光纤光学习题集 下载本文

第二章:

1.设计一种光波导结构,其传光波导层为平板形状,标出折射率结构。

2.从数学上证明,在均匀折射率介质中,光纤轨迹为直线传播。 3.如果已经知道光纤中只允许1个模式存在,能否通过外界激励获得2个模式传播? 4.“纵横关系式”有何作用?

5.光场分量的哪一个分量总是独立满足波导场方程?写出该波导场方程式。 第三章:

1.几何光学与波动光学的适用条件各是什么? 2.产生光内全反射的条件是什么? 3.一根空心玻璃管能否传光?为什么?

4.光纤纤芯变粗时,允许存在的模式数目如何变化? 5.什么是光纤的模式?

6.推导波导场方程经历了哪几种分离变量? 1. 写出SIOF中推导本征值方程的主要数学步骤。

2. 写出SIOF中TE01、TE02、TE03在临近截止和远离截止时的本征值。

3. 写出SIOF中模式数目与V值的关系式。

4. 根据SIOF色散曲线分析,在V=4.5时有哪几个模式存在?总模式数目是多少?并与模式数估算公式的结果比较。

5. 为什么Vc<2.405只适应于SIOF?

6. 弱导光纤中组成线偏振模式的理论依据是什么? 7. 为什么LP0m模式只有两重简并?

8. 实际光纤中传播的模式是线偏振模式吗?为什么? 9. 画出LP6,8模式场分布示意图。 10. 高阶模式与低阶模式哪个输出角度大? 第四章:

1. 一根空心玻璃管能否传光?为什么?

2. 光纤纤芯变粗时,允许存在的模式数目如何变化? 3. 光纤中传播的光波有何特征?

4. 推导波导场方程经历了哪几种分离变量? 5. 本征方程有什么特点? 6. 模式是什么?

7. 如何唯一确定一个模式?

8. 由射线方程推导光线轨迹,只需要知道什么? 9. 渐变折射率分布光纤中光线如何传播?为什么?

1.画出阶跃分布光纤与平方率分布光纤基模场解函数曲线示意图。

2.SIOF与GIOF中哪个导模数目更多? 3.已知平方率分布光纤V=2,求基模模场半径。 4.写出平方率分布光纤中LP10,15模式的本征值。

第四章:

1. 为什么光纤要采用“芯包结构”?

2. “单模光纤”中有几个导模?如果要求光纤只传输一个导模, 应如何设计光纤?

3. 简述波动光学分析方法的基本思路.说明从麦克斯韦方程到波导场方程三次分离变量的理论依据。 4. 波导场方程具有什么样的数学特征?

5. 模式的内涵是什么?在单模光纤中能否激励起LP11模式? 为什么?

6. 从射线方程分别定性说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线。

7. 从广义折射定理说明为什么光线总是向折射率高的区域弯曲。

8. 说明光纤数值孔径的物理意义。

9. 说明内散焦面、外散焦面和辐射散焦面的物理意义。 10. SIOF中子午光线的内、外散焦面半径各是多少?

1. 子午光线的主要特征是什么?

2. 推导SIOF数值孔径表达式; GIOF的数值孔径有何不同? 3. 为什么GIOF又称为“折射型”光纤? 4. GIOF中光线角向运动有何特点?

5. 分别说明约束光线、隧道光线和折射光线的特点。

6. 分别说明导模、漏模和辐射模的场分布特点。 7. 简述三种光线与三类模式的对应关系。 8. 说明传播常数β有何物理意义。 9. 说明V、U、W的物理意义。

10. 在什么条件下可以唯一确定光纤中的模式? 1. “纵横关系式”有何作用?

2. 光场分量的哪一个分量总是独立满足波导场方程?写出该波导场方程式。

3. SIOF中波导场方程具有什么数学特征? 4. 在SIOF中如何求波导场方程的解?

5. 写出SIOF中推导本征值方程的主要数学步骤。

6. 导模截止与远离截止的物理意义是什么?写出SIOF中TE01、TE02、TE03在临近截止和远离截止时的本征值。 7. 写出SIOF中模式数目与V值的关系式。

8. 根据SIOF色散曲线分析,在V=4.5时有那几个模式存在? 总模式数目是多少?并与模式数估算公式的结果比较。 9. SIOF与GIOF中哪个导模数目更多?

10. 为什么单模条件Vc<2.405只适应于SIOF?平方率光纤单模 条件Vc是多少?

1. 弱导光纤中组成线偏振模式的理论依据是什么? 2. 为什么LP0m模式只有两重简并?

3. 实际光纤中传播的模式是线偏振模式吗?为什么?

4. 画出LP6,8模式场分布示意图。 5. 高阶模式与低阶模式哪个输出角度大?

6. 画出阶跃分布光纤与平方率分布光纤基模场解函数曲线示意图。

7. 说明高斯近似最大激发效率判据的物理意义。 8. 说明等效阶跃光纤近似的物理意义。 9. 已知平方率分布光纤V=2,求基模模场半径。 10. 写出平方率分布光纤中LP10,15模式的本征值。 第五章:

1.一光纤长220公里,已知光纤损耗为0.3dB/km,当输出光功率为2.5 μW时,输入光功率为多少? 2.光纤的损耗能否降为零?为什么?

3.已知一光纤对于1310nm波长是单模传输,当传输850nm波长和1550nm波长的光波时,其色散特性有何不同?对于光纤通信会产生什么影响?