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光纤应用习题解第1-7章

光纤应用习题解第1-7章
光纤应用习题解第1-7章

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 :2221212

11

2n 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 。因此最大时延差为:

112121

sin c

d L

L

Ln n n Ln t c c n c

n f --D

D ==?

9.一阶跃光纤,纤心半径a =25m m ,折射率n 1=1.5,相对折射率差D =1%,长度L=100m ,

求:

(1)光纤的数值孔径。

(2)子午光线的最大时延差。

(3)若将光纤的包层和涂敷层去掉,求裸光纤的数值孔径和最大时延差。 A :(1

)0.707NA =

(2)180.510d Ln t c

-D

D == (3

)NA = 2.2

110

60

0.2510d Ln n n t c n --D =?

10.已知一阶跃光纤,n 1=1.5,D =0.002,a=6m m ,当光波长分别为:①0λ=1.55um ,②

0λ=1.30um ,③0λ=0.85um 时,估算光纤中允许存在的模式数目。

(

)22

12

2201222212

2(2)2

24g V M V g a V k a n n n a n M p l

p l ==

+=-=D

\=

第二章 光纤光学的基本理论

2.1 试从费马原理出发,推导光线方程(2.24)式。

2.2 为什么在直角坐标系下,场函数ψ的三个分量x ψ、y ψ和z ψ均可以写成亥姆霍兹方程的标量形式?而在柱坐标系下,ψ却只有分量z ψ满足亥姆霍兹方程的标量形式?

2.3 标量波动方程(2.38)和(2.39)的使用条件是什么?介质是否需要满足对称性条件? 2.4 推导(2.55a )~(2.58b )式。 2.5 推导(2.61)~(2.64)式。

y y x x z z x y z

i j k

A A A A A A A i j k x y z y z z x x y A A A ???????????

??

????=

=-+-+- ? ? ?

???????????????

由麦氏方程得到:

0E i H H i E

wm we 汛=-汛=,于是有

000y z x x z y y x z E E i H y z E E i H z x E E i H x y wm wm wm ì????-=-??抖???????-=-í?抖???????-=-?抖???

……..(1), y

z x x z y y x z H H i E y z H H i E z x H H i E x y we we we ì????-=??抖???????-=í?抖???????-=?抖???

…………….(2) 因为 (,)i i i z

i e E x y e h H β-????=?

???????

?? 所以

y y E i E z

b ?=-?,

x x E i E z b ?=-?,y y H i H z

b ?=-?,x

x H i H z b ?=-? 将上述关系代入(1)、(2)式,分别得到

000z y x z x y y x z E i E i H y E i E i H x E E i H x y b wm b wm wm ì???+=-????????+=í?????????-=-?抖???……..(3),

z y x z x y y x z H i H i E y H i H i E x H H i E x y b we b we we ì???+=????????+=-í?????????-=?抖???

(4)

对于第一组模式[0、y E 、Z E 、x H 、y H 、z H ],在直角坐标系中,有0x E =,设y E 为已知,则可根据(3)、(4)式分别得到Z E 、x H 、y H 、z H 表达式。

2.6 以第二组模式[x E 、0、Z E 、x H 、y H 、z H ]为例,在直角坐标系中,0y E =,设x E 为已知,试用标量法求解其余四个模场分量Z E 、x H 、y H 、z H 的表达式。

对于第二组模式[x E 、0、Z E 、x H 、y H 、z H ],在直角坐标系中,有0y E =,设x E 为已知,则可根据上述(3)、(4)式可分别得到Z E 、x H 、y H 、z H 表达式如下:

x

z E i E y

β?=-

?

? (1) 201

y

x E H x y

ωμβ?=-

?

?? (2)

22

01

x y x E H E y

ωεβωμβ?=-?? (3) 0x

z E i

H y ωμ?=

? (4)

x

z E i E y

β?=-

?

? (1’) 0x H ≈ (2’)

y x H E ωε

β

(3’) 0x

z E i

H y

ωμ?=

? (4’)

2.7 光波导中的模式有何特性?试举例说明“纵模”和“横模”的物理含义。

模式是光波导中的一个基本概念,它具有以下特性: 1、 叠加性:光波导中总的场分布是这些模式的线性叠加; 2、 正交性:一个正规光波导的不同模式之间满足正交关系;

3、 稳定性:一个模式沿纵向传输时,其场分布形式不变,即沿z 方向有稳定的分布;

4、 有序性:模式是波动方程的一系列特征解,是离散的、可以排序的。排序方法有

两种:一种是以传播常数β的大小排序,β越大序号越小;另一种是以(,x y )两个自变量排序,所以有两列序号。

5、 其它特性?如复杂性:线偏振模,混合模,TEM 、TE 、TH 模等。

2.8 试用数学方法证明光波导中模式的正交性质。

对一个光波导,设(,E H )是一个模式,(,E H '')是另一个模式。它们分别满足

0E i H H i E

wm we 汛=-汛=,

0E i H H i E

wm we ⅱ汛=-ⅱ汛=

设(,E H )为第i 次模,(,E H '')为第k 次模,即

(,)i i i z i e E x y e h H β-????=??????????,(,)k k i z

k e E x y e h H β-??'??=????'????

??

则可以证明下式成立

()()0i k k k A A e h dA e h dA **→∞

→∞

?=

?=?

?

式中A 为积分范围;角标*表示取共轭。 这就是模式正交性的数学表达式。 2.9 简述矢量法与标量法的优缺点。 2.10 试证明光波导中不可能存在TEM 模。

因为虽然z T E E <<,z T H H <<,但是0z E ≠,0z H ≠。因此,光波导中不可能存在TEM 模。 2.11 2.12

第三章 光纤的光线理论分析

1.子午光线和偏斜光线的轨迹及其在光纤端面的投影分别有什么特点?

A :子午光线是指在子午平面上传输的光线,轨迹是子午平面内的一系列折线,在一个周期内和光纤中心轴相交两次。在光纤端面的投影为一条直线。

偏斜光线是指不在子午平面内的光线,它与光纤轴既不平行也不相交,因而不限于

单一平面之内。偏斜光线轨迹一般是一系列空间螺旋折线,可为左旋,亦可为右旋,但它们和光纤的中心轴是等距的,并被限制在0ic

r r a #的圆筒内传输,即光线轨迹折线

范围是在纤芯—包层边界这一圆柱面(ic r a =)与一个半径小于光纤半径的圆柱面(0ic r r =)之间,并在光纤端面的投影形成一个多边形,

2.推导子午光线在光纤中传输的总光路长度S 子及反射次数R 子。

3.多模光纤中多模色散产生的机理是什么?怎样能够降低多模色散?

A :多模光纤中的各模式在同一频率下有不同的群速度,因而形成多模色散。适当地选择光纤折射旅的分布形式,使g 取最佳值,可以使所有模式的群速度几乎相等,从而大大减小多模色散。

4.推导偏斜光线在光纤中传输的总光路长度S 斜及反射次数R 斜,并和子午光线相比较。 5.推导弯曲光线在光纤中传输的总光路长度S 弯及反射次数R 弯,并和子午光线相比较。 6.光纤弯曲对光纤的传光性能有什么影响?

①光纤弯曲时其端面上各点的孔径角不同,其规律是沿光纤弯曲方向由大变小。②光纤弯曲时,由于全反射条件不满足,其透光量会下降。③带来弯曲损耗。

7.光纤端面与其中心轴不垂直对光纤的传光性能有什么影响? 光纤端面与其中心轴不垂直时,将引起光束发生偏折,若光线入射方向和倾斜端面的法线方向在光纤中心轴的同侧,光纤入射端面倾斜后,要接收入射角为θ的光线,其值要大于正常端面的孔径角。反之,若光线入射方向和倾斜端面的法线方向分别在光纤中心轴的两侧,则其接收光的范围就增大了α角。 光纤出射端面的倾斜也会引起出射光线的角度发生变化。对于正常的非倾斜出射端面,其出射光线具有光纤轴对称性,而出射端面的倾斜则导致了这种对称性的破坏。

8.推导倾斜光纤数值孔径的表达式。

9.描述圆锥型光纤的传光性能及其可能用途。

A :为使圆锥形光纤聚光,光纤存在一个最小长度0l ,0l 与圆锥形光纤两端的直径、纤芯及包层折射率有关。在一般情况下,0l 还与光线的入射角有关。另外,圆锥形光纤

两端孔径角不一样,大端孔径角0φ小,小端孔径0

f ¢大。因此圆锥型光纤可改变孔径角,可用于耦合。

10.渐变光纤中光线的种类有哪些,与均匀光纤相比有什么特点?

A :在渐变光纤中亦存在子午光线和偏斜光线两类光线。但偏斜光线不会出现折线轨迹,而是一系列空间歪斜状轨迹。从光纤端面观察,是类椭圆轨迹(空间歪斜光线)。在特殊情况下,从光纤端面观察,可出现圆形轨迹,即螺旋光线。

11.证明折射率分布形式为:()(0)sec ()n r n h r x =的光纤对子午光线具有自聚焦特性(从一点光源发出的所有光线,通过光纤后都会聚为一光点,即所有光线有相同的光程。这

个条件表示为

()s

n r ds const =ò)

。 A :见廖延彪《光纤光学》P 143。

12.证明折射率分布形式为:22

2

(0)

()1()

n n r Ar =+的光纤对螺旋光纤具有自聚焦特性(也从等光程原理出发)。从理论上分析理想的聚焦光纤存在吗? A :见廖延彪《光纤光学》P 143。

第四章 光纤的波动理论分析

4.1 证明:HE 模偏振旋转方向与光波的行进方向一致(符合右手定则),EH 模偏振旋转方向则与光波的行进方向相反。

4.2 证明:在对称的圆柱型光波导(如光纤)中,基模都不会截止。

HE 11模截止时,其本征值0

110U =,这相当于0c V =。

2c c

a n V πλ=

=0c V =要求c λ→∞,或者0a →,或者0?=,这些都是实际中不可能出现的情况。因此,在任何对称的波导中,基模HE 11都不会截止。 4.3 试采用平方律光纤解析法,根据(4.60)式分析LP 00模(即4.2.6中的LP 01模)的本征解,解释参数0W 对应于LP 00模的物理意义。

对于LP 00,当n=0时,有1

0=m L ,由(4.60)式(考虑到m=0)得到本征解式为 2

000r W z z E A e H B ??- ???

????

=???????

??

上式表明:基模LP 00模场的分布为一高斯函数!同时,也给出了参数0W 的物理意义,即0W 是基模场LP 00的振幅衰减到最大值的1e 时场分布的半宽度,通常称之为基模的模场半径(MFR )。需注意:0W 仅对基模才有意义,对于高阶模不能表示其模场半宽。此外,0W 也可按光强分布来定义,即光强衰减到最大值的2

1e 时光强分布的半宽度。 4.4 画出线偏振模LP 4,5模式的模斑图(光斑图)。 4.5 简述

第五章 单模光纤的性质及分析

5.1 单模光纤有哪些特点,决定了它可以在哪些方面得到应用?

A :纤径、折射率差均很小;色散很小,因而具有较大的传输带宽,适合高速率、长距离的通信;双折射,基模的相位对于各种外界微扰极其敏感,可用于制造高灵敏度的光纤传感器;非线性效应引起的受激喇曼散射及受激布里渊散射,对制作各种激光放大器以及光纤测量方面有重要应用。

5.2 简述等效光纤的物理含义,画出渐变型光纤的等效阶跃型光纤近似示意图。 5.3 证明单模光纤中光线与轴的夹角小于衍射角。

00min 02sin 2.4052sin 0)2.405

2

2)sin 2.4052)cos 12.405

2.405

arccos()2 2.405

)arccos()0

22sin 2.405m m

m m m m

m m m m m m m m V ak a

a f df f a

p

a l p

l p a a p

a a a p

a a a p

a a a p

p l

a a -= 蓿

<<=

-=>\<<

,(令(=(令上式为0,则=可知当=时,(

5.4 已知阶跃折射率光纤的相对折射率差D =0.005,纤芯半径a =5um ,折射率n 1=1.5,求截至波长c 。

2 2.4052 1.962.405

c

c

a

V n a

n um p l p l

=

?令

5.5 分析U ,W 的物理意义,并分别从波动光学和几何光学两个方面解释模截止的物理意义。 A :U 、W 是模场的归一化横向传播常数,U 值反映了导模在纤芯区中驻波场的横

向振荡频率;W 值则反映了导模在包层区中消逝场的衰减速度0W 违(,),W 越大

衰减越快。

几何光学:模式截止的情况,与以临界角入射到纤芯与包层界面的光线相对应。 波动光学:当导模的传播常数等于外包层中平面波的传播常数,即当0W ?时,模场在包层中不衰减,导模转化为辐射模,发生导模截止。

5.6 分别画出零光频(l ),无限大光频(0l ?)以及中频时光纤截面内光强分布图。

5.7 为什么研究基模LP 01模的分布可采用高斯近似法?多模光纤能不能用高斯近似法? A :单模光纤中LP 01模的场分布对光纤折射率分布不敏感,即无论纤芯中折射率如何分布,其场沿r 的分布都接近与Bessel 函数,而Bessel 函数又与高斯分布相差不大,因此可用高斯近似法。

多模光纤的场分布对折射率分布很敏感,不能用。

5.8 分析纤芯半径a 和模斑半径s 0区别,定义这两个分量有什么意义?

A :a 是光纤的实际纤芯半径;而s 0是用高斯近似法等效基模模场分布的模场半径,当r =s 0时,模场下降为r =0处的1/e 。用s 0和a 比较可以看出纤芯中光能的集中情况,当s 0最小时,光能最集中。

5.9 分析LP 01模在光纤横截面的功率分布与什么因素有关。

A :l 越小,纤芯中的功率分布越集中。即短波长时,能量较多约束在纤芯里,长

波长时,较多地泄漏到包层。

5.10 分别描述等效平方律折射率光纤法和等效阶跃折射率光纤法的等效参量,试探函数和判据。

5.11 已知光纤的折射率分布为三角型:2

222

112()()

r

n r n n n a

=--,求其等效平方折射率光纤的模斑半径s 0和传播常数 的值。

5.12 根据光纤中产生双折射的原因,分析如何得到高双折射光纤和低双折射光纤。

5.13已知熔石英光纤E =7.0×1010Pa, n =0.17, 11p =0.121, 12p =0.270, 若此光纤用于l =0.6328的激光,求应力差为4

510Pa s D = 时,两个偏振模的相位差。

()3

121121() 1.91/s n n p p rad m E

p p d n s l l =D =?-D =

第七章 光纤技术及其应用

1.比较光纤通信和光纤传感对光纤分别有什么要求。

在光纤通信技术领域,要求光纤损耗低,色散小,有较大的传输带宽,不受外场影响。而在光纤传感技术领域,则主要考虑光纤的结构与性能是否满足感测外场,并且,根据实际需要,往往要对光纤进行敏化与封装处理,使其满足复杂场合的感测需求。

2.光纤通信与传统的通信方式相比有哪些优缺点?

3.简述光纤通信中几种复用技术的原理。

4.分析光纤传感器实用化的主要困难和可能的解决方法。

A :提高抗干扰能力,提高长期稳定性,简化器件结构,提高工艺水平,降低成本,等等。

5.传感器的输入—输出特性如果是线性的,其在实际应用中有什么优点? A :可以减小测量误差。

6.分析强度型和干涉型传感器各自的优缺点。

强度型:优点是容易实现且成本较低;不足之处在于为了得到好的精度和稳定性,必须提供一些可靠的强度参照形式来避免由于光源强度的变化、光纤和连接器损耗变化、以及探测器灵敏度变化而产生的偏差。

干涉型:优点是灵敏度高,且可以测量外场的动态变化,对象广泛;缺点是系统较复杂,成本较高。

7.微结构光纤实用化面临哪些困难,设想一下其可能的解决途径。 价格昂贵,工艺复杂,和普通光纤耦合困难

8.已知光纤长L=1000m ,工作波长1m m ,光纤绕成直径为d =10cm 的光纤圈,为了检测出w =0.01/h 的转速,计算Sagnac 光纤干涉仪的相位差f D 及相对灵敏度f f D 。

27917

82,4210261010L AN

c d L A N d dL

rad

c L rad

d c

p f p

w l l p p p f w l p f l f w f --D D ====D == D \= 将代入上式得:

9.设计一种强度型光纤应力传感器(画出结构示意图,并说明传感原理)。 10.设计一种干涉型光纤温度传感器(画出结构示意图,并说明传感原理)。 11.利用微结构光纤设计一种传感器(画出结构示意图,并说明传感原理)。

应用光学习题解答13年

一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的 是。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中,sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2; 10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、保持系统的共轴性 12、提高数值孔径和减小波长

13、小 二、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间? 答:光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心,该轴线称为光轴,这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间,像所在的空间称为像空间。 2、如何确定光学系统的视场光阑? 答:将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。这些像中,孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。 3、共轴光学系统的像差和色差主要有哪些? 答:像差主要有:球差、慧差(子午慧差、弧矢慧差)、像散、场曲、畸变;色差主要有:轴向色差(位置色差)、倍率色差。 4、对目视光学仪器的共同要求是什么? 答:视放大率| | 应大于1; 通过仪器后出射光束应为平行光束,即成像在无限远,使人眼相当观察无限远物体,处于自然放松无调节状态。 5、什么叫理想光学系统? 答:在物像空间均为均匀透明介质的条件下,物像空间符合“点对应点、直线

光纤通信 期末考试试卷(含答案)

2、光在光纤中传输是利用光的(折射)原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有:( PIN光电二极管)、(雪崩光电二极管)。 6、要使物质能对光进行放大,必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 ),即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布,称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中,纤芯的半径越( 大 ),可传输的导波模数量就越多。 9、(波导色散)是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一:在复用信号的帧结构中,由于( 开销比特 )的数量很少,不能提供足够的运行、管理和维护功能,因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和(灵敏度)。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的(阈值条件)。 14、光纤的(色散)是引起光纤带宽变窄的主要原因,而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一,产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和(噪声)。 二、选择题:(每小题2分,共20分。1-7:单选题,8-10:多选题) 4、CCITT于()年接受了SONET概念,并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器(EDFA)的工作波长为()nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光,它的基本原理是()。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率,应从两方面着手:一是控制( B );

光纤通信原理试题讲解学习

1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带宽 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1<

《光纤通信》第3章课后习题答案

习题三 1.计算一个波长为1m λμ=的光子能量,分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。 解:波长为1m λμ=的光子能量为 834 206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J m λ---?===???=? 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为 346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==????=? 346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==????=? 2.太阳向地球辐射光波,设其平均波长0.7m λμ=,射到地球外面大气层的光强大约为2 0.14/I W cm =。如果恰好在大气层外放一个太阳能电池,试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。 解:光子数为 348 4441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---????=?=?=?=?? 3.如果激光器在0.5m λμ=上工作,输出1W 的连续功率,试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。 解:粒子数为 348 2161 6.6310310 3.98100.510 c I Ihc n hf λ---????====?? 4.光与物质间的相互作用过程有哪些? 答:受激吸收,受激辐射和自发辐射。 5.什么是粒子数反转?什么情况下能实现光放大? 答:粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。处于粒子数反转分布的介质(叫激活介质)可实现光放大。 6.什么是激光器的阈值条件? 答:阈值增益为 12 11ln 2th G L r r α=+ 其中α是介质的损耗系数,12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。当激光器的增益th G G ≥时,才能有激光放出。(详细推导请看补充题1、2) 7.由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些? 证明:由/E hc λ=得到2hc E λλ?=-?,于是得到2 E hc λλ?=-?,可见当E ?一定时,λ?与2λ成 正比。 8.试画出APD 雪崩二极管结构示意图,并指出高场区及耗尽层的范围。 解:先把一种高阻的P 型材料作为外延层,沉积在P +材料上(P +是P 型重掺杂),然后在高阻区进行P 型扩散或电离掺杂(叫π层),最后一层是一个N +(N +是N 型重掺杂)层。

光纤通信期末考试题

一、填空题(每空1分,共30分) (1)在光纤通信中,中继距离受光纤损耗和色散的制约。 (2)色散的常用单位是 ps/(nm.km) , G.652光纤的中文名称是标准单模,它的0色散点在1.31微米附近。 (3)光子的能量与其频率的关系为 :E P = hf 。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时,这时感应光子与发射光子是一模一样的,是指发射光子和感应光子不仅___频率_____ _相同、相位相同,而且偏振和传输方向都相同。 (4)光衰减器按其衰减量的变化方式不同分____固定__衰减器和__可变__衰减器两种。 (5)光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等,它的类型主要有光电型光中继器和全光型光中继器。 (6)光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声和放大器噪声等。受激辐射自发辐射(12)(13) (7)WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长,优先选用的波长为 1.51μm。 (8)SDH中,当具有一定频差的输入信息装入C-4时要经过码速调整,利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特比特是作为信息比特,还是填充比特。 (9)半导体激光器工作时温度会升高,这时会导致阈值电流升高,输出光功率会降低。 (10)WDM系统可以分为集成式系统和开放式系统两大类,其中开放式系统要求终端具有标准的光波长和满足长距离传输的光源。 (11)对于SDH的复用映射单元中的容器,我国采用了三种分别是:C-12、C3和C-4。 (12)数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH 和SDH 。 二、选择题 2、在激光器中,光的放大是通过( A ) A.粒子数反转分布的激活物质来实现的B.光学谐振腔来实现的 C.泵浦光源来实现的D.外加直流来实现的 3、STM-64信号的码速率为( D ) A.155.520 Mb/s B.622.080 Mb/s C.2 488.320 Mb/s D.9 953.280 Mb/s 4、以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源( C )

光纤通信原理试题__参考答案

光纤通信原理试题_1 参考答案 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是( B ) A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0=0.5 A/W ,一个光子的能量为2.24×10-19 J ,电子电荷量为1.6×10 -19 C ,则该光电二极管的量子效率为( ) A.40% B.50% C.60% D.70% R 0=e 错误!未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为( ) A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中,要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足( ) A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为( ) A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达( ) A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会( ) A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型(弱导波)光纤中,导波的基模为( ) A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中,导波的截止条件为( ) A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时,其主要作用是( ) A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题(本大题共20小题,每小题1分,共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.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_TEM_波;二为TE 波;三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误!未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.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。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.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,称为本征层(I )层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ;光检测器的作用是将 光信号功

《光纤通信》试题选择题练习

要自信,绝对的自信,无条件的自信,时刻自信,即使在错的时候!!! 《光纤通信》选择题练 习公布 精选精炼+课后精讲(QQ在线讲解) 张延锋 2014/8/1 忍人之所不能忍,方能为人知所不能为!!!

选择题练习 1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 A.0.85 μm, 1.27 μm, 1.31 μm B.0.85 μm, 1.27 μm, 1.55 μm C.0.85 μm, 1.31 μm, 1.55 μm D.1.05 μm, 1.31 μm, 1.27 μm 2.在阶跃型光纤中,传输模式的传输条件为 A.V>0 B.V>Vc C.V>2.40483 D.V<Vc 3.在阶跃型光纤中,当模式处于截止的临界状态时,其特性参数 A.W=0 B.β=0 C.V=0 D.U=0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 C.RC时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5.通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是 A.光纤色散B.噪声C.光纤衰减D.光缆线路长度6.目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测7.下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 nm 8.下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9.下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器 10.在下列的传输码型中,不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中,光的放大是通过 A.粒子数反转分布的激活物质来实现的B.光学谐振腔来实现的C.泵浦光源来实现的D.外加直流来实现的12. 下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? A.光纤的损耗可能发生变化 B.光源的输出功率可能发生变化 C.系统可能传输多种业务 D.光接收机可能工作在不同系统中 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时,需用 A.光衰减器B.光耦合器C.光隔离器D.光纤连接器14. 使用连接器进行光纤连接时,如果接头不连续时将会造成 A.光功率无法传输 B.光功率的菲涅耳反射

最新光纤通信原理试题

1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1<

应用光学习题

应用光学习题. 第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时: 4 学时 ) ?讨论题:几何光学和物理光学有什么区别它们研究什么内容 ?思考题:汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面,而不做成平面 ?一束光由玻璃( n= )进入水( n= ),若以45 ° 角入射,试求折射角。 ?证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线永远平行。 ?为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ,孔宽为 120mm ,在孔内部安装一块折射率为 n= 的玻璃,厚度与装甲厚度相同,问在允许观察者眼睛左右移动的条件下,能看到外界多大的角度范围 ?一个等边三角棱镜,若入射光线和出射光线对棱镜对称,出射光线对入射光线的偏转角为40 °,求该棱镜材料的折射率。 ?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜,同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用?共轴理想光学系统具有哪些成像性质 第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时: 10 学时,实验学时: 2 学时 ) ?讨论题:对于一个共轴理想光学系统,如果物平面倾斜于光轴,问其像的几何形状是否与物相似为什么 ?思考题:符合规则有什么用处为什么应用光学要定义符合规则 ?有一放映机,使用一个凹面反光镜进行聚光照明,光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为 10mm ,投影物高为 40mm ,要求光源像高等于物高,反光镜离投影物平面距离为 600mm ,求该反光镜的曲率半径等于多少 ?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外,球心和焦点之间,焦点和球面顶点之间三个不同的位置。 ?试用作图法对位于空气中的正透镜()分别对下列物距: 求像平面位置。

光纤通信期末考试题及答案分析

光纤通信期末考试题及答案分析 一、填空: 1、1966年,在英国标准电信实验室工作的华裔科学家首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质,为现代光纤通信奠定了理论基础。 2、光纤传输是以作为信号载体,以作为传输媒质的传输方式。 3、光纤通常由、和三部分组成的。 4、据光纤横截面上折射率分布的不同将光纤分类为和。 5、光纤色散主要包括材料色散、、和偏振模色散。 6、光纤通信的最低损耗波长是,零色散波长是。 7、数值孔径表示光纤的集光能力,其公式为。 8、阶跃光纤的相对折射率差公式为 9、光纤通信中常用的低损耗窗口为、1310nm、。 10、V是光纤中的重要结构参量,称为归一化频率,其定义式为。 11、模式是任何光纤中都能存在、永不截止的模式,称为基模或主模。 12、阶跃折射率光纤单模传输条件为:。 13、电子在两能级之间跃迁主要有3个过程,分别为、和受激吸收。 14、光纤通信中最常用的光源为和。 15、光调制可分为和两大类。 16、光纤通信中最常用的光电检测器是和。

17、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。 18、STM-1是SDH中的基本同步传输模块,其标准速率为:。 19、单信道光纤通信系统功率预算和色散预算的设计方法有两种:统计设计法 和。 20、光纤通信是以为载频,以为传输介质的通信方式。 21、光纤单模传输时,其归一化频率应小于等于。 22.数值孔径表示光纤的集光能力,其公式为:。 23、所谓模式是指能在光纤中独立存在的一种分布形式。 24、传统的O/E/O式再生器具有3R功能,即在、和再生功能。 25、按射线理论,阶跃型光纤中光射线主要有子午光线和两类。 26、光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和的影响,使得信号的幅度受到衰减;波形出现失真。 27、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级,而是有一定宽度的带状结构,称为。 28、半导体P-N结上外加负偏压产生的电场方向与方向一致,这有利于耗尽层的加宽。 29、采用渐变型光纤可以减小光纤中的色散。 30、SDH网中,为了便于网络的运行、管理等,在SDH帧结构中设置了。 31、SDH的STM-N是块状帧结构,有9行,列。 32、处于粒子数反转分布状态的工作物质称为。

光纤通信考试题库

一.单项选择题(每题1分,共20分) 1、在激光器中,光的放大是通过(A) A.粒子数反转分布的激活物质来实现的B.光学谐振腔来实现的 C.泵浦光源来实现的D.外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A.光纤的损耗可能发生变化B.光源的输出功率可能发生变化 C.系统可能传输多种业务D.光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时,需用(B)A.光衰减器B.光耦合器C.光隔离器D.光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时,如果接头不连续时将会造成(D) A.光功率无法传输B.光功率的菲涅耳反射 C.光功率的散射损耗D.光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是(A) A.保证传输的透明度B.控制长串“1”和“0”的出现 C.进行在线无码监测D.解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是(A) A.两者都能提供动态的通道连接B.两者输入输出都是单个用户话路 C.两者通道连接变动时间相同D.两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A.0.85μm和1.3μm B.0.85μm和1.48μm C.0.98μm和1.48μm D.0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A.充分利用光纤的巨大资源B.同时传输多种不同类型的信号 C.高度的组网灵活性,可靠性D.采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括( D ) A.全光解复用技术B.光时钟提取技术 C.超短波脉冲光源D.匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性(A) A.由掺铒元素决定B.有石英光纤决定 C.由泵浦光源决定D.由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A.光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B.光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C.光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D.光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比,一般要求小于或等于(B) A.5%B.10%C.15%D.20% 13、在误码性能参数中,严重误码秒(SES)的误码率门限值为(D) A.10-6B.10-5C.10-4D.10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于(D) A.F-P腔激光器(法布里—珀罗谐振腔)B.单异质结半导体激光器 C.同质结半导体激光器D.双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为(B)

《光纤通信》第3章作业答案

第3章 习题及答案 一.填空 1.对于二能级原子系统,要实现光信号的放大,原子的能级分布必须满足高能级粒子数大于低能级粒子数,即粒子数反转分布条件。 2.一个电路振荡器,必须包括放大部分、振荡回路和反馈系统。而激光振荡器也必须具备完成以上功能的部件,故它也包括三个部分:能够产生激光的 工作物质 ,能够使工作物质处于粒子数反转分布的 ,能够完成频率选择及反馈作用的 。 答案:工作物质,泵浦源,光学谐振腔 3.半导体光放大器的粒子数反转可通过对PN 节加 偏压来实现。PN 结加上这种偏压后,空间电荷区变窄,于是N 区的电子向P 区扩散,P 区的空穴向N 区扩散,使得P 区和N 区的少数载流子增加。当偏压足够大时,增加的少数载流子会引起粒子数反转。 答案:正向。 4.对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,表明振荡产生了激光,把这个电流值叫 ,用th I 表示。当th I I <时,激光器发出的是 ,因此光谱很宽,宽 度常达到几百埃;当th I I >时,激光器发出的是 ,光谱突然变得很窄,谱线中心强度急剧增加, 表面发出的是激光。 答案:阈值电流,荧光,激光。 5.影响耦合效率的主要因素是光源的发散角和光纤的数值孔径。发散角越大,耦合效率越 ;数值孔径越大,耦合效率越 。 答案:低,高。 6.激光和光纤的耦合方式有直接耦合和透镜耦合。当发光面积大于纤芯截面积时,用 ;当发光面积小于纤芯截面积时,用 。 答案:透镜耦合,直接耦合。(课本上有误) 7.半导体激光器其光学谐振腔的谐振条件或驻波条件是 。 答案:2g L q λ=(或2nL q λ=)。 8.判断单模激光器的一个重要参数是 ,即最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。 答案:边模抑制比。 二.判断题 1.电子服从费米能级分布,即在热平衡条件下,占据能级低的概率大,占据能级高的概率小。 ( ) 正确 2.自发辐射的光子方向是随机的,发出非相干光,且不需要外来光场的激励。 ( ) 正确 3.LED 与单模光纤的耦合效率低于LD 与单模光纤的耦合效率,边发光比面发光LED 耦合效率低。 ( ) 错误,边LED 比面LED 耦合效率高 4.光检测器要产生光电流,入射光波长必须大于截止波长,所以长波长检测器能用于短波长检测。 ( ) 错误。应该小于。 5.设计工作于1.55 μm 的光检测器同样能用作1.3 μm 的光检测器,且在长波长灵敏些。 ( ) 正确。因为在一定波长工作的光检测器能工作于更短的波长。 三.选择题 1.对于半导体激光器的结构,下列说法错误的是( ) A .F-P 激光器是多模,DF B 和DBR 激光器是单模激光器

光纤通信原理题库答案

一 填空题 1光波属于电磁波范畴,包括可见光、红外线和紫外线. 2.目前实用通信光纤的基础材料是 二氧化硅 . 3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波的光纤数字通信系统. 4.光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。 5.光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号。 6.目前光纤通信的实用工作波长在近红外区,即0.8~1.8μm 波长区,对应频率为 167~375THz 7.目前光纤通信的三个实用窗口为0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。 8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量,称为横电磁波。 9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。 10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量,称为横磁波。 11. 光纤损耗的单位是dB/km 。 12. 单位长度光纤传输带宽的单位是MHz .km 。 13. 光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器,目前主要采用光电二极管(PIN )和雪崩光电二极管(APD )。 14.光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源,目前主要采用半导体激光器(LD )或半导体发光二极管(LED )。 15.光纤纤芯的折射率n 1大于包层折射率n 2。 16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分,光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。 17.按照纤芯中传输模式的多少来划分,光纤可分为单模光纤和多模光纤。 18. 单模光纤的纤芯直径约为4~10μm 。 19. 多模光纤的纤芯直径约为50μm 。 20.光缆的结构可分为缆芯、加强元件和护层三大部分。 21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和色散。 22.光纤损耗包括:光纤本身的损耗,光纤与光源的耦合损耗,光纤之间的连接损耗等。 23.色散的大小用时延差来表示。 24.色散的程度用时延差来表示,时延差越大,色散就会越严重。 25.时延差的单位是ps/km.nm 。 26.单模光纤中的色散不存在模式色散,只有材料色散和波导色散。 27.光纤通信系统中,误码性能和抖动性能是传输性能中的两个主要指标. 28.抖动的程度原则上可以用时间、相位、数字周期来表示,现在多数情况是用数字周期表示. 29.抖动容限可分为输入抖动容限和输出抖动容限. 30. 掺铒光纤放大器的英文缩写是EDFA 。 31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n 1是随半径r 变化的,因此子午线是曲线。 32.渐变型光纤靠折射原理将子午线限制在芯子中,沿轴线传输。 33.弱导波光纤中的光线几乎与光纤轴平行。 34.弱导波光纤中的光波是近似的横电磁波。 35.在阶跃型光纤中,不论是子午线还是斜射线,都是根据全反射原理,使光波在芯子和包层的界面上全反射,而把光波限制在芯子中向前传播的。 36.导波传输常数的变化范围 。 37.当 时,电磁场能量不能有效地封闭在纤芯中,而向包层辐射,这种状态0201k n k n β<<02k n β=

光纤通信题库

1. 、卫星通信和无线电通信是现代通信网的三大主体。 2. 提出通过原材料的提纯制造出低损耗光纤。 3.光纤通信系统的基本组成主要包括、和 三大部分。 4.基本光传输系统分为、、3个部分. 5.基本光传输系统各部分的组成。 6.光纤通信的三个工作窗口是、、。 7. 按光纤剖面折射率分布,光纤可分为、、按传播模式的数量分,光纤可分为、。 8.称为数值孔径,他表示了光纤的能力。 9. 和是模式光纤传输特性的最主要参数,他们限制了系统的和。 10.光纤损耗主要是、、。 11.光纤色散主要分为、、、 、,于单模光纤主要是、 、。 12. 是单模光纤得保证单模传输的条件。 13.G.625,G.653,G.654,G.655分别是什么单模光纤。 14.光缆型号GYDTA24B4中“24”表示“B”表示 15.光缆端别的判断方法。 16.光缆中纤序的排定。 17.光与物质的三种作用形式、、激光器是基于作用形式。 18.就过去要发射激光必须满足、、。 19.简要说明就过去的阀值特性和温度特性。 20.光电检测器是利用半导体材料的实现光电转换。

21.简要说明光电检测器响应光谱和暗电流定义。 22.面前常用的光电检测器有和。 23.掺铒光纤放大器的应用有、、三个类型。 24.光纤连接器的作用是什么? 25.光衰减器的作用是什么? 26.波长转换器的作用是什么? 27.光发送机的主要性能指标是什么? 28.光接收机的噪声主要是来自何处? 29.光接收机性能指标包括和、组成。 30.SDH的特点。 31.主从同步网中从时钟的工作模式有、和 三种模式。 32.光纤通信系统的性能指标有哪些? 33.什么是误码秒和严重误码秒? 34.什么是损耗受限系统?什么是色散受限系统? 35.STM-1的传输速率是。 36.SDH帧结构由、和组成。 37.STM-N帧中单独一个字节的比特传输速率是多少? 38.RSOH、MSOH、POH、如何对SDH信号进行层层细化的监控? 39.AU-PTR和TU-PTR的作用是什么? 40.一个STM-1信号分别最多可承载多个140Mbit/s,34Mbit/s,2Mbit/s信号? 41.映射、定位、复用的概念是什么?

吉林大学《光纤通信原理》考试题库

单选题 (1)下列不是WDM的主要优点是( ) 。 A充分利用光纤的巨大资源 B同时传输多种不同类型的信号 C高度的组网灵活性,可靠性 D采用数字同步技术不必进行玛型调整 正确答案:D (2)光纤的制造工艺中,哪个环节对光纤的质量最关键?( )。A提纯 B熔炼 C拉丝 D套塑 正确答案:B (3)前置放大器的三种类型中,( )的接收带宽最大。 A低阻型 B高阻型 C跨阻型 D无阻型 正确答案:A (4)WDH系统的单纤双向传输方式可实现()通信。 A单工 B双工 C全双工 D单工与双工 正确答案:C (5).WDM光网络中的虚波长通道属()路由算法。 A分布式 B集中式 C时间式 D空间式 正确答案:A (6)多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是()的。 A连续变化 B恒定不变 C间断变化 D基本不变 正确答案:A (7)在EDFA中,用于降低放大器噪声的器件是() A光耦合器

C光滤波器 D光隔离 正确答案:C (8)发光二极管的远场特性是距离器件输出端面一定距离的光束在()的分布。 A时间上 B空间上 C磁场上 D电场上 正确答案:B (9)目前EDFA采用的泵浦波长是( )。 A0.85μm和1.3μm B0.85μm和1.48μm C0.98μm和1.48μm D0.98μm和1.55μm 正确答案:C (10)随着激光器温度的上升,其输出光功率会 ( ) A减少 B增大 C保持不变 D先逐渐增大,后逐渐减少 正确答案:A (11)为了获得高辐射度,发光二极管一般采用()结构。 A多同质 B.双同质 C.多异质 D.双异质 正确答案:D (12)阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上()而使能量集中在芯子之中传输。A半反射 B全反射 C全折射 D半折射 正确答案:B (13)二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为( ) 。 A2.048 Mb/s,HDB3 B8.448 Mb/s,HDB3 C2.048 Mb/s,CMI D8.448 Mb/s,CMI 正确答案:B

应用光学试题及答案

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页) 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号: 共 2 页 第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日 分数_________ 一.简答题(15分)(写在答卷纸上) 1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容? 2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)? 3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。 二.作图题(15分)(画在试卷上) 4.(5分)已知焦点F 和F ’和节点J 和J ’(见图2),求物方主点H 和像方主点H ’ 。 5.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。 J F ’ F J ’ 图2 z y x A B C D 图1

授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注:请命题人标明每道考题的考分值。 中国海洋大学命题专用纸(附页) 2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号:共 2 页第 2 页

三.计算题(70分) 6.(10分)某被照明目标,其反射率为ρ=,在该目标前15m距离处有一200W的照明灯,各向均匀发光,光视效能(发光效率)为30lm/W,被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求:(1)该照明灯的总光通量;(2)被照明目标处的光照度;(3)该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7.(10分)显微镜目镜视角放大率为Γe=10,物镜垂轴放大率为β=-2,NA=,物镜共轭距为180mm,物镜框为孔径光阑,求:(1)显微镜总放大率,总焦距。(2)求出瞳的位置和大小。8.(15分)一个空间探测系统(可视为薄透镜),其相对孔径为1:,要求将10km处直径为2m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上,物体所成像在探测器靶面上为内接圆,问此系统的焦距应该为多少?口径为多少?所对应的最大物方视场角是多少?(一英寸等于毫米,探测器靶面长与宽之比为4:3) 9.(10分)有一个薄透镜组,焦距为100mm,通过口径为20mm,利用它使无限远物体成像,像的直径为10mm,在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜(棱镜的玻璃折射率为,透镜展开长度为L=,D为棱镜第一面上的通光口径),求棱镜的入射面和出射面的口径,通过棱镜后的像面位置。 10.(15分,A、B任选) A.有一个焦距为50mm的放大镜,直径D=40mm,人眼(指瞳孔)离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体,瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑,入瞳和出瞳的位置和大小,并求系统无渐晕时的线视场范围。 B.有一开普勒望远镜,视放大率Γ=8,物方视场角2ω=8?,出瞳直径为6mm,物镜和目镜之间的距离为180mm,假定孔径光阑与物镜框重合,系统无渐晕,求(1)物镜焦距,目镜焦距;(2)物镜口径和目镜口径;(3)出瞳距离。 11.(10分,要求用矩阵法求解)有一个正薄透镜焦距为8cm,位于另一个焦距为-12cm的负薄透镜左边6cm处,假如物高3cm,位于正透镜左边的24cm处,求像的位置和大小。 四.附加题(10分) 12.谈谈你对《应用光学》课程教学和课程建设的设想和建议。

《光纤通信》考试卷题及问题详解

2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷 《光纤通信》试题 注:1、开课学院:通信与信息工程学院。 命题组:通信工程教研组·延锋 2、考试时间:90分钟。 试卷满分:100分。 3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答,考试前提前带好必要物件(含计算器)。 4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上,考试结束后请将试卷与答题 纸一并上交。 试题如下: 一、 选择题(每小题仅有一个选项是符合题意要求的,共10小题,每小题2分,共20分) 1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差 C.时延差 D.速度差 2、随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会 A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少 3、当平面波的入射角变化时,在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM 波、TE 波和TM B.导波、TE 波和TM 波 C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模 D.TEM 波、导波和TM 波 4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A. 121n n n - B. ?21n C. 22V D. 4 2 V 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器

6、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.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 7、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是 A.光耦合器 B.波分复用器 C.光滤波器 D.光衰减器 8、关于PIN和APD的偏置电压表述,正确的是 A.均为正向偏置 B.均为反向偏置 C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏 9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径? A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 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 二、填空题(本题共三部分,每部分6分,共18分) (一)、基本概念及基本理论填空(每空1分,共4小题6小空,共6分) 11、以色散为基,对于单模光纤来说,主要是材料色散和,而对于 多模光纤来说,占主要地位。 12、渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的现象称为现象。 13、EDFA中的关键器件是和。 14、SDH的帧结构除行、列、字节、帧长等外,还包括信息净负荷区域、支路 单元指针区域和区域。 (二)、基本运算能力填空(每小题3分,共2小题,共6分) 15、某种光纤的纤芯和包层的折射率分别是 1.48和 1.46,则其临界传播角 为。 16、设PIN光电二极管的量子效率为75%,渡越时间为10ps,则该检测器的3dB 带宽为。 (三)、名词解释填空(每小题2分,共3小题,共6分)

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