《光纖光學(xué)》復(fù)習(xí)提綱

《光纖光學(xué)》復(fù)習(xí)提綱

光線理論

模式理論

光纖性能

光纖器件

光纖連接光線理論重要概念光波導(dǎo)、光纖分類、子午光線、數(shù)值孔徑、傳輸容量、傳光傳像特性、散焦面、廣義折射率定理、光線軌跡及特點(diǎn)、光線分類重要公式射線方程、散焦面半徑、折射率分布、數(shù)值孔徑模式理論重要概念模式定義及性質(zhì)、模式分類及場分布特點(diǎn)、模式簡并、線偏振模、主模、分離變量法、傳播常數(shù)、導(dǎo)模截止與遠(yuǎn)離截止、基模場分布函數(shù)、基模偏振特性、色散曲線分析、模式確定及數(shù)目分析、導(dǎo)模光斑分布圖、模式輸出特性、WKB近似方法思路重要公式波導(dǎo)場方程、截止與遠(yuǎn)離截止條件、單模工作條件、模式數(shù)目、歸一化工作頻率、模群精確模式數(shù)目。光纖性能重要概念損耗機(jī)理、光通信窗口、色散機(jī)理、色散補(bǔ)償、損耗測試的三種方法（后向散射法OTDR）、不同型號的通信光纖性能。重要公式材料色散與波導(dǎo)色散的計算、脈沖展寬的計算、模場半寬的計算、截止波長的計算光纖器件重要概念自聚焦透鏡的成像特性、光纖耦合器/WDM器件的工作原理及設(shè)計、光隔離器/環(huán)行器的工作原理及設(shè)計、光纖光柵的工作原理及設(shè)計、光纖激光器與放大器的工作原理及設(shè)計。重要公式準(zhǔn)直透鏡輸出光束半徑和發(fā)散角、耦合器分支功率計算、不同耦合比對應(yīng)的最小耦合長度、光纖光柵中心波長。光纖連接與耦合重要概念光纖連接損耗來源、光纖連接損耗特點(diǎn)、透鏡耦合系統(tǒng)、光束變換特性、有源對準(zhǔn)（局部損耗法）。重要公式端面反射損耗計算、模場失配損耗計算、朗伯光源耦合損耗計算、半導(dǎo)體激光器耦合效率計算。3.6已知HE31模截止時Vc=4，設(shè)NA=0.21，（1）若=1.3um，求ac的值（2）若a=5um，求的值解：解：3.10標(biāo)準(zhǔn)通信光纖芯徑50um，數(shù)值孔徑0.2，求其中傳輸模群的最大主模標(biāo)號及存在的線偏振模，模式和模數(shù)。解：

3.11畫出模式模斑圖

解：LP4，5模沿徑向的亮斑數(shù)為5，沿角向亮斑數(shù)為8，如下圖：5.1哪些因素限制光通信傳輸距離？

答：光通信傳輸距離主要取決于光纖的損耗和色散。光纖損耗包括：光纖材料的吸收損耗：1.本征吸收，2.雜質(zhì)吸收，3.原子缺陷吸收；散射損耗（瑞利散射）和非線性散射損耗（受激拉曼散射，受激布里淵散射）；還有彎曲損耗（主要包括宏彎損耗，微彎損耗和過渡彎曲損耗）光纖色散包括：1.材料色散2.波導(dǎo)色散3.模間色散5.23dB損耗相當(dāng)于光透射率是多少？答：令L=1km，則透過率=0.55.3為什么長波長處光纖損耗小？答：1.對于本征吸收，紫外本征吸收>紅外本征吸收2.對于散射損耗，其中瑞利散射損耗與波長的四次方成反比，因此損耗隨波長增大而減小。5.4一光纖長3.5km，測得其輸入與輸出功率分別為1mW和298uW，求該光纖損耗值（dB/km）答：

光纖的損耗值為1.5dB/km.5.6為什么光纖在1.55um波長的損耗比1.3um波長?。看穑簩τ诠饫w材料的本征吸收損耗，由知增大，E減小，則隨波長增大，本征吸收減小，因此1.55um損耗小于1.3um。對于瑞利損耗，由于瑞利散射損耗與波長的四次方成反比，因此1.55um波長的損耗要小于1.3um波長的損耗。5.9若已知一光纖的折射率與波長的關(guān)系為，其中a，b均為常數(shù)，該光纖是否存在材料色散？為什么？解：材料色散取決于折射率對波長的二階導(dǎo)數(shù)。即：

而

=0，故=0，不存在材料色散。

5.23

如下圖所示，由a，b，c三段光纖連接成待測光纖，其中a，b是同種光纖，且它們的損耗比c大，（1）試畫出OTDR測得的背向散射功率隨光纖長度變化關(guān)系。（2）如