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1、1华中科技大学光电子科学与工程学院二八级光纤光学考试试卷 B（半开卷）专业： 班级： 姓名： 学号： 题 号一二三四总分得 分阅卷人一、一、选择题（下列各题四个备选答案中有一个或多个正确答案，请将其代号选择题（下列各题四个备选答案中有一个或多个正确答案，请将其代号 写在题干前面的括号内。每小题写在题干前面的括号内。每小题 2 2 分，共分，共 3030 分）分）（ C ）1 将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是： A、 折射； B、在包层折射边界上的全反射； C、芯-包层界面上的全反射； D、 光纤塑料涂覆层的反射。（ A ）2 下列现象不是光纤色散造成的是： A、 光散射出光纤侧面； B
2、、随距离的增加，信号脉冲不断展宽； C、随距离的增加，信号脉冲收缩变窄； D、 码间干扰。（ B ）3 在下列因素中，不是引起光纤传输衰减的原因为： A、 光纤弯曲； B、波导色散； C、光纤接头； D、 杂质吸收。（ BC ）4 下面窗口中不属于三大通信窗口的是： A、0.85um； B、1.40um； C、1.65um； D、1.55um。（ D ）5 随着技术的发展，光纤的损耗被不断降低，但是它的降低却 存在着极限，产生这个极限的主要原因是： A、弯曲损耗；2B、OH 根吸收； C、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射。（ C ）6 色散位移光纤的实现是通过改变那种色散，从而达到移动零 色散
3、点的目的： A、 模式色散； B、材料色散； C、波导色散； D、偏振模色散。（ D ）7 已知 V=10，则阶跃型光纤中支持传输的模式总数近似为： A、20； B、10； C、11； D、50。（ B ）8 主模式号为 13 的模群中所含的模式总数模式总数为： A、 13； B、24； C、30； D、 14。（ B ）9 G.655 光纤同 G.652 最大的区别是： A、损耗不同； B、1550nm 处 G.652 色散值大于 G.655； C、G.655 的零色散波长移动到了 1310nm 处； D、支持的模式数目不同。（ A ） 10 下面论述正确正确的是： A、光纤包层的损耗比纤芯
4、高； B、对于相同材料、相同折射率差的多模光纤，芯径越细，模式数 目越多； C、分析光纤的传输特性只能采用波动光学理论； D、光纤的数值孔径越大，其传输带宽越大。（ CD ）11 某一光纤的截止波长为 1530nm ，则下列波长在该光纤中 传输时是单模传输的是： A、1310nm； B、1450nm； C、1550nm； D、1565nm。（ BD ）12 走离效应的出现主要同下列那种效应相关：3A、 损耗； B、材料色散； C、非线性效应； D、 波导色散。（ A ）13 关于 OTDR 的描述，不正确的是： A、 可以用来做光纤端面的判断、色散的测量； B、可以用来做断点的检测、长度的测量
5、； C、它的工作原理是基于背向散射； D、 测量曲线中初始位置和末端的凸起是由于端面的菲涅尔反射引 起的。（ ABCD ）14 光纤熔接时，哪些因素会对熔接后的功率代价产生影响； A、 两根光纤端面的洁净度； B、两根光纤端面的间隔； C、两根光纤的轴向对准情况； D、 光纤端面间的角度。 （ ABC ）15 在光链路中，会引入传输损耗的是； A、光纤的弯折； B、光纤的熔接； C、光纤裸露在雪层中； D、光纤通过了盐碱地。二简答题：每题二简答题：每题 6 分共分共 5 题，共题，共 30 分分1. 弱导光纤中组成线偏振模式存在的条件以及理论依据是什么？ 答：线偏振模式存在条件是光纤的纤芯折射
6、率 n1与包层折射率 n2相差甚小，这 样的光纤对于电磁波的约束和导引作用大为减弱。此时，此时场的横向分量要 比纵向分享大一个数量级以上，光纤中传播的场近乎是横电磁的。另外， HEl+1,m模式和 EHl-1,m模式具有相近的色散曲线，且旋向相反，两者是近乎简并 的。两类模式相互叠加从而使场的某一横向分量归于抵消，形成线偏振模。2. 列出普通石英玻璃光纤的三个低损耗传输窗口，哪个传输窗口的损耗最小？ 哪个传输窗口的损耗最大？ 答：0.85um、1.3um 和1.55um，1.55um 处的损耗最小，0.85um 处的损耗最大。3. 说明从麦克斯韦方程到波导场方程的三次分离变量的依据。 答：在麦
7、克斯韦方程组中，一方面既有电场又有磁场，两者交互变化；另一方 面既有空间坐标又有时间坐标，两者相互影响。为此必须利用变量分离法进行 电、磁分离和时、空坐标分离，以得到一个易于求解的方程：波动方程、亥姆 霍兹方程。另外，光纤波导中，电磁波在纵向以“行波形式”存在，在横向以 “驻波”形式存在，因此可进一步进行纵横分离。44. 为什么阶跃折射率光纤被称为反射型光纤，而渐变折射率光纤被称为折射型 光纤？ 答：SIOF 中，光线遵从的是“内全反射定理” ，故称之为“反射型光纤” 。而 GIOF 中，光纤遵从的是“广义折射定律” ，故有人称之为“折射型光纤” 。5. 给出有源器件和无源器件的定义。各自列举
8、两种常见的具体器件名称并分别 简介其功能和工作原理。 答：有源器件：器件需要外加能源驱动才能工作的；反之，则为无源器件。例 如：光耦合器就是一种用于传送和分配光信号的无源器件，其基本功能就是要 把一个光纤信号通道的光信号传送到另一个信道。工作原理在于两光纤的纤芯 相互靠近时，在其中传播的模场分布就会相互渗透和交叠以形成特定耦合比。 光环形器也是无源器件，其功能是使得光沿着规定路径进行传输。工作原理是 利用旋光片使得光路只能定向传输。光纤放大器和光纤激光器属于无源器件， 光纤放大器的功能是实现光放大，光纤激光器的功能是输出激光，它们需要外 加泵浦源驱动才能工作，其基本工作原理是受激辐射。三作图题
9、：每题三作图题：每题 5 分共分共 2 题，共题，共 10 分分1. 在下图中标注渐变折射率分布光纤纤芯半径大小，泄露光线存在时外散 焦面半径最大值及内散焦面半径最小值，最后再用阴影区域表示约束光 线存在的最大范围。r rn n2 2n n2 2( (r r) )- -I I2 2/ /r r2 2答：半径如图所示。泄露光线存在时外散焦面半径最大值为 a，内散焦 面半径最小值为 r1.2. 画出偏振无关光隔离器的工作原理图。纤芯半径 ar15 YIG磁环inout偏振分光镜（a）正向 YIG磁环in偏振分光镜（b）反向out四计算题：每题四计算题：每题 10 分，共分，共 30 分分 1. 已
10、知一阶跃折射率光纤，对 1550nm 波长的光，纤芯和包层折射率分别为1.4672 和 1.4621，纤芯和包层直径分别为 8.6um 和 125um，请计算在1550nm 处的归一化频率 V？并计算该光纤的截止波长？ 答：答：129. 24621. 14672. 11055. 1103 . 414. 32222 66 2 22 1 02 22 10 nnannakVnmnnac1373202. 14621. 14672. 1103 . 414. 3202. 12232 22 12. 已知一光纤长 30 公里，光纤衰减系数为 0.20dB/km，输入光功率为 2mW， 那么输出光功率为多少？如
11、果光探测器的灵敏度为 0.05mW，该光信号还能 在这种光纤中传输多少距离？答：答：LPPinout/lg10 mw5 . 0mw10/2P, 2 . 030/2lg106 . 0out 解得outP总传输距离：kmkmPPLinout802 . 0 )05. 0/2lg(10/lg10 6该光信号还能在这种光纤中传输 80-30=50 公里3. 如下图所示为一 X 型光纤耦合器，从 Input1 和 Input2 两端输入相同波长的 光信号，Lc 为耦合长度(最短耦合周期)，求：（1） L=Lc 时，若从 Intput1 和 Input2 端分别注入光功率为 0dBm 及3dBm，则从 Ou
12、tPut1 和 Output2 端输出光功率分别为多少？（2） L=Lc/3 时，若从 Intput1 和 Input2 端分别注入光功率为 0dBm 及3dBm，则从 OutPut1 和 Output2 端输出光功率分别为多少？答：答：（1）对于两相同的光纤，L=Lc 时有：2101)2/(sin)(sinsin222csKLKL则从 OutPut1 和 Output2 端输出光功率分别为 1mW*0+2mW*1=2mW; 1mW*1+2mW*0=1mW.(2) L=Lc/3 时: 41222)6/(sin)(sinsincsKLKL则从 OutPut1 和 Output2 端输出光功率分别为 1mW*3/4+2mW*1/4=5/4mW; 1mW*1/4+2mW*3/4=7/4mW.
