光纤光学练习题
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，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、km；
B、km；
C、km；
D、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、节距的GRIN的物方焦点在透镜入射平面上
B、节距的GRIN，同一点离轴入射，出射仍为平行光线
C、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、m；
B、m；
C、m；
D、m。
15 有关光纤，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、10m
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：
980nm的泵浦光激发基态电子产生自发辐射，在EDF中激发新的辐射，经由环行器，由光纤光栅选定波长由3端口输出。激光波长与泵浦波长由wdm复用继续在EDF中作用，在2/8Y型耦合器，8份继续增益，2份输出。
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=
Pout2=
所以，L=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、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）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 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*）=300m
2）ΔL=CΔt/（2n）=+1m
3）经总的路程损耗为：km*78*2=>32dB
所以OTDR不能看到末端衰减的曲线。
2、某抛物线分布光纤，n
1=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ
=μm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。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=,模数M=38
3、如下图所示为X－型光纤耦合器，工作波长为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/=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）==
Pin2=Po1 sin2（kL）==-6dBm
3)Pin1=1mw,Pin2=,Po1=Pin1 cos2（kL）+Pin2 sin2（kL）== dBm
Po2=Pin1 sin2（kL）+Pin2 cos2（kL）= 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、某抛物线分布光纤，n
1=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ
=μm的光激励时，试求：（共
10分）
（1）包层折射率n
2
=？
（2）光纤的数值孔径NA=？
解：（1）纤芯与包层的相对折射率差
n
2
=
（2）光纤的数值孔径
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）解：1．65dB/km
3、均匀光纤纤芯折射率n
1=，工作波长λ
=μm，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）
解：<
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1m，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。（9分）
解：（1）该光纤的截止波长为。
（2）V=，有HE11，HE21，TE01，TM01模式。
模式在光纤中传输时的先后次序为：跑的最快的为HE11，另外三个模式简并，跑得速度比HE11慢。
五、分析题（16分）
1、从麦克斯韦方程出发，试分析SIOF光纤中模场的求解过程。（10分）
答：分析思路：从麦克斯韦方程经过三次变量分离——得到波导场方程——建立数学模型，在圆柱坐标系下讨论——
电磁场的纵向分量满足波导场方程——变量分离，得到贝塞尔方程——根据贝塞尔函数特征，结合光纤中纤芯与包层中
光场传输特征——得到纵向场的函数表达式——结合纵横关系式——得到其他场分量的数学表达式。
2、试分析SIOF光纤中各种模式的本征值方程的推导过程。（6分）
答：分析思路：TE和TM模式的本征值方程的推导过程可根据边界条件，并结合模式的场分量的特征，得到其本征值方程。
对于HE和EH模式，可根据q参数，得到他们的本征值方程。
六、论述题（共10分）
简述光纤应如何发展以适应高速大容量光通信系统要求。
答：分析思路：从降低色散、损耗等角度进行论述。
1、什么是光的全反射现象？
答：当光从折射率高的介质向折射率低的介质行进时，折射光的前进方向将向靠近界面侧偏转。因此，若增大入射角，使入射角增大到某一值时，折射光将与界面相平行，此时的入射角称之为临界角。当入射角大于临界角时，折射光消失，入射光在界面处全部被反射，这种现象叫作全反射。
关于光的全反射，是从高折射率的介质向低折射率介质入射时才能发生的一种现象。
2、光在光纤中是怎样传播的？
答：光纤的结构为介质圆柱体，由纤芯和包层组成。纤芯区域完成光信号的传输；包层是为了将光封闭在纤芯内并保护纤芯，增加光纤的机械强度。目前通信光纤中纤芯与包层主题材料都是石英，但两区域中掺杂情况不同，因此折射率也不同。
3、什么是光纤中的传输模式？
答：让我们考虑一下两束波产生的干涉情况。如若这两束波的相位一致，则这两个波将相互加强，就可以一直传播下去；如若这两束波的相位不一致，则它们将彼此削弱直至最后消失。波的相位是否一致。这是由波束入射至包层壁的角度决定的。只有以某些特定角度入射于包层壁的波才能相互得到加强，继续传播至远方。也就是说，当光线入射至包层壁时，只有光线与包层壁的角度为某些特定值的光波才不会被削弱而形成传输波组，将此称为传输模。依据光线与包层壁间的夹角由小至大，分别称为0次模，1次模，2次模......
4、光纤具有哪些参数？
答：光纤的参数有：1、相对折射率差 2、收光角 3、数值孔径 4、折射率分布系数 5、结构参数包括：芯径、外径、纤芯不圆率、外径不圆率
5、140Mb/s单模光纤通信系统的线路为5B6B码，工作于μm，光源线宽5nm，光纤色散系数3ps/，试计算其最大中继距离。
答：最大传输距离可按下式计算：
L=*106/|D|*Δλ*f0
其最大中继距离可达128km以上。
6、光纤通信系统的发射光功率为，工作速率为100Mb/s，工作于μm，光纤损耗系数为1dB/km，光纤两端的连接
器损耗各为1dB，光纤每隔2km的接合损耗为，接收机灵敏度为100nw。试计算其最大传输距离。
7、为什么（）式不能简单地用来描述多模光纤中的衰减？
答案：因为在多模光纤中传输着大量的模式，各种模式是光功率的携带者，总的光功率是被分配在各传输模式之中的。不同模式的衰减不同，其损耗系数a也不同，由于模式耦合，将使光纤a随传输长度z而变化。因此不能简单用（）式表示。
8、什么是多模光纤的稳态损耗系数？试写出它的表示式，和它成立条件。
答：光纤中模式分布稳定时的损耗系数为稳态损耗系数。其表达式为（）式。其成立条件必须使L1>Lc
9、什么是光合波器、光分波器？
答：光合波器、光分波器是用在波分复用等传输方式中的无源器。它们可以将不同波长的多个光信号合并在一起一根光纤中传输，将经一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开。前者称为光合波器，后者称为光分波器。
10、光时域反射计中为什么要进行平均化处理？
答：由于光时域反射计所测量的背向散射光非常微弱，如果不对检测到的返回信号进行求平均的处理，即便是在相同的测试条件下测量相同的光纤，也不可能得到相同的测试结果。这是因为背向散射光信号受到光时域反射计中PAD散粒噪声、前置放大器热噪声等测量系统所产生的噪声影响所致。为了能从被噪声所淹没的信号中检测出被测光纤特性的信息，需对光纤上某一点的背向散射光信号作多次测量，取其数据的平均值作为测定值，这就是平均化处理。
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、μm
B、μm
C、μm
D、μm
2．常规单模光纤的三个工作窗口是_______
A、μm
B、μm
C、μm
D、μm
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=，n2=，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、
D、23
9．某阶跃多模光纤，纤芯折射率n1=，相对折射率差Δ=，工作波长λ0=μm，芯径2a=50μm，该光纤中模数量M为多少？________
A、768
B、400
C、532
D、123
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
一．填空题（共17分）
1．光纤由、、三层构成，其中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 ，其收光能力越强。
3．光纤的色散主要有、、三种形式。
4．单模光纤的芯径比多模光纤的芯径。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。
5．光纤中导模传播常数β的取值范围为。弱导光纤的弱导条件为。
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分，共10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、km
B、km
C、km
D、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
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分，共10分）
1．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
2．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
3．以下关于自聚焦透镜论述错误的是________
A 节距的GRIN的物方焦点在透镜入射平面上
B 节距的GRIN，同一点离轴入射，出射仍为平行光线
C 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
4．下列光波长不属于通常所说的光纤的三个传输窗口是______
A、μm
B、μm
C、μm
D、μm
5．有关光纤，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
6．标准单模光纤纤芯直径一般为______
A、10μm
B、10 nm
C、80 μm D 100、nm
7．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
8．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
9．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
10．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
1．下列哪个不是光纤通信的工作窗口______
A、μm
B、μm
C、μm
D、μm
2．与IM-DD系统相比,下列哪个不是相干光通信的优点_______
A、可使用多种调制技术
B、光接收机灵敏度高，中继距离长
C、可充分利用光纤的低损耗波谱,增加通信容量
D、对光载波的相干性要求高
3．发展中的第四代光通信是指_______
A、短波长光通信
B、长波长μm的多模光纤和单模光纤通信系统
C、长波长μm单模光纤通信
D、相干光通信
4．一张普通纸的厚度是0.003cm,与直径为50μm的圆柱光纤比较，前者是后者的________
A、倍
B、倍
C、6倍
D、60倍
5．在光纤通信三个窗口中,对于常规光纤，零色散窗口是______
A、μm
B、μm
C、μm
D、μm
6．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
7．有关光纤的色散曲线，下列哪个命题是错误的______
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
8．某单模光纤损耗系数为km，入纤功率为3dBm，传输10km后，输出功率为_______
A、 B、3dBm C、 D、0dBm
9．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，光纤带宽越宽
B、脉冲展宽越宽，光纤带宽越窄
C、脉冲展宽与光纤带宽没有关系
D、光纤带宽随脉冲展宽增大先变大后变小
10．光纤线路富余度一般取值为______
A、 B、1dB C、 D、10dB
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分，共10分）
1．光接收机灵敏度与传输距离的关系是______
A 光接收机灵敏度随传输距离的增加而变高
B 传输距离增大，灵敏度先变低后变高
C 传输距离增大，灵敏度先变高后变低
D 光接收机灵敏度随传输距离的增加而变低
2．信号的码率，光纤带宽，传输距离三者的关系为_______
A 传输距离主要受光纤带宽的限制
B 码率高到一定程度时，传输距离将急剧下降
C 三者无明确关系
D 以上都不对
3．在光时域仪测量光纤损耗的波形中，“初始脉冲”是由什么因素引起的_______
A 沿光纤反向传播受到光纤的损耗引起的
B 接头处的光功率损耗引起的
C 光纤端面的菲涅尔反射引起的
D 光纤缺陷或光纤断裂引起的
4．下列哪个不是光纤色散的测量方法________
A、窄脉冲法
B、频谱分析法
C、近场扫描法
D、扫描调制法
5．单模光纤中，在截止波长附近，不能激发的模式是______
A、 LP01
B、 LP11
C、 LP02
D、 LP12
6．单模光纤中不存在的色散是______
A、模式色散
B、材料色散
C、波导色散
D、偏振模色散
7．下列哪些不属于扩大光纤通信容量的途径______
A、多配置光纤
B、相干光通信，光孤子技术 C 、DWDM D、改变光波波长
8．与IM-DD系统相比，相干光通信的优点不包括_______
A、可使用多种调制技术
B、光接收机灵敏度高，中继距离长
C、可充分利用光纤的低损耗波谱，增加通信容量
D、对光载波的相干性要求高
9．全光网的优点是________
A、充分利用光纤巨大带宽
B、避免光-电-光转换带来的经济性、可靠性问题
C、避免电子学瓶颈
D、以上都是
10．对光发射机，本征光源的稳定度的范围是______
A、小于10MHz
B、大于5MHz
C、小于100MHz
D、大于100MHz
二．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=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=μm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=，工作波长λ0=μm，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）
一．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。
二．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。
三．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）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 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=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=μm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。
答案
试卷一
客观题一
客观题二
1.纤芯
2.包层
3.套层
4. 套层
5.远大于工作波长
6.大
7.模式色散
8.材料色散
9.波导色散 10.细11.少 12.n2k0<β 13. n1≈n2
客观题三
客观题四
客观题五
客观题六
主观题一
1、简述光有源器件与无源器件的定义？
答：光有源器件：需要外加能源驱动才能工作的器件；
光无源器件：无需外加能源驱动即能工作，通过本身的结构特性即能实现某些光学功能的器件。
2、某种光纤的截止波长为，请问当入射波长为和时，光纤里传输的是单模还是多模？
答：入射波长为和时分别传输的是单模与多模。
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？
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。
5、为什么现代通信中的传输手段大量使用光缆而不使用金属电缆？
答：光纤光缆与金属电缆相比有如下优点：1、损耗低2、频带宽3、线径细4、重量轻。由上可见，光缆必将代替以往使用的金属电缆，并且目前就已广泛地应用于各种传输线路中。
6、光具有什么性质？
答：光有如下三大性质：
1）直线传播性在同一种介质中，光总是沿着直线前进；
2）反射性在不同介质的交界面上，一部分入射光要产生反射；
3）折射性在不同介质的交界面上，没有产生反射的入射光继续前进而产生折射，行进方向发生改变。
1、某抛物线分布光纤，n1=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=μm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=？
解：（1）纤芯与包层的相对折射率差
n2 = （2分）
（2）光纤的数值孔径（2分）
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）
解：1．65dB/km
3、均匀光纤纤芯折射率n1=，工作波长λ0=μm，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）
解：<
4、解：（1）该光纤的截止波长为。
（2）V=，有HE11，HE21，TE01，TM01模式。
模式在光纤中传输时的先后次序为：跑的最快的为HE11，另外三个模式简并，跑得速度比HE11慢。
主观题二
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。
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）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 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*）=300m
2）ΔL=CΔt/（2n）=+1m
3）经总的路程损耗为：km*78*2=>32dB
所以OTDR不能看到末端衰减的曲线。
2、某抛物线分布光纤，n1=，Δ=，纤芯直径2a=50μm，当用波长λ0=μm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。
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=,模数M=38
【实验报告】近代物理实验教程的实验报告
近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。
二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱
光通信实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除 光通信实验报告 篇一：光通信实验报告 信息与通信工程学院 光纤通信实验报告 班姓学 级：名：号： 班内序号：17 日 期：20XX年5月 一、oTDR的使用与测量 1、实验原理 oTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。oTDR就测量回到oTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信
号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，oTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一
光纤光学与半导体激光器的电光特性(课题)
- 59 - 光纤光学与半导体激光器的电光特性 1970年美国康宁玻璃公司Kapron 博士等人研制出低损耗的光纤，同年贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室温下连续工作的半导体激光器，这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变为可能，引起各国电信科技人员竞相研究和实验。至今，应用光纤通信系统已经多次更新换代，通信容量和传输距离迅速增长，光纤通信系统已成为通信线路的骨干。 预习要求 1．了解半导体激光器的输出特性。 2．查阅资料，了解光纤的结构和分类、光纤的耦合、光纤中光信号的传输理论（光纤中的模式），知道数值孔径的定义及其测量方法。 课题任务及部分实验方案参考 1． 仔细阅读说明书，了解主机面板功能。 2． 研究半导体激光器的电光特性，绘制电流—功率曲线，曲线斜率急剧变化处所对应的电流即为阈值电流。 注：为防止半导体激光器因过载而损坏，实验仪中含有保护电路，当电流过大时，光功率会保持恒定，这是保护电路在起作用，而非半导体激光器的电光特性。 3．测量耦合效率，然后取下功率指示计探头，换上白屏，轻轻转动各耦合调整旋钮，或轻轻弯曲光纤，观察光斑形状变化（模式变化）。 注：此实验务必认真处理光纤端面，并将光纤小心地放入光纤夹中，处理过的光纤端面不应再被触摸，以免损坏和污染。 4．光斑法测量数值孔径。提示：仔细调整各耦合旋钮，尽量使输出成为明亮、对称、稳定，附件的探头光栏置于Φ6.0档，并使之紧贴光纤输出端面，以保证输出光可全部进入探头，公式 2200sin r l r i n NA +== 5．正确连线、观察、了解音频模拟信号的调制、传输、解调过程和情况。 6．测量光纤中的光速和光纤材料的平均折射率。 7.(选作)光斑扫描法测量数值孔径。耦合状态同任务4，探头光阑置于直径0.5-1mm 档，距光纤输出端面前40~80mm 处，找到高斯光斑的中心位置，沿径向平移探测器至接收到的光功率最小，绘出光强分布曲线，应近似为高斯曲线，以该曲线的最高点的1/e 2处的尺寸作为光斑直径2r ，计算数值孔径。 实验注意事项 1． 请勿直视激光 。 2． 如在使用过程中，光纤断在光纤夹中，请务必剔除光纤断头，在安装新的光纤，否则可能损坏光纤夹压片。 思考题 1．在远距离光纤传输时，为什么一般采用单模光纤？光纤模式是如何影响带宽的？ 2．光纤中传输的信息可以被窃听吗？设计一种比较简单的方法！
(完整版)光纤光学练习题
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？ 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，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；
光纤通信实验报告
计算机与信息技术学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理： 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I
首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
光电信息实验要求掌握的48个问题
光电信息技术实验需要掌握的48个问题 1、你认为撰写实验报告应该包括哪些要素？这些要素应该从哪些角度去撰写？ 2、撰写实验报告的目的是什么？通过撰写实验报告，应该学会什么？ 3、你认为撰写实验报告的过程中，重点应该放在哪个部分？为什么？ 4、就你对本学期光信息技术实验这门课所设置的实验而言，你认为开展光信息技术实验中需要注意哪些问题？ 5、你认为保持光学实验室的整洁卫生重要吗？为什么？ 6、导轨上的光学实验和光学平台上的光学实验有什么区别？你认为作为学生实验来说，哪种模式更好？为什么？ 7、光学平台主要由哪些部分组成？各部分的功能是什么？ 8、选用铁磁不锈钢材料和选择铝材作为光学平台的台板时，各有什么优缺点？ 9、铝膜反射镜的缺点是反射率不够高，仅84％左右，膜层的机械强度不够高，膜层表面容易损伤，为了保护铝膜反射镜，在其表面受到污染后应该怎么去处理？ 10、什么样的光学元件可以被称为分束镜？分束镜是用来做什么的？一般有哪些类型？ 11、从偏振片的结构描述自然光透过偏振片后为什么会变成偏振光？ 12、什么是波片？为什么波片也会被称为相位延迟片？ 13、根据学过的光学知识，设计一套扩束-准直系统，并介绍其工作原理。 14、与普通透镜相比，傅里叶变换透镜有什么特点？在设计傅里叶变换透镜时，需要注意什么？ 15、什么样的光学元件叫滤光片？按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类，滤光片一般可以分为哪些类型？ 16、什么是平晶？简述用平晶测量光学元件表面平整度的原理。 17、He-Ne激光管在没有调出激光的时候所发的光是荧光，简述He-Ne激光管发荧光的工作原理。 18、根据本学期对He-Ne激光器的调节实验的练习，结合上学期《激光原理》方面的知识，简述He-Ne激光器的结构、基本类型和工作原理。 19、结合上学期《激光原理》方面的知识，简述半导体激光器的结构和工作原理。 20、在光信息技术实验中，我们用到过两种光电探测器，一种是硅光电探测器，另一种是平方率探测器，请给出这两种探测器的区别与联系。 21、偏振光是我们在实验中经常用到的，请根据我们已经学过的知识，说出你所了解的产生偏振光的方法，并简要描述从自然光变成偏振光的过程。 22、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，请设计出一套可以测量Verdet常数的实验装置，并介绍该装置是如何测量Verdet常数的。 23、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，你是否认为该装置可以用来测量线圈内的磁场强度？为什么？ 24、从唯象角度来解释法拉第效应旋光角的形成机制。 25、在《验证马吕斯定律实验》中，我们得出透过检偏器的光强I与透过检偏器的最大光强I max之间有什么关系？请推导为什么二者之间呈现的是这种关系。 26、请说出光纤的结构、光纤的分类以及光在光纤中传输的基本规律。
光纤通信实验报告2012301200003
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
华中光电所
华中光电技术研究所 “光学工程”硕士学位研究生培养方案 一、培养目标 培养硕士研究生成为德、智、体全面发展的，能从事舰船光电技术科学研究或独立担负一型舰船光电设备总体工作的高层次专业人才，以适应现代科学发展和海军现代化设备的需要。具体要求如下： 1、努力学习和掌握马列主义毛泽东思想的基本原理，拥护中国共产党，拥护社会主义，遵纪守法，品行端正，学风严谨，具有较强的事业心和献身精神，积极为社会主义现代化建设服务。 2、在光学工程专业方面要求硕士研究生掌握坚实的基础理论，系统的专业知识和必要的技能，在所从事的舰船光电领域研究方向范围内，熟悉本学科发展现状、动向及科研实际问题。掌握一门外语，能熟练地进行阅读并能撰写论文摘要。具有严谨的实事求是的科学学风。经培养，硕士研究生应具有独立承担一项舰船光电技术预先研究课题的能力或具有独立承担一型舰船光电设备总体工作的能力。 3、坚持体育锻炼，具有健康的身体和旺盛的精力。 二、研究方向 本专业设置如下研究方向： 1. 光电系统集成技术； 2. 光电探测（红外、激光）技术； 3. 光电信息处理技术； 4. 光电系统控制技术。 三、培养方式 1、导师根据培养方案的要求和研究方向，从每个研究生的具体情况出发，在新生报到两周内，按程序规定制定出该研究生的个人培养计划，并最迟于新生入学后三个月内将该计划上报七院学位评定委员会。 2、对研究生的培养采取课程学习和科学研究工作相结合的方式。研究生在华中科技大学住校学习基础课和专业基础课，在七一七所学习专业课，利用所内的科研条件开展科学研究，并在科学研究工作的基础上完成其研究成果——硕士学位论文。 3、整个培养过程贯彻理论联系实际的方针，使硕士研究生掌握本专业的基础理论和专业知识，掌握科学研究的基本方法，并具有独立
实验十__可调光衰减器参数测量实验
实验十 可调光衰减器参数测量实验 一、 实验目的 1．了解光衰减器、性能参数及其用途； 2．实验操作可调光衰减器参数测量。 二、 实验仪器用具 手持式光源1套；手持式光功率计一台；可调光衰减器1只；单模光纤跳线（FC/PC）2根。 三、 学习和实验内容 1．光衰减器简介 光衰减器是一种用来降低光功率的光无源器件。根据不同的应用，它分为可调光衰减器和固定光衰减器两种。在光纤通信中，可调光衰减器主要用于调节光线路电平，在测量光接收机灵敏度时，需要用可调光衰减器进行连续调节来观察光接收机的误码率；在校正光功率计和评价光传输设备时，也要用可调光衰减器。固定光衰减器结构比较简单，如果光纤通信线路上电平太高就需要串入固定光衰减器。光衰减器不仅在光纤通信中有重要应用，而且在光学测量、光计算和光信息处理中也都是不可缺少的光无源器件。 可调光衰减器一般采用光衰减片旋转式结构，衰减片的不同区域对应金属膜的不同厚度。根据金属膜厚度的不同分布，可做成连续可调式和步进可调式。为了扩大光衰减的可调范围和精度，采用衰减片组合的方式，将连续可调的衰减片和步进可调衰减片组合使用。可变衰耗器的主要技术指标是衰减范围、衰减精度、衰耗重复性、插入损耗等。 对于固定式光衰减器，在光纤端面按所要求镀上有一定厚度的金属膜即可以实现光的衰耗；也可以用空气衰耗式，即在光的通路上设置一个几微米的气隙，即可实现光的固定衰耗。 2．光衰减器的主要类型及特性参数 （1）固定式光连接型衰减器 特点：高回波损耗、结构简单、最大承载功率(1W )、波长相关性小、低偏振相关损耗、结构紧凑。适用于：光配线架、光纤网络系统、高速光纤传输系统、有线电视（CATV）系统、长途干线密集波分复用（DWDM）系统，光分插复用器（OADM）. 主要性能指标： z衰减量： 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,15,20,25,30dB z衰减精度：≤5dB ±0.3dB； ≤10dB ±0.5dB； >10dB ±10% z回波损耗： PC：>40dB, UPC：>50dB, APC：>60dB z工作波长： 1310nm 和1550nm (SM) 1550nm (DSF) z可提供连接头类型：FC, SC, ST, LC, MU型 （2）1～ 30dB可调式光连接型衰减器 特点：衰减值可调、与波长变化无关、衰减精度高，附加损耗低，性价比优、可实现
光纤光学大学物理实验讲义.doc
光纤通信实验 光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光纤通信是现代通信网的主要传输手段，主要通过在发送端把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。 因此构成光纤通信的基本要素是光源、光纤和光检测器。 半导体激光器可以作为光纤通信的主要光源，其具有超小型、高效率和高速工作的优异特点，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham 首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。光检测器:把光发射机发送的携带有信息的光信号转化成相应的电信号并放大、再生恢复为原传输的信号的器件。 【实验目的】 1. 了解和掌握半导体激光器的电光特性和测量阈值电流 2. 了解和掌握光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3. 对光纤本身的光学特性进行初步的研究，对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。 4. 了解光纤通信的基本原理。 【实验仪器】 导轨，半导体激光器+二维调整，三维光纤调整架+光纤夹，光纤，光探头+二维调整架，激光功率指示计，一维位移架，专用光纤钳、光纤刀，示波器，音源等。 【实验原理】 一、半导体激光器的电光特性 实验采用的光源是半导体激光器，由于它的体积小、重量 轻、效率高、成本低，已进入了人类社会活动的多个领域。 因此对半导体激光器的了解和使用就显得十分重要。本实验 对半导体激光器进行一些基本的实验研究，以掌握半导体激
光纤通信实验报告汇总
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
光纤光学总结
说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略。 第一章 1.光纤通信优点 宽带宽，低损耗，保密性好，易铺设 2.光纤 介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向没有辐射泄漏），纵向实现长距离传输。 基本结构：纤芯、包层、套塑层 光波导：约束光波传输的媒介 导波光：受到约束的光波 光波导三要素： “芯 / 包”结构 凸形折射率分布，n1>n2 低传输损耗 3.光纤分类 通信用和非通信用 4. 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤； 多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。 5. 如何改善光纤的传输特性：减少OH- ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布，降低非线性 6.光纤制备工艺 预制棒：MCVD OVD VAD PCVD 之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺。 第二章 1.理论根基 2. 2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点： ①无传导电流；
②无自由电荷； ③线性各向同性 3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x,y)和H(x,y)切向分量要连续,D与B的法向分量连续： 4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲。 5. 光纤波导光波传输特征： 在纵向（轴向）以“行波”形式存在，横向以“驻波”形式存在。场分布沿轴向只有相位变化，没有幅度变化。 6.模式 求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。通常将本征解定义为“模式”. 每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波；每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件; 模式具有确定的相速群速和横场分布.模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的,外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。(χ和β及边界条件均由光纤本身决定，与外界激励源无关) 横模 光波在传输过程中，在光束横截面上将形成具有各种不同形式的稳定分布，这种具有稳定光强分布的电磁波，称为横模。横模（表现在光斑形状）的分布是和光波传输区域的横向（xy面）结构相关的； 相长干涉条件：2 nL＝Kλ 纵模是与激光腔长度相关的，所以叫做“纵模”，纵模是指频率而言的。 根据场的纵向分量Ez和Hz的存在与否,可将模式命名为: (1)横电磁模(TEM): Ez＝Hz＝0; (2)横电模(TE): Ez＝0, Hz≠0; (3)横磁模(TM): Ez≠0, Hz＝0; (4)混杂模(HE或EH):Ez≠0, Hz≠0。 光纤中存在的模式多数为HE(EH)模,有时也出现TE(TM)模。 7.纵向传播常数 物理意义：z方向单位长度位相变化率; 波矢量k的z-分量 b实际上是等相位面沿z轴的变化率； b数值分立，对应一组导模； 不同的导模对应于同一个b数值，我们称这些导模是简并的； 8.归一化频率 给定光纤中,允许存在的导模由其结构参数所限定。光纤的结构参数可由其归一化频率V表征: V值越大，允许存在的导模数就越多。 9. 横向传播常数（U、W）
近代物理实验教程的实验报告
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054001 近代物理实验教程的实验报告Experimental report of modern physics experiment course
工作报告| Work Report 实验报告近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算）， 第2页
光纤光学课件第一章
幻灯片1 光纤光学 第一章 光纤传输的基本理论 W-C Chen Foshan Univ. 幻灯片2 §1. 前言 低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。光纤在工程上的使用促使人们需要对光纤进行深入研究，形成一门新的学科——光纤光学。 幻灯片3 光纤的分类 幻灯片4
(a) 突变型多模光纤； (b) 渐变型多模光纤； （c ） 单模光纤 横 截面2a 2b r n 折射率分布纤芯 包 A i t (a) 输入脉冲光线传播路径 50 μm 125μm r n A i t (b)～10 μm 125μm r n A i t (c) 多模光纤 幻灯片5 阶跃折射率光纤剖面测量图（华工光通信研究所）
单模光纤 多模光 纤 幻灯片6 光纤结构 ●光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯(Core)和外围的包层(Cladding)同轴组成的圆 柱形细丝。 ●纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。 ●包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 ●设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是 n1>n2。 幻灯片7 主要用途： 突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。 渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。 单模光纤用在大容量长距离的系统。 特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平 1.55μm色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。 色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。 偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。
光纤通信实验报告
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
光纤实验讲义_第二版
光纤技术实验讲义 曾维友编 审 湖北汽车工业学院
目录 实验一光纤基本实验 (1) 实验二多模光纤NA测量和光纤传输损耗测量 (5) 实验三光纤分束器、衰减器及隔离器参数测量 (9) 实验四半导体激光器/发光二极管特性测试 (13) 实验五数字信号光纤传输实验 (19) 实验六模拟信号光纤传输和电话语音光纤传输 (24) 实验七时分复用和波分复用 (28) 实验八图像光纤传输与系统眼图抖动实验 (39) 实验九计算机自环光纤通讯实验 (45) 实验十图像、声音单/双光纤传输实验 (48) 实验十一光纤活动连接器、光波分复用器 (50) 实验十二多路数据+1路图像单/双光纤传输实验 (58) 实验十三光纤传感器设计与应用实验 (69) 实验十四光纤线路接口码型HDB3编译码实验 (73) 附录A THKEGC-2型实验箱接口定义 (79) 附录B ZY12OFCom23BH1开关、电位器功能说明 (82)
实验一光纤基本实验 一、实验目的 1、了解光纤的基本结构； 2、通过具体演示，使实验者对光纤光学有基本的认识，为以后的实验打下基础； 3、学习光纤端口处理方法及焊接过程； 4、学习光纤与光源耦合的方法。 二、实验内容 1、观察光纤基模远场分布； 2、观察多模光纤输出的近场与远场图案； 3、观察光纤输出功率与光纤弯曲的关系； 4、学习光纤端面的制备，光纤的焊接及光纤与光源的耦合。 三、实验仪器 He-Ne激光器 1台 光纤实验系统SGQ-3/SGQ-4 1台 SGN-1光功率计 1台 光纤切割刀 1套 光纤熔接机TYPE-39 1台 633nm单模、多模光纤 1米 普通通信光纤跳线 3米 手持式光源 1台 手持式光功率计 1台 四、实验原理 光纤的基本结构包括纤芯、包层和套层，光在光纤中传输时，其传输特性与光纤的折射率分布形式、光纤的芯径及光波的波长密切相关。模场分布属于光纤的本值特征，与外界激励条件无关。光纤的输出近场是光纤输出端面光功率沿光纤半径r的分布，如果光纤中各导模的损耗相同，又无模式耦合，则输出近场与光纤输入端面光功率分布相同。光纤的输出远场分布是在距光纤输出端面足够远处，光纤的输出光功率沿孔径角 的分布，远场分布与光纤的数值孔径有关。 光纤与光源的耦合方法分为直接耦合和用聚光器件耦合两种。直接耦合是使光纤直接对准光源接收光功率，这种方法的操作过程是：将用专用设备切制并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，调整位置使光纤输出光功率最大，然后将其固定。这种方法结构简单，成本低廉，但耦合效率通常比较低。 聚光器件有传统的透镜和自聚焦透镜之分。用聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光
光纤通信实验报告
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。
光纤光栅光学特性的测量
光纤光栅光学特性的测量 一、实验目的和内容 1． 了解光纤Bragg 光栅的原理及其主要光学特性。 2． 掌握Digtal lock-in Amplifier 工作原理和使用要领。 3． 掌握测量光纤Bragg 光纤反射光谱及其它光学特性的方法 二、实验基本原理 1． 光纤布拉格光栅的理论模型 光敏光纤布拉格光栅（FBG ,fiber Bragg grating ）的原理是由于光纤芯折射率周期变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使的其透射光谱和反射光谱对该波长出现奇异性，图1表示了其折射率分布模型。这只是一个简化图形，实际上光敏折射率改变的分布将由照射光的光强分布所决定。 对于整个光纤曝光区域，可以由下列表达式给出折射率分布较一般的描述： ? ?? ??≥≤≤≤+=2 32 1211)],,(1[),,(a r n a r a n a r z r F n z r n ?? 式中),,(z r F ?为光致折射率变化函数。具有如下特性： 1 ),,(),,(n z r n z r F ???= )(0 ),,() 0(),(1 max max L z z r F L z n n z r F >=<