试题中所用常数取：已知c=3×108m/s



一．选择题 （从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共16分）

1．光纤通信的三个工作窗口中，对于常规光纤，最低损耗窗口是______ 

　　 A 0.85μm　  B 1.31μm 　  C 1.40μm 　  D 1.55μm



2．常规单模光纤的三个工作窗口是_______

　　  A 0.85μm

　　  B 1.31μm　 

　　  C 1.40μm

　　  D 1.55μm



3．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



4．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益越高

　　  D NA越大，多模光纤的模式色散越小



5．有关光纤的色散曲线，下列哪一个命题是错误的______

　　  A 一个模式都有自己对应的截止频率

　　  B 光纤归一化频率V越大，光纤中存在的模式越少　 

　　  C HE11模是唯一不能截止的模式

　　  D 紧邻HE11模的高阶模是TE01、TM01、HE21模

6．单模光纤不存在以下哪几种色散?______ 

　　  A 模式色散  B 材料色散　  C 波导色散  D 偏振模色散



7．谱宽为4nm的光脉冲，在某单模光纤中传输50km后，脉冲在时域上展宽3000ps，该光纤总色散系数为多少？______

　　  A 60ps/nm. km dBm

　　  B 15 ps/nm. km　 

　　  C 750 ps/nm. km

　　  D 2800 ps/nm. km



8．某阶跃多模光纤纤芯与包层折射率分别为n1=1.6，n2=1.584，该光纤每公里因模式色散所引起的最大时延差Δτm为多少ns/km？_______

　　  A 68  B 40　  C 53.3  D 23 



9．某阶跃多模光纤，纤芯折射率n1=1.5，相对折射率差Δ=0.01， 工作波长λ0=0.85μm，芯径2a=50μm，该光纤中模数量M为多少？________

　　  A 768  B 400　  C 532  D123



10．相干光波必须满足的条件包括______

　　  A 相干光波的频率必须相同

　　  B 相干光波的相位差必须恒定　 

　　  C 相干光波的振动方向必须一致 

　　  D 必须在相干长度以内

二．填空题 （共17分） 

　 　1．光纤由  11、  12、  13三层构成，其中  14一般由高损耗的材料制成，起到保护光纤的作用。

　 　2．当光纤芯径  15时，可将光波近似看成一根根光线，采用几何光学方法分析光波在光纤中的传播特性。光纤的数值孔径NA  16，其收光能力越强。

　 　3．光纤的色散主要有  17、  18、  19三种形式。

　 　4．单模光纤的芯径比多模光纤的芯径  20。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 21。

　 　5．光纤中导模传播常数β的取值范围为  22。弱导光纤的弱导条件为  23。

三．简答题 （回答要点，并简明扼要作解释。每小题8分，共32分）

　　1．简述光有源器件与无源器件的定义？

　　  



　　 2．某种光纤的截止波长为1.5um，请问当入射波长为1.3um和1.65um时，光纤里传输的是单模还是多模？

　　  



　　 3．画出LP4，5模式的模斑图

　　 



　　 4．光纤中的基模能否被截止，为什么？ 

　　 

　　参考答案

四．计算题 （要求写出主要计算步骤及结果。共35分）

　　 1．某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=0.85μm的光激励时，试求：（共10分）

　　（1）包层折射率n2=？

　　（2）光纤的数值孔径NA=？ 



　　 2．一光信号在光纤中传播了5000m，功率损耗了85%，该光纤的损耗为多少dB/km？（共5分）



　　 3.均匀光纤纤芯折射率n1=1.5，工作波长λ0=1.3μm，芯径2a=10μm，若要保证单模传输，则对相对折射率差Δ有何要求？（共8分）



　　 4. 一石英光纤，其折射率分布如下：

　　　　　　　　 

　　　纵向传播常数与归一化频率如下图所示，试计算：（1）该光纤的截止波长；（2）若该光纤工作波长为1?m，将支持哪些模式传输；在忽略模式相互间的作用和光纤总色散的情况下，试分析这些模式在光纤中传输时的先后次序。（12分） 

　　　　　　　　  

　　参考答案

一．选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其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？是______ 

　 　  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．有关光纤的色散曲线，下列哪一个命题是错误的______

　　  A 径向亮斑数为 ，角向亮斑数为 ，而且中心为暗

　　  B 径向亮斑数为 ，角向亮斑数为 ，而且中心为暗　 

　　  C 径向亮斑数为 ，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_______

　　  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。

　　  



　　 2．简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。

　　  



　　 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？

　　  

　　 



　　 4．画出偏振无关隔离器的结构图，并简述其工作原理。

　　 

　　参考答案

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。



　　 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。

参考答案

四．计算题 (共30分) 



　　 1.某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量。OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度10ns，测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为3μs，已知光纤纤芯折射率n1=1.5，

（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？





　　2.某抛物线分布光纤，n1=1.5，Δ=0.001，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=0.85μm的光激励时，试求： （1）光纤的最大数值孔径；（2）光纤的截止波长；（3）基模的模场半径；（4）模式总数。　　　　

一．选择题 （从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共30分）

1．光纤中关于模式论述正确的是______

 A 光纤中存在TEM、TE、TM以及混杂模

 B SIOF中基模截止时对应的归一化频率为2.405

 C 不同的模式可有相同的本征值

 D 光纤中不同的模式对应不同的频率



2．光纤可按下列何种不同而分为单模和多模光纤_______

 A 光纤传输特性

 B 光纤材料

 C 光纤折射率分布

 D 光纤特殊用途



3．隔离器正向输入光功率为0dBm时，输出光功率为-0.1dBm；反向输入光功率为2mW时，反向输出功率为1nW。那么该隔离器的隔离度约为_______

 A 63dB

 B 0.1dB

 C 1.9dB

 D 60dB



4．以下论述正确的是________

 A 倾斜光线行进中始终不会与纤轴相交

 B 辐射模对应的是受约束的模式

 C 阶跃折射率光纤可用于传输图像

 D 任意光纤端面任一点的数值孔径是相同的



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 过渡金属离子吸收

 B OH根吸收

 C 弯曲损耗

 D 瑞利散射



6．色散位移光纤的实现是通过改变哪种色散，从而达到移动零色散点的目的______ 

 A 模式色散

 B 材料色散

 C 波导色散

 D 偏振模色散



7．已知V=10，则平方律光纤中支持传输的模式总数近似为______

 A 25

 B 10

 C 11

 D 50



8．现有一个2×2定向耦合器，耦合分光比为10:90，从它的1、2端口同时输入同波长功率均为P0的光波，则在1端口的直通端的光功率为_______

 A P0

 B 0.1P0

 C 0.9P0

 D 2P0



9．G.655光纤同G.652最大的区别是________

 A 工作在C波段支持的模式数目不同

 B 1550nm处色散量不同

 C G.655的零色散波长移动到了1310nm处

 D 最低损耗处波长不同



10．下面论述正确的是______

 A 光在光纤包层的损耗比纤芯高

 B 对于相同工作波长的多模光纤，芯径越细，模式数目越多

 C 相干光波的振动方向必须一致

 D 分析光纤的传输特性只能采用波动光学理论



11．半导体激光二极管与光纤耦合时，一般不会影响耦合效率的因素有______

 A 场型失配

 B 激光二极管功率

 C 场分布非圆对称

 D 模场失配



12．光脉冲的展宽与下列那种因素无关_______

 A 光纤的芯径

 B 光纤传输波长

 C 光纤的波导结构

 D 光纤的传输损耗



13．关于OTDR的描述，不正确的是_______

 A 可以用来测量光纤的折射率

 B 可以用来检测光纤的断点

 C 可以用来测量光纤的长度

 D 可以用来测量光纤的损耗系数



14．光纤连接时需要考虑的内部损耗因子是哪一项________

 A 两根光纤端面质量

 B 两根光纤端面的间隔

 C 两根光纤的相对折射率差

 D 光纤端面间的角度



15．下列哪种光纤能够设计成无截止单模传输？______

 A 阶跃折射率分布光纤

 B 光子晶体光纤

 C 掺铒光纤

 D 渐变折射率分布光纤

二．简答题 （回答要点，并简明扼要作解释。每小题5分，共25分）

1．简述光纤耦合器中不同波长合波与分波的基本原理。





2．简述光纤损耗测量的三种方法，并进行对比分析。





3．谈谈光无源器件与光有源器件的区别，每种类型列举三种具体器件名称。





4．弱导光纤的条件是什么？弱导光纤中构造线偏振模式的依据是什么？





5．什么是光纤的截止波长？并简述光纤截止波长测量的基本原理。

参考答案

三．设计题（每小题5分，共15分）

1．设计一种光环行器并画出器件结构光路图，简要阐述其工作原理；并利用光环行器设计一个单纤双向传输系统，画出系统原理框图。



2．a、b两段均为20km长度的不同类型光纤连接构成待测光纤。OTDR测得最大功率为-5dBm，最小功率为-25dBm。a段光纤末端返回功率为-13dBm。试画出OTDR测得的背向散射功率随光纤长度变化关系（需要体现盲区、连接点、菲涅尔反射位置），并注明每段光纤损耗大小。



3．在下图中标注渐变折射率分布光纤纤芯半径大小，折射光线存在时散焦面半径最大值。

参考答案

四．计算题 （要求写出主要计算步骤及结果。共30分）

1．已知某阶跃单模折射率光纤的纤芯有效折射率为n1=1.5。

（1）如果需要反射中心波长位于1551nm，带宽在18nm范围内的光，那么制作布拉格光栅周期应该取多少？

（2）如果需要将此光栅用做色散补偿，试画出简单结构示意图，并注明最远端光栅周期大小。



2．已知一阶跃折射率分布光纤的纤芯直径为6微米，数值孔径NA=0.2405，问：

（1）求该光纤单模工作条件下的截止波长；

（2）对于1.55微米的光波传输哪些精确模式？



3. 有一P/4节距自聚焦透镜，其折射率分布遵从平方律分布。其芯径2a=4mm，相对折射率差为0.005，纤芯折射率为1.5。

（1）求透镜的聚焦参数，单位用/mm表示；

（2）求自聚焦透镜的长度；

（3）作为准直透镜时，分别说明输出光束的束宽以及发散角与光纤的哪些参数成正比。若光纤半径为4微米，请计算输出光束发散角。

一．选择题 （从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共30分）

1．光纤通信中C波段波长范围正确的是______

 A 1365~1530 nm

 B 1530~1565 nm

 C 1565~1625 nm

 D 830~850 nm



2．有关光纤的色散，下列哪些命题是正确的_______

 A G.652光纤，1550 nm的光波比1510 nm跑得快

 B 正色散导致光脉冲在光纤中传输时被展宽

 C 色散限制了光纤中信号的传输速率

 D 负色散导致光脉冲在光纤中传输时被压缩



3．有关光纤中传输的模式，下列哪些命题是正确的_______

 A 不同模式对应的光波频率不一样

 B 高阶模式出射角大

 C 低阶模式跑得快

 D 不同模式的横截面能量分布不同



4．渐变折射率分布光纤下述论述错误的是________

 A 对于所有光线都具有很好的会聚功能

 B 相对于阶跃射率分布光纤而言，传输带宽大

 C 折射率不同会导致光场的振幅与相位剧烈变化

 D 渐变折射率分布光纤又称为折射型光纤



5．光纤的弯曲损耗，下面的命题正确的有______

 A 弯曲半径越大，损耗越小

 B 模场半径越大，损耗越小

 C 归一化频率越小，损耗越大

 D 场的分布形状不发生变化，只是发生了偏移



6．在标准单模光纤中传输1550nm的光信号，对于光纤通信系统以下论述错误的是______

 A 中继距离增大，速率提高

 B 中继距离增大，速率降低

 C 中继距离减小，速率降低

 D 中继距离减小，速率提高



7．以下命题哪些是错误的______

 A G.653光纤是最理想的光纤

 B G.655光纤在1550nm色散为零

 C OH根吸收峰无法消除掉

 D G.652光纤工作在1310nm波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素



8．以下关于光纤耦合器论述正确的是_______

 A 依靠光纤中的模式耦合作用实现光功率的分配

 B 1:1的对称耦合器，可以实现信号的合路输出

 C 同侧端口隔离度越大，器件性能越好

 D 由1:1的对称耦合器首尾相连形成的8:1合路器，损耗一般不高于9dB



9．以下关于自聚焦透镜论述正确的是________

 A 自聚焦透镜原理上是一段自聚焦光纤

 B 自聚焦透镜的制备工艺与光纤相同

 C 0.25节距的GRIN，其物方焦点在其端面

 D 其成像性质随着长度发生变化



10．在光时域反射仪（OTDR）进行测量的过程中，以下论述错误的是______

 A 盲区的影响无法消除

 B OTDR仪表设置的光纤折射率如比光纤实际折射率大，则测试长度会比实际光纤长度长

 C OTDR可精确的确定光纤的故障位置

 D OTDR可进行光纤色散的测量



11．以下命题哪些是错误的______

 A 光纤的瑞利散射可以消除

 B 红外吸收损耗与入射光波长无关

 C 光纤可以任意弯曲使用

 D 长周期光纤光栅可用作EDFA的增益均衡



12．以下命题哪些是正确的_______

 A EDFA可实现1310nm信号的放大

 B EDFA的工作需要谐振腔

 C EDFA的自发辐射会影响其工作性能

 D EDFA的输出信号功率与输入信号功率呈线性关系



13．以下命题哪些是错误的_______

 A EDFA可实现信号再生

 B 光纤激光器需要谐振腔

 C 光纤环行器可起到光隔离器的作用

 D EDFA与光纤激光器都需要达到粒子数反转分布



14．以下命题哪些是正确的________

 A 多模阶跃型光纤适合于传图像

 B 子午光线在光纤端面投影线为过圆心的直线

 C GIOF带宽小于SIOF

 D 知道了光纤的折射率分布，就可以得出光线的传输轨迹



15．以下命题哪些是错误的______

 A 每一个LPιm模式有四重简并

 B 高速率情况下，偏振模色散影响不能忽视

 C 光纤单模传输条件都是Vc<2.405

 D 平方率分布光纤的场解是高斯函数

二．简答题 （回答要点，并简明扼要作解释。每小题5分，共20分）

1．要减少光纤中传播的模式，可以采取哪些措施？





2．写出主模标号p=16的模组所包含的LP模式名称、对应的精确模式名称，以及这一模群的总模式数目。





3．画出LP4,6的导模场分布图，并进行解释说明。





4．应用已有的《光纤光学》知识，说明如何减小通信中色散的影响？

参考答案

三．设计题（共10分）

请选择如下器件：半导体激光器（LD）、波分复用光纤耦合器（WDM）、Tap光纤耦合器（TAP）、光隔离器（ISO）、掺铒光纤(EDF)以及Bragg光纤光栅和长周期光纤光栅若干只，设计（1）增益平坦的光纤放大器；（2）二波长输出光纤激光器，画出结构示意图，标注器件设计参数及光波长参数，并简单介绍工作原理。

参考答案

四．计算题（要求写出主要计算步骤及结果。每小题10分，共30分）

1．阶跃型多模光纤纤芯与包层折射率分别为nl1=1.50，n2=1.45，试计算：

（1）纤芯与包层的相对折射率差？

（2）光纤的数值孔径？

（3）在1m长光纤上，由子午光线的光程差所引起的最大时延差？



2．单模光纤的纤芯半径为5um，纤芯和包层的折射率分别为1.45和1.445，光源工作波长为1.5um，线宽为0.1nm。其归一化传播常数可表示为：b=1/(4+v2)，材料色散为：10ps/km/nm。求：

（1）该光纤的波导色散；

（2）光脉冲传输100km，产生的总延时；

（3）若要求光脉冲不展宽，应如何设计光纤的V值？



3. 用自聚焦透镜实现半导体激光器与单模光纤间的耦合，激光器输出光斑的模场半径的大小为ωx=4um，ωy=1um，光纤的模场半径为ωf=5um，半导体激光器有源介质的折射率为3，光纤纤芯的折射率为1.5，求：

（1）要实现最大耦合效率，自聚焦透镜的放大率应为多少？

（2）半导体激光器与光纤间的最小耦合损耗为多少？

五．分析题（共10分）

用光时域反射仪（OTDR）进行光纤损耗测量时，测量曲线如下图所示：

（1）请解释其中各段所代表的实际意义。

（2）对比各段光纤的损耗的大小。

一．选择题 （从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共30分）

1．光纤中关于模式论述正确的是______

 A 光纤中存在TEM、TE、TM以及混杂模

 B 光纤中不同的模式对应不同的频率

 C 不同的模式可有相同的本征值

 D SIOF中基模截止时对应的归一化频率为2.405



2．有关光纤的色散，下列哪些命题是错误的？_______

 A G.652光纤，1550 nm的光波比1510 nm跑得快

 B 正、负色散光纤相连接，选取合适的条件，可以维持光脉冲不展宽

 C 正常色散区波长长的跑得快

 D 正、负色散都可以导致光脉冲在光纤中传输时被展宽



3．现有一个2*2定向耦合器，耦合分光比为20:80，从它的1、2端口同时输入同波长功率均为P0的光波，则在1端口的直通端的光功率为：_______

 A P0

 B 0.2P0

 C 0.8P0

 D 2P0



4．渐变折射率分布光纤下述论述正确的是：________

 A 对于所有光线都具有很好的会聚功能

 B 相对于阶跃射率分布光纤而言，传输带宽大

 C 折射率不同会导致光场的振幅与相位剧烈变化

 D 渐变折射率分布光纤又称为反射型光纤



5．下列关于光纤的论述，叙述错误的是：______

 A G.652光纤中，随着波长的增加，材料色散逐渐增大

 B 通过改变光纤的结构参数，可实现色散位移

 C 折射率与波长成线性关系，其材料色散不可能为零

 D G.653光纤在1550nm波长处色散为零



6．以下关于自聚焦透镜论述正确的是：______

 A 自聚焦透镜的焦距依赖于其球面半径的变化

 B 自聚焦透镜的制备工艺与光纤相同

 C 自聚焦透镜可同时压缩光斑和减小发散角

 D 其成像性质取决于其长度和物距



7．关于线偏振模的论述错误的是：______

 A 每一个LPlm模具有四重简并

 B LP0m模就是HE1m模

 C LPlm中l=0时，中心为亮斑

 D LP11模式对应的精确模式有三个



8．下面论述正确的是：_______

 A PCVD是一种管外沉积方法

 B 光纤中的光线总是向着折射率高的方向弯曲

 C 弱导单模光纤中的导模数目只有一个

 D 所有光纤的单模传输条件都是VC<2.405



9．以下命题哪些是错误的：________

 A 理论上，拉曼光纤放大器可实现任意波长的放大

 B 加入长周期光纤光栅可实现EDFA的增益均衡

 C 光纤环行器可构成光纤激光器的谐振腔

 D EDFA不需要达到粒子数反转分布



10．以下论述正确的是：______

 A 光纤端面任一点的数值孔径是相同的

 B 泄露模对应的是衰荡场

 C 阶跃折射率光纤可用于传输图像

 D 倾斜光线行进中始终不会与纤轴相交



11．下列论述错误的为：______

 A 单模光纤的内部损耗因子可归结为唯一的参数：基模的模场半径

 B LD与光纤的耦合，通过透镜变换系统并不能提高耦合效率

 C 横向失准和角向失准对损耗的影响比纵向损耗大的多

 D 内部损耗因子引起的连接是非互易的



12．以下关于光纤耦合器论述错误的是：_______

 A 耦合长度具有波长相关性

 B 1:1对称耦合器，其各信道插入损耗必然大于3dB

 C 对称耦合器可实现相同入射波长的合路输出

 D 两光纤纤芯的间距越大耦合长度就越长



13．某一模式的归一化截止频率为Vc ，该模式被截止，不能在光纤中传输的条件是：_______

 A V＞Vc

 B V＜Vc

 C V＝Vc

 D λ0≥2.405



14．不同模式在光纤中传播一段距离后所出现的时延差现象称为________

 A 色散系数

 B 带宽

 C 脉冲展宽

 D 模式色散



15．在弱导波导的特征方程 中，W是导模的______

 A 径向归一化衰减常数

 B 轴向归一化衰减常数

 C 径向归一化相位常数

 D 轴向归一化相位常数

二．简答题 （回答要点，并简明扼要作解释。每小题5分，共25分）

1．简述等效阶跃型光纤近似的基本思想。为什么要采用这种等效方法以及这种方法使用中需要合适选择的参数是哪些？





2．从模式耦合理论出发简述长周期光纤光栅与短周期光纤光栅的工作原理以及应用场合。这两种光纤光栅的工作波长和哪些参数相关？





3．什么叫做模场的“稳态分布”？简述扰模器、滤模器以及包层模剥除器的各自工作原理及用途。





4．简述光纤损耗测量的三种方法，并进行对比分析。





5．色散的物理意义是什么？简述光纤中存在的三种色散的机理。

参考答案

三．作图题（共7分）

画出光环形器的2端口到3端口的工作原理图，并解释。

参考答案

四．计算题（1，2，3题每题10分，第4题8分，共38分）

1．光纤的色散曲线如下图所示，已知某阶跃折射率光纤的纤芯/包层折射率为n1/n2=1.463/1.460，纤芯直径为2a=22μm，波长为λ=1.55μm的光在其中传输。



（1）计算对应该波长的归一化频率V；

（2）请问该波长的光能在此光纤中激励几个线偏振模式？

（3）列出这些线偏振模式及相应精确模式的名称。



2．已知待测光纤由a, b两段光纤依次连接构成，a段光纤色散值17ps/nm/km，b段光纤色散值-85ps/nm/km，如OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度2ns，测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为300μs并且没有发现脉宽变化，已知光纤纤芯折射率n1=1.5，求a段和b段光纤的长度。b段光纤单位长度损耗是a段光纤的3倍。OTDR能测到发射光强千分之一大小的返回光能量，那么a、b段光纤的单位长度损耗分别为多少？



3. 有一P/4节距自聚焦透镜，其折射率分布遵从平方律分布。相对折射率差为0.0075，透镜轴线折射率为1.6，透镜半径为300μm。另一阶跃型折射率分布光纤置于透镜端面，其芯径2a=8μm，相对折射率差为0.005，纤芯折射率为1.45，求该输出光束在端面的束斑大小和光束发散角，并说明输出光束的性质。



4. 如下图所示为X－型光纤耦合器，工作波长为1.55U+F06Dm。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？

一．选择题 （从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选全者，该题不得分。每小题2分，共30分）

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



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 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



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



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



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

 B OH根吸收

 C 过渡金属离子吸收

 D 瑞利散射



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



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



8．主模式号为13的模群中所含的模式总数为：_______

 A 13

 B 24

 C 30

 D 14



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



10．下面论述正确的是：______

 A 光纤包层的损耗比纤芯高

 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



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



12．走离效应的出现主要同下列那种效应相关：_______

 A 损耗

 B 材料色散

 C 非线性效应

 D 波导色散



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

 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



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



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 （回答要点，并简明扼要作解释。每小题5分，共30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？





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？





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。





4．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？





5．给出有源器件和无源器件的定义。各自列举两种常见的具体器件名称并分别简介其功能和工作原理。

参考答案

三．作图题（每小题5分，共10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。



2. 画出偏振无关光隔离器的工作原理图。

参考答案

四．计算题（要求写出主要计算步骤及结果。每小题10分，共30分）

1．已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？



2．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？



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OutPut1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？

光纤光学自测题