光纤光学题库(刘德明).docx

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1、光纤光学题库一、选择题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、TEoi、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、HE”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、74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

2、的弯曲损耗；B、OH一吸收损耗；C、过渡金属离子吸收；D、瑞利散射损耗。51片4线偏振模的模斑为:A、径向亮斑数为2力，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2,而且中心为喑;c、径向亮斑数为2,角向亮斑数为胸，而且中心为亮;D、径向亮斑数为,角向亮斑数为2m,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/kmo8对于13

3、30nm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GIOF11以下那一种是非零

4、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在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用时、需要（）来完成A、光衰减器B、光隔离器 C、光耦合器 D、光纤连接器光纤通信系统中常用的光源主要有（）A、光

5、检测器、光放大器、激光器B、半导体激光器、光检测器、发光二极管C、PIN光电二极管、激光、荧光D、半导体激光器LD、半导体发光二极管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|im； B、1.31pm； C、1.48|im； D、1.55|imo15、光纤的宽带与传输码流脉冲展宽之间的关系是（）A、脉冲展宽越宽，光纤带宽越窄 B、光纤带宽随脉冲展览增大先变大后变小C、脉冲展宽与光纤带宽没有关系D、脉冲展宽越宽，光纤带宽越宽16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

6、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；17标准单模光纤纤芯直径一般为：A、10（im B、10 nm C、80 |im D、100 nm18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。19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

7、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。20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。21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22、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. kmC、750 ps/nm. KmD、2800 ps/nm. km23、某阶跃多模光纤

8、纤芯与包层折射率分别为nl = L6, n2=L584,该光纤每公里因模式色散 所引起的最大时延差Arm为多少ns/km? A、68 B、40 C、53.3 D、2324.某阶跃多模光纤，纤芯折射率nl = L5,相对折射率差A=0.01,工作波长M)=0.85|im, 芯径2a=50|im,该光纤中模数量M为多少？ A、 770 B、 400 C、 532 D、 12325、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， C、径向亮斑数为， D、径向亮斑数为，角向亮斑数为角向亮斑数为角向亮斑数为而且中心为暗 而且中心为亮 而且中心为亮

9、26、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27、掺饵光纤放大器的工作波长所处范围是()A. 0.85 |im0.87 |imC. 1.45 pm1.55 |im28、注入光纤的光功率为 纤的损耗系数为(10mW,B. 1.31(im1.35 |imD. 1.53 |im1.56 pm经过lOKm的传输过后输出的光功率为ImW,则这段光A. O.ldB/Km B. IdB/Km C. 10dB/Km D. lOOdB/Km29、随着激光器

10、温度的上升，其输出光功率会(A)A.减少B.增大C保持不变D.先逐渐增大，后逐渐减少30、在光纤通信系统中,EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度(D)A.作前置放大器使用B.作后置放大器使用C作功率放大器使用D.作光中继器使用31光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为()D?A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声32、目前在光纤通信系统中已获得广泛应用的光放大器是(B)A.半导体光放大器B.掺铀光纤放大

11、器C.拉曼光纤放大器D.布里渊光纤放大器33、表示光纤色散程度的物理量是(C)A.时延B.相位差C.时延差D.速度差34、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为。(C)A.G1 B.G1 C. G=1 D.G = O35、光纤的连接分为(C)A.固定连接和永久性连接B.固定连接和熔连接C.固定连接和活动连接 D.粘连接和熔连接36、为了使雪崩光电二极管正常工作，在其P-N结上应加)A.高正向偏压B.低正向偏压C.低反向偏压D.高反向偏压37、光发射机的消光比,一般要求小于或等于(B)A.5% B.10% C.15% D.20%38、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会(C)

12、A.逐渐减少B.保持不变C.逐渐增大D.先逐渐增大，后逐渐减少39、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是(A)A.光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率B.光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率C.光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量D.光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数二、名词解释：1、渐变折射率光纤2、子午光线3、色散位移光纤4、群延时5、阶跃光纤6、相对折射率差7、弱导光纤8、朗伯光源9、群速度色散10、偏振模色散11、色散12、模场半径13、传输常数14、横向传输常数15、纵向传输常数16线偏振模17、归一化传播常数18、光纤光栅19、色散补偿20、波分

13、复用21、自聚焦22、最佳折射率分布23、导波模24、瑞利散射损耗25、法拉第效应三、问答题1、简述矢量法求解模式场的思路。2、什么是简并度？ LP模是否是简并的？为什么？3、在渐变型光纤中，子午光线的轨迹形状与哪些因素有关？4、什么是模式截止？模式截止的条件是什么？什么是单模传输？5、简述光纤中包层存在的必要性。6、简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。7、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？8、光纤中的基模能否被截止，为什么？9、从麦克斯韦方程出发，试分析SIOF光纤中模场的求解过程。10、试分析SIOF光纤中各种模式的本征值方程的推导过程。11、什么是光纤中的

14、传输模式？12、简述光隔离器的工作原理。13、模间色散产生的原因是什么？通常采用什么方法克服？14、如果光纤的折射率随波长而变，是否一定会产生材料色散？为什么？15、影响LD与单模光纤耦合效率的主要因素有哪些？16、为什么白炽光源与光纤的耦合效率低？简述光隔离器在光通信中的应用。17、光信号的例啾是什么意思？有什么用途？18、如何定义单模光纤的模斑半径？假定光纤的参数(芯半径。、相对折射率差/、芯区折 射率小等)为已知，那么随着归一化频率V的增加，模斑和弯曲损耗分别是变大还是变小？ 为什么？模斑尺寸大有什么好处或者坏处？19、什么是群时延差？什么是群时延差？什么是子午光线？什么是弱导光纤？什么

15、是朗伯光 源？20、单模光纤与多模光纤相比，有何优越性？21、简述光纤中导模截止和远离截止条件的物理意义。22、为什么1.55加波长的损耗比1.33加波长的损耗小？23、简述光纤布拉格光栅测量温度的工作原理。24、采用折射率对温度敏感的透明液体作为纤芯，与普通光纤串联起来，可以组成光纤温度 传感器，试简要分析其工作原理。25、试比较均匀薄膜波导和阶跃光纤中光线传播的异同点.26、实现光源调制的方法有哪些，请具体说明。27、什么是渐变型光纤的最佳折射指数分布?写出平方律型折射指数分布光纤的折射指数表 达式。28、普通单模光纤的零色散波长大约为多少？色散位移光纤(DSF)是利用什么原理制成的？29

16、、PIN光电二极管的暗电流三、计算题1、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 ?2、某抛物线分布光纤，m=1.5, A =0.00L纤芯直径2a=50 um,当用波长入o=O.85 um的光激励时，试求：(1)包层折射率血=?(2)光纤的数值孔径NA=?1 o3、试证明折射率双曲正割分布光纤可近似为最佳折射率分布n(r) = n(0)(l - - A/)。其中,n(r) = n(O)secA(VXr),式中 2A为聚焦参数。 a4、已知一阶跃折射率光纤，m=1.48, A =0.002, a-tm,当光波长分别为Xo=L55|im；入（）=1.

17、30加；布=0.854加时，求光纤中传输哪些导模？5、已知阶跃折射率光纤中m=L52, n2=L49。光纤放置在空气中，求数值孔径。6、考虑一段由阶跃光纤构成的5km长的光纤链路，纤芯折射率nl =1.49,相对折射率差 A=l%：（1）求接收端最快和最慢的模式之间的时延差；（2）计算光纤允许传播的传输带宽 是多少？7、当只考虑最低阶色散时，长度为L的单模光纤的频率响应函数为 3） = exp（,屋2）,假定在光纤输入端，输入一个高斯型脉冲为=exp（假定4=30ps, L = 90km,在脉冲中心频率上，光纤的群速度色散夕？ = 20pd/而2,试 计算输出脉冲功率最大值1/e点的脉冲半宽度

18、？【提示：高斯脉冲的傅里叶变换为exp(-(72Z2) 8、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。9、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2 us,已知光纤纤芯 折射率m=L45,（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？10、某抛物线分布光纤,nl = L5, A=0.00L纤芯直径2a=50|im,当用波长入0=0.8511m的光 激励时，试求：（1）光纤的最大数值

19、孔径；（2）光纤的截止波长；（3）基模的模场半径;（4）模式总数。11、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?12、均匀光纤纤芯折射率nl = L5,工作波长M）=L3|im,芯径2a=10Iim,若要保证单模传输, 则对相对折射率差A有何要求？13、一单模光纤的折射率分布为以力）=1.5 （2-1.3）3,计算该光纤在2 = 1.55加时的材 料色散系数。14、设光纤的时域脉冲响应为Zz） = exp（7）,其中均方脉宽。=20ps。试求其二带2b宽。【提示：高斯函数的傅里叶变换为exp（-4产）oexp（-）Y2a4q-15、利用单模条件估算

20、光波系统中单模光纤的纤芯半径。其中，取A =1.2，m，e.45, A=5 xia3 .16单模光纤直径为2a=8um,工作波长为1.55um。已知LP11模截止频率Vc=2.405, 试问：（1）此时数值孔径NA多大才能工作在单模状态？（2）若材料色散系数 Dmat=4ps/km.nm,光源线谱宽度入=4nm,线路总长度L为100km,此时在接收 端引起的光脉冲展宽了是多少？ （3）该线路的传输带宽B是多少？17、假设输入例啾光脉冲A（0,7） = 4 exp -厂试求（1）传输多长距离脉冲宽度最窄？ （2）脉冲宽度最窄为多少?18、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

21、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。 19如下图所示为X 型光纤耦合器，工作波长为1.55|Lim。若仅由Input 1端口 注入光功率，从Output 1和Output 2端口输出的分别为注入光功率的25%和75%。 耦合器的耦合系数为：K= 20cm-1,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Outputl端口注入Imw光功率，则从Input 1和kiput 2 端口分别输出多少光功率;（3）假设从Input 1注入Imw光功率,Input2输入0.5mw 光功率时，分别从Outputl和Output2输出多少光功率？Input 1Output 1Input 2Output 2Directional Coupler.20、一个二进制光纤传输系统采用LD发射机，工作波长为1.55 um,耦合入光纤的光功率 为OdBm。单模光纤在该波长处的衰减系数Q=0.2dB/km。假设光接收机灵敏度Nr=1000个 光子/比特。若忽略色散的影响，当系统传输速率为2.5Gbit/s时 确定系统能提供的最长传 输距离。（h=6.626X10-34J S）