光纖光學(xué)往年試題及參考答案

光纖光學(xué) （往年考題僅供參考）填空：三個(gè)載波波長多模光纖LED光源單多并存LD單模 摻鉺激光單，多模光纖區(qū)別單模光纖傳輸一種模式，纖芯直徑小，芯皮折射率差小；多模光纖傳輸多種模式，纖芯直徑大，芯皮折射率差大單根光纖結(jié)構(gòu)纖芯、包層、保護(hù)層瑞利散射和本征吸收波長色散由什么疊加，與什么成正比是波導(dǎo)色散和材料色散的疊加，與光源譜寬成正比光纖與光源耦合的兩者匹配參量光纖：芯徑，數(shù)值孔徑，截止波長，偏振特性光源：發(fā)光面積，光束發(fā)散角，光譜特性，輸出功率，偏振特性光纖固定連接技術(shù)三環(huán)節(jié)1.端面的制備；2.光纖的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)；3.光纖接頭固定光纖隔離器與相位調(diào)制器運(yùn)用的效應(yīng)光纖隔離器：法拉第效應(yīng)；相位調(diào)制器：kerr效應(yīng)Nd，Er：其中和為三能級系統(tǒng)，和為四能級系統(tǒng)多模光纖連接損耗軸偏離（橫向兩光纖端面之間的間隙（縱向）兩光纖軸之間的傾斜（角向偏移光纖端面不完整性（彎曲和傾斜光纖種類不同（芯徑和折射率不同）光纖光柵概念在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的濾波器或反射鏡名詞解釋：基模模場半徑基模場振幅衰減到最大值1/e處場分布半寬度光孤子滿足光纖非線性薛定諤方程的一種孤立波解形狀、幅度和速度都不變光纖的損耗光纖損耗大致分為具有的固有損耗和光纖制造后由使用條件造成的附加損耗。光纖使用過程中的彎曲，以及構(gòu)成光纖系統(tǒng)時(shí)因光纖耦合而產(chǎn)生的損耗。問答：半導(dǎo)體激光器與單模光纖直接耦合效率低的原因如何提高LD發(fā)出的光在空間是窄長條，長約幾十微米，寬約零點(diǎn)幾微米，其遠(yuǎn)場圖是一個(gè)細(xì)長的橢圓。對此，對于多模光纖其芯徑大，能接收，但其角分布只有十幾度，而LD光的發(fā)散角在x方向約5~6o，在y方向約40~60o，光纖接收不進(jìn)去，即為困難所在。提高耦合效率途徑：通過間接的透鏡耦合從產(chǎn)生一階光孤子所需閾值功率P

|/(kT

)2出發(fā)，說明在光孤子通信系統(tǒng)中使用色散位移光纖的原因

th 2 20為產(chǎn)生一階光孤子，閾值功率P 越低越好，由

|/(kT)2th thk T

2 2

可以看出，可以加大2（非線性效應(yīng)）和

0（輸入脈寬）以及減小

2（色散，但輸入脈寬太大不好，故可以使用色散位移光纖，其色散非常小，非線性效應(yīng)也不太嚴(yán)重。光纖激光器與放大器的分類及特點(diǎn)1）NdYAG單晶利用非線性效應(yīng)制作的光纖激光器和放大器，如SRS,SBS摻雜光纖激光器和放大器1）轉(zhuǎn)換效率高，激光閾值低器件體積小，靈活；激光譜線多，單色性好，調(diào)諧范圍寬；光纖布拉格光柵原理由于光纖芯區(qū)折射率變化造成光波導(dǎo)條件的改變模式耦合，時(shí)的其透射光譜和反射光譜對該波長出現(xiàn)奇異性。論述：分析光纖中光波的傳輸特性的兩種基本理論。試從Maxwell方程出發(fā)，給出兩種理論的基本思路，并分析其特點(diǎn)及適用范圍光線理論：光線光學(xué)方法幾何光學(xué)方法，將光波看成由一根一根光線構(gòu)成條件是纖芯直徑>>光波長優(yōu)點(diǎn)是簡單直觀適用范圍是多模光纖波動(dòng)理論：波動(dòng)光學(xué)方法優(yōu)點(diǎn)是精確，缺點(diǎn)是求解復(fù)雜無任何前提，單模多模均適用思路：麥克斯韋方程—波動(dòng)方程—亥姆霍茲方