2012光纤光学总复习-xl

北京交通大学第一次光学大作业

第一次光学大作业 -------双光束干涉的计算机模拟此次实验用matlab进行，软件版本为r2014a， 操作界面如图： 1.模拟双光束干涉条纹的强度分布曲线 源程序为： lam=500e-9; d=0.001; D=1; ymax=0.002; xs=ymax; ny=101; ys=linspace(-ymax,ymax,ny); for i=1:ny L1=sqrt((ys(i)-d/2).^2+D/2); L2=sqrt((ys(i)+d/2).^2+D/2); phi=2*pi*(L1-L2)/lam; b(i,:)=4*cos(phi/2).^2; end

clf;figure(gcf); nclevels=255; br=(b/4.0)*nclevels; subplot(1,2,1) image(xs,ys,br); colormap(gray(nclevels)); subplot(1,2,2) plot(b(:),ys) 此时设定波长λ=500nm，双缝之间的距离d=1mm,缝到屏幕之间的距离D=1m。 2．当S1，S2之间的距离发生变化时，屏上条纹变化规律。 上面的源程序红色部分代表S1，S2之间的距离，修改可研究其变化规律 当d=2mm时，所的条纹为：

当d=1.5mm时，所的条纹为： 当d=2.5mm时，屏上条纹为：

结论：由多次试验所得条纹可知，随着d的增大，屏上的条纹变细，间距变大，随着d的减小，屏上的条纹变粗，间距变小。 3.当光源S上下移动时，屏上条纹分布的变化规律 源程序： 当S上移0.1mm时， lam=500e-9; bc=0.0002; d=0.002; L=1; D=2; ymax=0.0005; xs=ymax; ny=101; ys=linspace(-ymax,ymax,ny); for i=1:ny L1=sqrt((ys(i)-d/2).^2+D/2); L2=sqrt((ys(i)+d/2).^2+D/2); phi=2*pi*(L1-L2+0.5*bc*d/L)/lam; b(i,:)=4*cos(phi/2).^2; end clf;figure(gcf); nclevels=255; br=(b/4.0)*nclevels; subplot(1,2,1)

光纤通信期末考试题

一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）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，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页

二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、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 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )。 A. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、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 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 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 第 2 页共5 页

通信工程《光纤通信》考试题(含答案)

1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 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。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 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。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 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） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）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（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 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）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长

光纤光学与半导体激光器的电光特性(课题)

- 59 - 光纤光学与半导体激光器的电光特性 1970年美国康宁玻璃公司Kapron 博士等人研制出低损耗的光纤，同年贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室温下连续工作的半导体激光器，这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变为可能，引起各国电信科技人员竞相研究和实验。至今，应用光纤通信系统已经多次更新换代，通信容量和传输距离迅速增长，光纤通信系统已成为通信线路的骨干。 预习要求 1．了解半导体激光器的输出特性。 2．查阅资料，了解光纤的结构和分类、光纤的耦合、光纤中光信号的传输理论（光纤中的模式），知道数值孔径的定义及其测量方法。 课题任务及部分实验方案参考 1． 仔细阅读说明书，了解主机面板功能。 2． 研究半导体激光器的电光特性，绘制电流—功率曲线，曲线斜率急剧变化处所对应的电流即为阈值电流。 注：为防止半导体激光器因过载而损坏，实验仪中含有保护电路，当电流过大时，光功率会保持恒定，这是保护电路在起作用，而非半导体激光器的电光特性。 3．测量耦合效率，然后取下功率指示计探头，换上白屏，轻轻转动各耦合调整旋钮，或轻轻弯曲光纤，观察光斑形状变化（模式变化）。 注：此实验务必认真处理光纤端面，并将光纤小心地放入光纤夹中，处理过的光纤端面不应再被触摸，以免损坏和污染。 4．光斑法测量数值孔径。提示：仔细调整各耦合旋钮，尽量使输出成为明亮、对称、稳定，附件的探头光栏置于Φ6.0档，并使之紧贴光纤输出端面，以保证输出光可全部进入探头，公式 2200sin r l r i n NA +== 5．正确连线、观察、了解音频模拟信号的调制、传输、解调过程和情况。 6．测量光纤中的光速和光纤材料的平均折射率。 7.(选作)光斑扫描法测量数值孔径。耦合状态同任务4，探头光阑置于直径0.5-1mm 档，距光纤输出端面前40~80mm 处，找到高斯光斑的中心位置，沿径向平移探测器至接收到的光功率最小，绘出光强分布曲线，应近似为高斯曲线，以该曲线的最高点的1/e 2处的尺寸作为光斑直径2r ，计算数值孔径。 实验注意事项 1． 请勿直视激光 。 2． 如在使用过程中，光纤断在光纤夹中，请务必剔除光纤断头，在安装新的光纤，否则可能损坏光纤夹压片。 思考题 1．在远距离光纤传输时，为什么一般采用单模光纤？光纤模式是如何影响带宽的？ 2．光纤中传输的信息可以被窃听吗？设计一种比较简单的方法！

(完整版)光纤光学练习题

一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题1.5分，共30分） 1 有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是错误的？ A、对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式是唯一确定的； B、TE01、TM01和HE21模具有相同的截止频率； C、一个模式都有自己对应的截止频率； D、HE11模是唯一不能截止的模式。 2 光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决定，但光纤中能够激励出的模式与很多因素有关，问光纤中实际能够激励出的模式与下列哪些因素无关： A、入射光源的光功率； B、入射介质的折射率； C、光的入射角； D、入射点的位置。 3 主模式号为14的模群中所含的精确模式总数为： A、14； B、26； C、28； D、7 4 通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其主要原因是： A、光纤的弯曲损耗； B、OH—吸收损耗； C、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射损耗。 5 线偏振模的模斑为： A、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为暗； B、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为暗； C、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为亮； D、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为亮。 6光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其中不可能消除的因素是： A、弯曲损耗； B、OH吸收； C、过度金属离子吸收； D、瑞利散射 7 一光信号在光纤中传播了5000m,功率损耗了15%，该光纤的损耗是 A、0.14dB/km； B、0.71dB/km； C、0.64dB/km； D、0.32dB/km。 8 对于1330nm的单模光纤，当入射光中心波长为1550nm，光谱宽度为10nm时，不可能存在的色散是哪一个？ A、模间色散； B、材料色散； C、波导色散； D、偏振模色散。 9 数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是错误的？ A、NA越大，光纤的收光能力越大； B、NA越大，光纤的收光角越大； C、NA越大，光源与光纤的耦合效率越高； D、NA越大，多模光纤的模式色散越小。 10 下列光纤的色散，由小到大的排列次序为： A、多模的GIOF、多模SIOF、单模光纤； B、多模SIOF、多模的GIOF、单模光纤； C、单模光纤、多模的GIOF、多模SIOF； D、多模SIOF、单模光纤、多模的GIOF 11 以下那一种是非零色散位移光纤： A、G．655光纤； B、G．653光纤； C、G．652光纤； D、G．651光纤。 12 有关光纤中的色散论述错误的是： A、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降低、传输容量变小； B、色散位移的目的是使零色散波长与最低损耗波长一致； C、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成为色散补偿光纤；

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 ）；

光学发展史

光学发展史 光科1001班曲东雪 10272017 摘要：光学的主要光学(optics)是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，但是光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起。其发展主要经历了萌芽时期，几何光学时期，波动光学时期和量子光学时期四个阶段。人们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学来研究。 关键词：光学的定义；光学的历史发展；光学研究内容 Optical Development History Abstract: optical main optical ( Optics ) is the study of light ( electromagnetic waves) behavior and properties, as well as the interaction of light with matter of physics. Optics origin in the West have long optical knowledge records, but the optical true to form a science, should from build reflection law and refraction law era. Its development mainly experienced budding period, geometrical optics, wave optics and quantum optics in four stages: the period of. People usually put on optical geometric optics, physical optics and quantum optics research. Key words: optical definition; optical historical development; optical research content 光学定义 光学(optics)，是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光，现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述；同时，光具有波粒二象性，需要用量子力学表达。光学既是物理学中最古老的一个基础学科，有事当前科学研究中最活跃的前沿阵地，具有强大的生命力和不可估量的前途。光学的发展过程是人类认识客观世界的进程中一个重要的组成部分，是不断揭露矛盾和克服矛盾、从不完全和不确切的认识总部走向较完善和较确切认识的过程。它的不少规律和理论是直接从欧美和生产实践中总结出来的，也有相当多的发现来自长期的系统的科学实验。光学的发展为生产技术提供了许多精密、快速、的衡东的实验手段和重要的理论依据；而圣餐技术的发展，又反过来不断向光学提出许多要求解决的新课题，并为进一步深入研究光学准备了物质条件。 光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，欧几里得(Euclid，公元

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与色散的制约。 （2）色散的常用单位就是 ps/(nm、km) , G、652光纤的中文名称就是标准单模 ,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就是一模一样的,就是指发射光子与感应光子不仅___频率_____ _相同、相位相同,而且偏振与传输方向都相同。 （4）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分____固定__衰减器与__可变__衰减器两种。 （5）光纤通信的光中继器主要就是补偿衰减的光信号与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与全光型光中继器。 （6）光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声与放大器噪声等。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就是作为信息比特,还就是填充比特。 （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与开放式系统两大类,其中开放式系统要求终端具有标准的光波长与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就是:C－12、C3与C－4。 （12）数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH 与SDH 。 二、选择题 2、在激光器中,光的放大就是通过( 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、以下哪个就是掺铒光纤放大器的功率源( C )

北京交通大学光电子学期末复习整理

1影响光钎传输损耗的主要因素是什么？光纤损耗主要包括:吸收损耗、散射损耗。吸收损耗：在光纤中，对光吸收有贡献的主要是杂质吸收，本征吸收和原子缺陷吸收散射损耗：光在光纤中传播时，遇到了不均匀性或不连续造成的损耗。主要包括材料散射和光波导散射2自聚焦透镜自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径逐渐减小的柱状透镜。在梯度性光波导中传输的光钎螺旋折线会聚于一点，就如一个能够自发汇聚的透镜。3光钎的模间色散与模内色散有什么不同？模内色散使指光频率不同而引起在介质传播中折射率不同和传播常数不同而引起的色散。模间色散是多模光纤中的一种弥散效应，是光纤不同传输模传播速度不同而造成的脉冲展宽。4光子效应指单个光子对产生的光电子直接作用的一类光电效应。对频率有选择性，可分为外光电效应和内光电效应。5光电转换定律告诉我们的信息光电探测器是将辐射能量转化为电流的器件，可以看做一个电流源；光电探测器是一个非线性器件 6影响光盘数据储存的因素激光波长和物镜数值孔径。 7为什么当两条波导相互靠近时光波会从其中一条转换到另一条？光线在波导内全反射时会产生传播常数β为虚数的消失场，当两条波导相互靠近时，两个波导产生的消失场发生重叠，引起光功率的交换，使光从一波导传到另一条。8HDT（主数字终端）\MIS（异质结势垒）\AC-PDP（交流等离子显示）\SCCD（表面沟道电荷耦合器件）\WDM（波分复用技术）FTTB（光钎到户）\CRT（阴极射线管）\LCD（液晶显示）8 CCD的电荷转移沟道有几种？它们结构和性能的差别是什么？有两种，是SCCD和BCCD，性能与差别：SCCD比BCCD处理信息量更大，制作方便，但效率低；BCCD比SCCD 电荷转移速率快，处理频率高；SCCD的转移载流子是少子，BCCD是多子。9光伏探测器在实际应用中有哪两种工作模式？画出其等效电路？光导工作模式和光伏工作模式。10光波导偏振器的作用，如何实现光波导偏振器？光波导偏振器能从光波导中选择某一偏振方向的光或从光波导中耦合出某一方向的光。为实现光波导偏振器，可在波导表面加一层金属膜。可改变TE，TM波的损耗系数和在金属表面的半波损失，使某一振动分量不能透出，出射光只有一个振动分量。11在AC-PDP中维持脉冲、书写脉冲、擦除脉冲的作用？书写脉冲：在一个单元中加入书写脉冲，超过该单位的燃点电压，这时单元将产生放电发光。擦除脉冲：在维持脉冲前加上擦除脉冲，产生一个弱电场，单元中产生一个反向电荷中和发光介质的电荷，但由于反向电荷积累不够，不会再次放电发光，从而转入熄火状态。维持脉冲：若想要维持单元的发光或熄火状态，只要引入一个维持脉冲，就能保持单元之前的状态。 12画图并说明集成光学电光波导相位调制器的基本原理？在光波导中插入两电极，通电之后，两电极间产生电场，电极间LiNbO3材料就会由于电光效应改变折射率，使波导中导模的相位常数β发生相应的改变。光由波导出射后，会

光纤通信期末考试试卷参考答案

潍坊学院2009-2010学年第2学期期末考试 《光纤通信基础》试卷（A卷）参考答案及评分标准 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1C、2B、3B、4D、5C、6A、7D、8C、9C、10D、11C、12D、13B、14C、15A 二、填空题(每空1分，共20分) 1、光作为载波 2、um um 3、大 4、自聚焦 5、谐振腔 6、受激辐射 7、暗电流噪声8、隔离度9、动态范围10、10-270 11、光纤放大器12、量子效率 13、不能14、分插复用器交叉连接设备15、下降16、17、空分交换波分交换 三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分) 1、答：光纤通信系统主要由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。（2分） 发射机的主要作用：是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大 限度地注入光纤线路。光纤线路把来自于光发射机的光信号，以尽可能小的崎变 和衰减传输至接收机。光接收机把从光纤线路输出的光信号还原为电信号。（3分） 2、答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗：（2分） 吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的（1分） 散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷引起的散射产生的（1分） 光纤损耗使系统的传输距离受到限制，不利于长距离光纤通信。（1分） 3、答：在PN结界面上，由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场；内部电场使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动，最终使能带产生倾斜，在PN线路附近形成耗尽层。（1分） 当入射光照射PN结时，若光子能量大于带隙，便发生受激吸收，而形成光生电子—空穴对。（1分） 在耗尽层，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光生漂移电流。在耗尽层两侧中性电场区，由热运动，部分光行电子和空穴通过扩散运动进入耗尽层，在电场的作用下，形成和漂移运动相同方向的光生扩散电流。（2分） 光生漂移电流分量和光生扩散电流分量的总和即为光生电流，当P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生光生电动势，这种效应称为光电效应。（1分） 4、答：在LD的驱动电路里，设置自动功率控制电路（APC）是为了调节LD的偏流， 使输出光功率稳定。（2分）在LD的驱动电路里，设置自动温度控制电路是因为半导体光源的输出特性受温度影 响较大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感，为保证输出特性稳定，对激 光器进行温度控制是十分必要的。（3分）

最新光纤通信期末考试试题(简答)

光纤通信期末考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0

光纤光学大学物理实验讲义.doc

光纤通信实验 光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光纤通信是现代通信网的主要传输手段，主要通过在发送端把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。 因此构成光纤通信的基本要素是光源、光纤和光检测器。 半导体激光器可以作为光纤通信的主要光源，其具有超小型、高效率和高速工作的优异特点，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham 首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。光检测器:把光发射机发送的携带有信息的光信号转化成相应的电信号并放大、再生恢复为原传输的信号的器件。 【实验目的】 1. 了解和掌握半导体激光器的电光特性和测量阈值电流 2. 了解和掌握光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3. 对光纤本身的光学特性进行初步的研究，对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。 4. 了解光纤通信的基本原理。 【实验仪器】 导轨，半导体激光器+二维调整，三维光纤调整架+光纤夹，光纤，光探头+二维调整架，激光功率指示计，一维位移架，专用光纤钳、光纤刀，示波器，音源等。 【实验原理】 一、半导体激光器的电光特性 实验采用的光源是半导体激光器，由于它的体积小、重量 轻、效率高、成本低，已进入了人类社会活动的多个领域。 因此对半导体激光器的了解和使用就显得十分重要。本实验 对半导体激光器进行一些基本的实验研究，以掌握半导体激

三片式物镜设计+Zemax文件截图-北交大工程光学设计作业

三片式物镜的设计 小组成员： 执笔人：

1.设计任务的具体指标及其要求 35mm相机胶片50mm焦距F/3.5 玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm 空气间隔最小2mm 可见光波段光阑位于中间透镜各透镜所用材料SK4---F2----SK4 2.入瞳直径的设定 点击Gen打开General窗口，在General系统通用数据对话框中设置孔径。在孔径类型中选择Image Space F/#，并根据设计要求在Aperture Value中输入3.5.

3.视场的设定 由于使用35mm相机胶片，其规格尺寸为36mm*24mm，Zemax中一般使用圆形像面，因此该矩形像面的外接圆半径经计算为21.7mm，0.707像高的视场高度为15.3mm。 点击Fie打开Field Data窗口，设置三个视场分别为0mm、15.3mm、21.7mm。

4.工作波长的设定 选择可见光波段，点击Wav按钮，设置Select-F，d，C（Visible），自动输入三个特征波长。

5.评价函数的选择 执行命令Editors----Mreit Function打开Mreit Function Editor编辑窗口，在Mreit Function Editor编辑窗口中执行命令Tools---Default Merit Function，打开默认评价函数对话窗口，选择RMS---Spot Radius--Centroid评价方法，并将厚度边界条件设置为玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm，空气间隔最小2mm。

6.系统的透镜参数设定 在Lens Data Editor中输入部分初始结构，设置中间透镜为光阑，设置各透镜所用玻璃材料类型。 因为此时的焦距为49.7684

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。

光学工程介绍及排名

光学工程 光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路，铸造了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学，揭示了光的产生和传播的规律和与物质相互作用的关系。 简介 在早期，主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力，建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。本世纪中叶，产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世，实现了高亮度和高时一空相干度的光源，使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体，随着激光技，本和光电子技术的崛起，光学工程已发展为光学为主的，并与信息科学、能源科学、材料科学。生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变，而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电子产业。 发展 近些年来，在一些重要的领域，信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化，从而仍然能够发挥重要作用的同时，对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信息科学中作用的研究，将成为今后光学工程学科的重要发展方向。 平板显示技术与器件

光纤实验讲义_第二版

光纤技术实验讲义 曾维友编 审 湖北汽车工业学院

目录 实验一光纤基本实验 (1) 实验二多模光纤NA测量和光纤传输损耗测量 (5) 实验三光纤分束器、衰减器及隔离器参数测量 (9) 实验四半导体激光器/发光二极管特性测试 (13) 实验五数字信号光纤传输实验 (19) 实验六模拟信号光纤传输和电话语音光纤传输 (24) 实验七时分复用和波分复用 (28) 实验八图像光纤传输与系统眼图抖动实验 (39) 实验九计算机自环光纤通讯实验 (45) 实验十图像、声音单/双光纤传输实验 (48) 实验十一光纤活动连接器、光波分复用器 (50) 实验十二多路数据+1路图像单/双光纤传输实验 (58) 实验十三光纤传感器设计与应用实验 (69) 实验十四光纤线路接口码型HDB3编译码实验 (73) 附录A THKEGC-2型实验箱接口定义 (79) 附录B ZY12OFCom23BH1开关、电位器功能说明 (82)

实验一光纤基本实验 一、实验目的 1、了解光纤的基本结构； 2、通过具体演示，使实验者对光纤光学有基本的认识，为以后的实验打下基础； 3、学习光纤端口处理方法及焊接过程； 4、学习光纤与光源耦合的方法。 二、实验内容 1、观察光纤基模远场分布； 2、观察多模光纤输出的近场与远场图案； 3、观察光纤输出功率与光纤弯曲的关系； 4、学习光纤端面的制备，光纤的焊接及光纤与光源的耦合。 三、实验仪器 He-Ne激光器 1台 光纤实验系统SGQ-3/SGQ-4 1台 SGN-1光功率计 1台 光纤切割刀 1套 光纤熔接机TYPE-39 1台 633nm单模、多模光纤 1米 普通通信光纤跳线 3米 手持式光源 1台 手持式光功率计 1台 四、实验原理 光纤的基本结构包括纤芯、包层和套层，光在光纤中传输时，其传输特性与光纤的折射率分布形式、光纤的芯径及光波的波长密切相关。模场分布属于光纤的本值特征，与外界激励条件无关。光纤的输出近场是光纤输出端面光功率沿光纤半径r的分布，如果光纤中各导模的损耗相同，又无模式耦合，则输出近场与光纤输入端面光功率分布相同。光纤的输出远场分布是在距光纤输出端面足够远处，光纤的输出光功率沿孔径角 的分布，远场分布与光纤的数值孔径有关。 光纤与光源的耦合方法分为直接耦合和用聚光器件耦合两种。直接耦合是使光纤直接对准光源接收光功率，这种方法的操作过程是：将用专用设备切制并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，调整位置使光纤输出光功率最大，然后将其固定。这种方法结构简单，成本低廉，但耦合效率通常比较低。 聚光器件有传统的透镜和自聚焦透镜之分。用聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光

2020090 光纤光学(中英文)(2011)

天津大学《光纤光学》课程教学大纲 课程编号：2020090 课程名称：光纤光学 学时：32 学分： 2 学时分配：授课：32 上机： 0 实验： 0 实践： 0 实践（周）：授课学院：精密仪器与光电子工程学院 适用专业：电子科学与技术（光电子方向）、光电子技术科学、光学工程 先修课程：激光原理、物理光学 一、课程的性质与目的 本课程是一门专业选修课。通过本课程的学习，学生应能掌握光纤光学的基本理论和基本方法，分析和解决光纤光学中的实际问题，同时了解光纤光学的应用和发展动态。 二、教学基本要求 1.了解光纤的基本应用领域，系统掌握光纤的基本性质和光纤中的光传输的基本理论，并能运用这些基本理论解释、推导光纤光学中的有关问题。 2．掌握分析和衡量光纤无源、有源器件性能的基本方法，熟知各类器件的基本特性、使用方法和基本应用，了解当前国内外相关的前沿动态和研究热点趋势。3．熟知光纤领域研究中基本参数的测量方法、原理和使用的测量仪器。能运用仪器进行简单操作。 三、教学内容 第一章光纤概述 本章主要介绍光纤的基本应用领域、光纤的基本特性和分析方法。 1 绪论 2 光纤概述 3光波在光纤中的传播特性 4 光纤的色散特性

5 光纤的损耗 6单模光纤中的非线性效应 第二章光无源器件 本章主要介绍光纤光学中常用的光无源器件，分析各类器件的基本原理和特性、衡量指标以及典型应用。 1光纤连接器 2光纤耦合器 3 偏振控制器 4光隔离器） 5 光滤波器/复用器 第三章光有源器件 本章主要介绍光纤光学中基本的光有源器件及其典型应用，分析各类器件的原理、特性。 1 光调制器 2光放大器 3 光纤激光器 第四章故障诊断和测试设备简介 本章主要介绍光纤光学中常见参数的测量方法和常用的测量仪器。 1 光功率测量 2 波长和频率测量 3 时间测量 4 信号质量测量 5 光时域反射计 四、学时分配

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 )