输出光功率&In光纤的损耗有：吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等。
吸收损耗有：本征吸收和杂质吸收。
对于普通的石英光纤，光纤通信的三个窗口指的是：0.85，1.3，1.55微米处吸收损耗最小。
3、什么是光纤的色散？光纤的色散主要有哪些？分别是什么？光纤色散的定义----- 在光纤中传输光信号的不同频率成分或不同的模式分量将以不同的速度传播，传过一定距离后必然会产生信号失真，这种现象称为光纤的色散或弥散。
色散越大，光纤中的带宽-距离乘积值越小。
在传输距离一定时，带宽越小，所传输的信息容量就越少。
（町材料色散E描材料折射书足波K （咸频率）的*找性函数’由于用同频率的光波传输郡速度金同而导致的色散为材料色（b）波导色数「指导模的传播営故0足波尺｛或叛率】的『线枠前教・隹得讼导模的群連度陆比波広的变化门变比*所产住的色呼为波导色散（或结构色散）09）梅间色散『务摸色散〕：4名根比纤中.不同模式的群速度不同，所引起的色散为模间色散（名模色散）4、什么是光纤双折射？造成的原因有哪些？描述单模光纤的双折射的物理参量。
光纤双折射使两个正交偏振模式的传输常熟不再相等，从而导致偏振态沿光纤长度方向变化。
引起光纤双折射的原因：几何模型不理想：其椭圆度以及芯的组成会有不均匀现象；外部因素：如光纤侧压力、温度不均匀、光纤弯曲、扭转等<2）描述光纤戏折射的参駅（町債振双折射:一处丈单模比纤屮两个匸龙的倔振基模沿光纤轴向传愉时的传输常数#（b）iJl一化双折射参数B：R=①一①| （叭+勺”2（匸）拍愉厶：…一壽偏振态变化一个周期的长度称为光纤的柏长。
5、为什么光纤与体非线性材料相比，更易于产生非线性光学效应？由于光纤具有较低的损耗和很小的光斑尺寸，使得很小的注入功率即可在光纤中获得较高的光功率密度，从而产生非线性现象；同时，低损耗又使得光场在光纤内可以获得相当长的有效非线性作用距离，因此在光纤中产生非线性光学现象要比在体材料中容易得多。
作业：4-1、4-4、4-7、4-10第五早1、光纤无源器件包括哪些？有源器件指哪些？光纤无源器件：指用光纤构成的一种能量消耗型器件；如：光纤连接器、光纤定向耦合器、光波分复用器、光纤隔离器和环形器、光纤滤波器、光纤衰减器光纤有源器件：用光纤构成的一种能量产生型器件如：光纤放大器、光纤激光器2、知道每一种器件的作用、分类、性能指标等。
(光纤耦合器、光波分复用器、光隔离器等)光纤定向耦合器是一种用于传送和分配光信号的无源器件光纤定向耦合器特点：(a) 器件的主体是光纤，不含其它光学元件；(b) 光的耦合功能是通过光纤中传输模式的耦合实现的；(c) 光信号的传送方向是固定的。
光纤耦合器类型(a )部分反射式光纤耦合器(b)波前分割式光纤耦合器(c )模场耦合式光纤耦合器性能P86-87光波分复用器属于波长选择性耦合器，是一种用来合成不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件光波分复用器的类型按照光波分复用器的分元件及工作原理，可将其分为棱镜分光型、干涉膜滤光型、光纤定向耦合器、光纤光栅型、以及波导阵列光栅型。
光隔离器是只允许光线沿光路单向传输的无源器件，用于解决光纤通信中光路中光反射的问题。
光纤隔离器的类型-----与偏振有关光纤隔离器；与偏振无关光纤隔离器光纤隔离器和环行器的性能参数正向插入损耗：------定义为正向传输时输出光功率与输入光功率之比；(b)反向(逆向)隔离比：-----定义为反向(逆向)传输时输出光功率与输入光功率之比 (c)回波损耗: ------定义为输入端口自身返回功率与输入功率之比。
3、 光纤放大器工作原理(光与物质相互作用的三种方式)光纤放大器的工作原理光纤放大器的关键元件是掺稀土元素光纤。
(a) 受激吸收：指原子吸收一个光子能量，从基态或低能态E1跃迁到激发态或高能态E2上。
(b) 自发辐射：是指在没有任何外界因素影响下的情况下，处于高能态的 原子自发地跃迁到低能态，同时发射一个光子。
(c) 受激发射：指处于高能态的原子在受到入射光子的感应或诱导下，从 高能态跃迁到低能态，同时发射一个与入射光子相同频率的光子。
入射 光得到放大。
4、 掺铒光纤放大器的组成部分，及各部分作用。
并画图。
掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier)----EDFA构成：掺铒光纤、泵浦激光器、波分复用器、光学隔离器组成。
