光纤光学课后习题答案
【篇一：光纤通信 课后答案 人民邮电出版社】
ass=txt>第一章 基本理论
1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率v小于二阶模lp11归一化截止频率，即0＜v＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。
2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。
3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等， 另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点：巨大带宽（200thz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。 *、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。
*、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。
第二章 光源和光发射机
1、光与物质间的作用有哪三种基本过程？它们各自的特点是什么？
答：（1）自发辐射：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关；自发辐射可以发生在一系列的能级之间，用此材料的发射光谱范围很宽；即使跃迁过程满足相同能级差，它们也是独立的、随机的辐射，产生的光子能量相同而彼此无关，各列光波可以有不同的相位和偏振方向， 而且向空间各个角度传播，是一种非相干光。
（2）受激辐射：感应光子的能量等于向下跃迁的能级之差；受激辐射产生的光子与感应光子全是全同光子，它们是相干的；受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。
（3）受激吸收：受激吸收时需要消耗外来光能；受激吸收过程对应光子被吸收，生成电子—空穴对的光电转化过程。
2、什么是粒子数反转分布？答：处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。
3、怎样实现光放大？答：使媒质中高能级上的电子密度大于低能级上的电子密度，则受激辐射占主导地位，光波经过媒质时强度按指数规律增长，光波被放大，则实现光放大。
4、构成激光器必须具备哪些功能部件？
答：有源区，光反馈装置，频率选择元件，光束的方向选择元件，光波导。
5、有哪些方法实现光学谐振腔？与之对应的激光器类型是什么？答：（1）用晶体天然的解理面形成法布里-珀罗谐振腔（f-p腔），当光在谐振腔中满足一定的相位条件和谐振条件时，建立起稳定的光振荡；（2）利用有源区一侧的周期性波纹结构提供光耦合来形成光振荡。
*、激射的一般条件：（1）有源区里产生足够的粒子数反转分布；（2）存在光学谐振机制，并在有源区里建立起稳定的激光振荡
第三章 光接收机
1、分析光电二极管和apd的工作原理。
答：光电二极管：受激吸收，电子—空穴对运动；apd：电子—空穴对多次碰撞产生雪崩光倍增。
2、分析光电二极管和apd性能参数上的异同点。
答：apd是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，用apd有利于延长系统的传输距离，在灵敏度要求不高的场合，一般用没有增益的pin光电检测器。
第四章 光纤通信系统
2、什么是sdh？简述出主要特点
答：（1）sdh技术是在信息结构等级、开销安排、同步复用映射结构、指针定位调整和网络节点接口等方面标准化的、主要采用光纤传输媒质（少量微波和电缆）的数字传送技术。（2）特点（优点）：①具有统一标准光接口；②开销比特丰富；③采用数字同步复用；④数字分插复用直接上下2mbit/s；⑤数字交叉连接提高网络灵活性；⑥环形网具有“自愈”能力。
3、sdh的帧结构由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：sdh的帧结构由三部分组成：（1）stm-n净负荷：存放stm-n传送的各种用户信息码块；
（2）段开销soh：保证信息净负荷正常传送所必须附加的运行、管理和维护（oam）字节；
（3）管理单元指针：指示信息净负荷的第一个字节在stm-n帧内的准备位置。
4、目前使用的sdh信号的速率等级是如何规定的？答：sdh信号的速率等级是在传输线路的基础上定义的，传输线路可以是光线，也可以是微波和卫星传输通道。
7、光纤放大器有哪些类型？答：半导体光放大器、掺铒光放大器、拉曼放大器。
8、edfa能放大哪个波段的光信号？简述edfa的结构？工作原理？
答：（1）edfa能对1550nm波段的光进行放大；（2）结构：由掺铒光纤、泵浦源、波分复用器、光隔离器、滤波器组成；（3）原理：铒离子吸收泵浦光产生受激辐射光,使传输信号光得到放大。
9、对于980nm泵浦和1480nm泵浦的edfa，哪种泵浦方式的功率转换效率高？哪种泵浦方式的噪声系数小？为什么？答：（1）980nm泵浦的edfa功率转换效率高，可达11db/mw，而1480nm的只有6.5db/mw；（2）前者的噪声系数小，只有3.2db~3.4db，而后者最小约为4db；（3）这是因为采用1480nm泵浦的方向泵浦时，具有高的量子转换效率。
10、拉曼光纤放大器突出的优点是什么？
答：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤具有良好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长
决定，不受其他因素限制；（3）增益高，串扰小，噪声系数低，频谱范围宽，温度稳定性好。
12、举例说明光纤放大器在光纤通信领域中的应用。答：（1）edfa在密集波分复用大容量
超长光纤传输方面发挥巨大作用，如在dwdm系统、hfc系统中的应用；（2）rfa的应用：独立拉曼宽带放大器、rfa+edfa混合放大器、用rfa制成有源无损器件或动态均衡器件。
第五章 无源光器件和wdm技术
2、试分析光耦合器的功能有哪些？如何实现光耦合？如何改变耦合器的分光比？
答：（1）功能：①以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用；②把多个光信号耦合到一起；③将光信号分到多根光纤中；（2）实现：在光耦合器输入端加电信号使发光源发光，此光照射到封装在一起的寿光器上后，因光电效应而产生了光电流，电受光器输出端引出，这样就实现光耦合；（3）改变分光比：改变耦合区的长度，就能改变耦合臂分配到的光功率，从而改变分光比。
4、光纤偏振控制器和光纤布拉格光栅的工作原理是什么？
答：（1）光纤偏振控制器：将光纤缠绕在盘上，由应力引起光纤感生双折射，使输入光在两个偏振方上产生相移，起偏振控制作用；（2）光纤布拉格光栅：fbg提供周期性的耦合点，使单模光纤中入社的基模根据光栅和不同传输常数决定的相位条件，可以耦合成前向或后向传输模式。
7、解释环形器的工作原理，给出例子。答：（1）原理：光环形器利用光的偏振现象，其端口的输入输出关系是确定的，且只能正向传输；（2）应用于光分插复用器中，将光隔离器反射回来的光信号通过另外一个端口输出，可与光纤光栅构成wdm系统。
13、密集波分复用系统中参考波长为多少？标准的信道间隔是多少？答：密集波分复用系
统中参考波长为1552.52nm，标准的信道间隔为0.8nm（在1.55um波段对应10ghz频率间隔）的整数倍。
14、dwdm开放式系统和集成式系统的区别？答：（1）开放式系统是在波分复用器前加有波长转换器out，将sdh非规范的波长转化为标准波长；（2）集成式系统是把标准的光波长和满足长距离传输的光源集成在sdh中，整个系统比较简单，没有增加多于设备。
15、wdm系统中监控信道的作用是什么？对其有什么要求？答：（1）作用：减少系统发生故障的几率，减少故障修复时间，增强网络的生存性和强壮性，降低运行、维护和管理的成本；
（2）条件：①监控通路不限制光放大器泵浦波长；②监控通路不应限制两线路放大器之间的距离；③监控通路不能限制未来在1310nm波长的业务；④线路放大器失效时监控通路仍然可用；⑤osc传输应该是分段的具有3r功能和双向传输功能，在每个光放大器中继站上，信息能被正确的接受下来，而且还可以附上新的监控信号；⑥只考虑在两根光纤上传输的双向系统，允许osc在双向传输，以防一旦一根光纤被切断后，监控信息仍然能被线路中断接受。
【篇二：光纤通信课后答案】
、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率v小于二阶模lp11归一化截止频率，即0＜v＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。
2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。
3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等， 另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点：巨大带宽（200thz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。 *、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位
常数）。
*、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。
第二章 光源和光发射机
1、光与物质间的作用有哪三种基本过程？它们各自的特点是什么？
答：（1）自发辐射：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关；自发辐射可以发生在一系列的能级之间，用此材料的发射光谱范围很宽；即使跃迁过程满足相同能级差，它们也是独立的、随机的辐射，产生的光子能量相同而彼此无关，各列光波可以有不同的相位和偏振方向， 而且向空间各个角度传播，是一种非相干光。
（2）受激辐射：感应光子的能量等于向下跃迁的能级之差；受激辐射产生的光子与感应光子全是全同光子，它们是相干的；受激辐射过程实质上是对外来入射光的放大过程。
（3）受激吸收：受激吸收时需要消耗外来光能；受激吸收过程对应光子被吸收，生成电子—空穴对的光电转化过程。
2、什么是粒子数反转分布？答：处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。
3、怎样实现光放大？答：使媒质中高能级上的电子密度大于低能级上的电子密度，则受激辐射占主导地位，光波经过媒质时强度按指数规律增长，光波被放大，则实现光放大。
4、构成激光器必须具备哪些功能部件？
答：有源区，光反馈装置，频率选择元件，光束的方向选择元件，光波导。
5、有哪些方法实现光学谐振腔？与之对应的激光器类型是什么？答：（1）用晶体天然的解理面形成法布里-珀罗谐振腔（f-p腔），当光在谐振腔中满足一定的相位条件和谐振条件时，建立起稳定的光振荡；（2）利用有源区一侧的周期性波纹结构提供光耦合来形成光振荡。
*、激射的一般条件：（1）有源区里产生足够的粒子数反转分布；（2）存在光学谐振机制，并在有源区里建立起稳定的激光振荡
第三章 光接收机
1、分析光电二极管和apd的工作原理。
答：光电二极管：受激吸收，电子—空穴对运动；apd：电子—空穴对多次碰撞产生雪崩光倍增。
2、分析光电二极管和apd性能参数上的异同点。
答：apd是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，用apd有利于延长系
统的传输距离，在灵敏度要求不高的场合，一般用没有增益的pin光电检测器。
第四章 光纤通信系统
2、什么是sdh？简述出主要特点
答：（1）sdh技术是在信息结构等级、开销安排、同步复用映射结构、指针定位调整和网络节点接口等方面标准化的、主要采用光纤传输媒质（少量微波和电缆）的数字传送技术。（2）特点（优点）：①具有统一标准光接口；②开销比特丰富；③采用数字同步复用；④数字分插复用直接上下2mbit/s；⑤数字交叉连接提高网络灵活性；⑥环形网具有“自愈”能力。
3、sdh的帧结构由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：sdh的帧结构由三部分组成：（1）stm-n净负荷：存放stm-n传送的各种用户信息码块；
（2）段开销soh：保证信息净负荷正常传送所必须附加的运行、管理和维护（oam）字节；
（3）管理单元指针：指示信息净负荷的第一个字节在stm-n帧内的准备位置。
4、目前使用的sdh信号的速率等级是如何规定的？答：sdh信号的速率等级是在传输线路的基础上定义的，传输线路可以是光线，也可以是微波和卫星传输通道。
7、光纤放大器有哪些类型？答：半导体光放大器、掺铒光放大器、拉曼放大器。
8、edfa能放大哪个波段的光信号？简述edfa的结构？工作原理？
答：（1）edfa能对1550nm波段的光进行放大；（2）结构：由掺铒光纤、泵浦源、波分复用器、光隔离器、滤波器组成；（3）原理：铒离子吸收泵浦光产生受激辐射光,使传输信号光得到放大。
9、对于980nm泵浦和1480nm泵浦的edfa，哪种泵浦方式的功率转换效率高？哪种泵浦方式的噪声系数小？为什么？答：（1）980nm泵浦的edfa功率转换效率高，可达11db/mw，而1480nm的只有6.5db/mw；（2）前者的噪声系数小，只有3.2db~3.4db，而后者最小约为4db；（3）这是因为采用1480nm泵浦的方向泵浦时，具有高的量子转换效率。
10、拉曼光纤放大器突出的优点是什么？
答：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤具有良好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长决定，不受其他因素限制；（3）增益高，串扰小，噪声系数低，频谱范围宽，温度稳定性好。
12、举例说明光纤放大器在光纤通信领域中的应用。答：（1）edfa在密集波分复用大容量超长光纤传输方面发挥巨大作用，如在dwdm系统、hfc系统中的应用；（2）rfa的应用：独立拉曼宽带放大器、rfa+edfa混合放大器、用rfa制成有源无损器件或动态均衡器件。
第五章 无源光器件和wdm技术
2、试分析光耦合器的功能有哪些？如何实现光耦合？如何改变耦合器的分光比？
答：（1）功能：①以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用；②把多个光信号耦合到一起；③将光信号分到多根光纤中；（2）实现：在光耦合器输入端加电信号使发光源发光，此光照射到封装在一起的寿光器上后，因光电效应而产生了光电流，电受光器输出端引出，这样就实现光耦合；（3）改变分光比：改变耦合区的长度，就能改变耦合臂分配到的光功率，从而改变分光比。
4、光纤偏振控制器和光纤布拉格光栅的工作原理是什么？
答：（1）光纤偏振控制器：将光纤缠绕在盘上，由应力引起光纤感生双折射，使输入光在两个偏振方上产生相移，起偏振控制作用；（2）光纤布拉格光栅：fbg提供周期性的耦合点，使单模光纤中入社的基模根据光栅和不同传输常数决定的相位条件，可以耦合成前向或后向传输模式。
7、解释环形器的工作原理，给出例子。答：（1）原理：光环形器利用光的偏振现象，其端口的输入输出关系是确定的，且只能正向传输；（2）应用于光分插复用器中，将光隔离器反射回来的光信号通过另外一个端口输出，可与光纤光栅构成wdm系统。
13、密集波分复用系统中参考波长为多少？标准的信道间隔是多少？答：密集波分复用系统中参考波长为1552.52nm，标准的信道间隔为0.8nm（在1.55um波段对应10ghz频率间隔）的整数倍。
14、dwdm开放式系统和集成式系统的区别？答：（1）开放式系统是在波分复用器前加有波长转换器out，将sdh非规范的波长转化为标准波长；（2）集成式系统是把标准的光波长和满足长距离传输的光源集成在sdh中，整个系统比较简单，没有增加多于设备。
15、wdm系统中监控信道的作用是什么？对其有什么要求？答：（1）作用：减少系统发生故
障的几率，减少故障修复时间，增强网络的生存性和强壮性，降低运行、维护和管理的成本；
（2）条件：①监控通路不限制光放大器泵浦波长；②监控通路不应限制两线路放大器之间的距离；③监控通路不能限制未来在1310nm波长的业务；④线路放大器失效时监控通路仍然可用；⑤osc传输应该是分段的具有3r功能和双向传输功能，在每个光放大器中继站上，信息能被正确的接受下来，而且还可以附上新的监控信号；⑥只考虑在两根光纤上传输的双向系统，允许osc在双向传输，以防一旦一根光纤被切断后，监控信息仍然能被线路中断接受。
【篇三：光纤光学练习题】
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b、径向亮斑数为c、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为暗；角向亮斑数为，而且中心为暗； ，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；
d、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波导色散和材料色散互相抵消。
13 以下关于自聚焦透镜论述错误的是：
a、0.25节距的grin的物方焦点在透镜入射平面上
b、0.25节距的grin，同一点离轴入射，出射仍为平行光线
c、0.25节距的grin，不同入射点的斜平行线入射，出射位置不同；
d、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。
14下列光波长不属于通常所说的光纤的三个传输窗口是：
a、0.85?m； b、1.31?m；c、1.48?m； d、1.55?m。
15 有关g.652光纤，以下命题哪个是错误的：
a、工作在1310nm波长时，损耗是通信容量的主要限制因素；
b、工作在1550nm波长时，色散是通信容量的主要限制因素；
c、工作在1550nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素；
d、工作在850nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素；
16 标准单模光纤纤芯直径一般为：
a、10?m b、10 nm c、80 ?m d、100 nm
17 关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错误的：
a、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关；
b、对于单模光纤，模场半径的不匹配是光纤损耗主要因素；
c、通过充以折射率匹配液，可大大降低光纤端面间菲涅尔反射损耗；
d、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分析计算。
18 有关光纤光栅的命题，哪一个是不对的：
a、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论；
b、长周期光纤光栅可应用于oadm中；
c、长周期光纤光栅可用作edfa的增益均衡；
d、bragg光纤光栅可应用于光纤激光器中。
19 光时域反射仪（otdr）不能够完成的功能有：
a、光纤端面的判断；b、光纤色散大小的测量；
c、光纤断点的判断；d、光纤长度的测量。
20 以下命题哪个是错误的：
a、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的；
b、edfa与掺铒光纤激光器的工作机理均为受激辐射；
c、edfa的增益与泵浦功率大小有关；
d、edfa的增益与信号光功率大小无关。
二、简答题（每小题5分，共20分）
1、简述光纤中包层存在的必要性。
答：1、与纤芯共同组成光波导，限制光在纤芯内传输。2、保护纤芯。
2、简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。
答：当w趋向0时，场在包层中不衰减，导模转化为辐射模，对应于导模截止。
当w趋向无穷大时，场在包层中不存在，导模场的约束最强，对应于导模远离截止。
3、应用已有的《光纤光学》知识，提高光纤通信容量，应如何完善光纤？
答：可从降低光纤色散的角度分析。
4、画出偏振无关隔离器的结构图，并简述其工作原理。
答：
光正向传输时，经偏振分光镜分成两束光，两束光经yig和互易旋光片后，偏振方向如上图所示，径偏振分光镜合束输出。
光反向传输时，由于yig的非互易性，反响传输的光无法在输出口合束，因而光的损耗大，无法通过。
三、设计题（每小题10分，共20分）
1、请用如下器件：980/1550nm的波分复用耦合器、2/8 y型耦合器、光环形器、bragg光纤光栅、980nm半导体激光器、一段掺铒光纤，单模光纤若干米，分别构成光纤放
大器与激光器，画出结构示意图，并简单介绍工作原理。
答：1）edfa：
工作原理：输入信号与泵浦光在wdm中复用，光信号经edf介质放大，从3输出，两个环行器
起到隔离的作用，以提高edfa的工作性能。
2）光纤环行器
结构如下图所示：
2、有一卷大约几十公里长的光纤需要测量其长度，现有一段100米可以测试的光纤与需测量的光
纤具有相同的参数，试设计三种测量方法用以测量光纤长度。
答：1）切断法测损耗求长度：
(1)某一光功率的光源注入待测光纤，测其输出光功率pout1
(2)在距待测光纤入射处2m处切断，测其pout2
（3）由损耗定义：
pout1=2.lpin
pout2=2.2pin
所以，l=2.pout1/pout2(m)
2)背向散射法
3）用相同的光源分别输入100
米和待测光纤，光源脉宽已知，分别测得两端光纤输出脉冲展宽值
,由于两光纤的色散相等，由，得l2
，为光源线宽度。
四、计算题 (共30分)
（1）问此光纤故障点距始端距离有多长？
（2）该otdr判断故障点的误差为多少？
（3）若otdr能测的损耗范围为32db,想用它测试78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 db／km，问otdr能否看到末端的衰减曲线？
解：1）由l=ct/（2n）=3*108*3*10-6/（2*1.5）=300m
3）经总的路程损耗为：0.3db/km*78*2=46.8db32db
所以otdr不能看到末端衰减的曲线。
1）giof
中的局部数值孔径为
当r=0
时，
2)抛物线型：
3)基模模场半径：
4）v=12.38,模数m=38
3、如下图所示为x－型光纤耦合器，工作波长为1.55?m。若仅由input1端口注入光功率，从output1和output 2端口输出的分别为注入光功率的75％和25％。耦合器的耦合系数为：，求：
（1）在上述耦合分光比下，耦合器的最小耦合长度；（2）若仅从output1端口注入0dbm光功率，则从input1和input 2端口分别输出多少光功率；（3）假设从input1注入0dbm光功率，input2输入－3dbm光功率时，分别从output1和output2输出多少光功率？
解：1）由分光比75%：25%=3：1
从“1”耦合到“2”的光功率为sin2（kl）=（1-cos（2kl））/2=1/4
所以cos（2kl）=1/2，所以，2kl=pi/3+2kpi,k=0,+1,-1
最小耦合长度l=pi/(3.2k)=0.052cm
2)x型耦合器有对称型，从output1进入，耦合到input2的为sin2（kl）为1/4，进入input1的有3/4，所以input2输出为1/4mw，input1为3/4mw。
或p01=0dbm=1mw，pin1=po1 cos2（kl）=0.75mw=-1.25dbm
pin2=po1 sin2（kl）=0.25mw=-6dbm
3)pin1=1mw,pin2=0.5mw,po1=pin1 cos2（kl）+pin2 sin2（kl）=0.875mw=-0.58 dbm
po2=pin1 sin2（kl）+pin2 cos2（kl）=-2.04 dbm
4、光纤中的基模能否被截止，为什么？
答：不能。因为光纤半径不可能为0，入射波长也不可能为无穷大。
四、计算题 （要求写出主要计算步骤及结果。共32分）
（1）包层折射率n2=？
（2）光纤的数值孔径na=？
解：（1）纤芯与包层的相对折射率差
n2 = 1.4985
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