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光纤技术之习题课

第二章光纤拉制及成缆
复习光纤的分类,掌握光纤材料的选择、提纯和折射率控制,了解光缆的制造与铺设。
1、了解光纤的分类方法和光纤的种类,理解各种不同种类光纤之间的区别及每种光纤的特点;
2、知道光纤的制作材料及要求;
3、了解光纤预制棒的制造原理和工艺;
4、知道各种光缆结构和材料的用途。
第二、三、四章光纤传输理论
4、掌握模式的概念,理解矢量模和标量模、本征模和耦合模、归一化频率与归一化截止频率的区别;
5、理解并掌握光纤中的单模传输条件;
6、理解单模光纤中的双折射,了解保偏光纤的种类和工作原理,掌握偏振的表示方法。
第五章光纤的特征参数与测试技术
复习了解光纤的损耗类型和特点,掌握色散的种类和典型的色散。
光纤的损耗来源及其测量计算;各种色散概念、表示方法及其对信号传输的影响。
(1)相对折射率差;
(2)光纤的数值孔径。
解答:(1)、
(2)、
4、阶跃型光纤中n1=1.466,n2=1.460。
(1)光纤放置在水中(n0=1.330),求光从水中入射到光纤端面的最大接收角度;
(2)光纤放置在空气中,求数值孔径NA。
解答:(1)、
结合两式,得
得:
(2)、
注:错解:
5、a.对于一单模光纤,其2a=8.3μm,NA=0.125,它的截止波长是多少?
解答:(1)、
(2)、
10、如果发射功率为3mw,接收器敏感性为100μw,求出衰减为0.3dB/km的光纤链路的最大传输距离。
解答:

所以
11、一个 熔锥光纤耦合器的性能指标:分光比40/60,60%的信道的插入损耗为 ,而40%的信道的插入损耗为 。(1)、若输入功率是1mW,求两端口的输出功率;(2)、求耦合器的额外损耗。
解答:(1)、短距离的:阶跃型多模光纤:结构简单,易于耦合,模间色散大,不能远距离传输;
(2)、中长距离的:渐变型多模光纤:模间色散小,易于耦合,制作难度大,剩余色散限制高速传输;
(3)、长距离的:阶跃型单模光纤:结构简单,色散小,适于高速率传输,最小色散波长与最小衰减波长不同。
9、1mW的信号经过100km的光纤传输后降至1μW,则光功率衰减多少分贝?损耗系数是多少?
6、掌握功能型传感器与非功能型传感器各自的特点以及它们之间的区别;
7、了解光纤的光波调制技术及其应用。
板书设计:
1、简述光纤的拉制流程,比较各种制棒方式的优劣。
解答:略。
2、简述各类光缆的适用范围及其相应的铺设方法。
解答:略。
3、阶跃型光纤纤芯和包层的折射率分别为:n1=1.465,n2=1.460,试计算:
《光纤与光缆技术》:胡先志等主编,电子工业出版社
后记:
解答:答题关键:弄清楚分光比的概念。
(1)、两端口的输入功率分别为:
解题关键:插入损耗指的是指定输出端口的光功率相对于全部输入光功率的减小值。


(2)、额外损耗为:
12、说明题图所示光隔离器的原理。
解答:答题关键:两个偏振器的偏振方向是平行而不是垂直的。
13、功能型光纤传感器有哪几种调制方式?各种调制方式的基本原理是什么?
b.如果工作波长为1310nm,这个光纤可以只传输一个模式吗?
解答:(1)、
(2)、因为 ,所以这个光纤不能只传输一个模式,而会传输多模式。(P67:单模光纤的截止波长表示所能传输单模的最短波长,若波长比此更短,光纤将会传输双模或多模。)
6、一根阶跃折射率光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.448,n2=1.444,该光纤工作在1.310μm和1.550μm两个波长上。求该光纤为单模光纤时的最大纤芯直径。
1、理解光纤损耗的产生原因和种类,掌握衰减系数的测量、计算方法,理解衰减系数的物理意义;
2、理解各类色散产生的原因及其区别,学会时延差的计算方法,知道色散与带宽的关系,了解色散对通信容量和传输速率的影响;
3、了解各种新型光纤的材料、结构、特性及其特殊用途。
第六、七章光无源器件与光纤的连接
复习各种光无源器件的工作原理、结构和主要性能指标;光纤连接器;光纤耦合器;光隔离器;光学滤波器。
复习光纤传感器和光波调制技术。
1、了解光纤通信系统的基本结构、主要特性和系统的分类;
2、理解几种常用的光波分复用技术的基本概念和复用原理;
3、理解相干光通信的产生原因和基本工作原理,了解相干光通信的关键技术和优点;
4、知道光孤子概念和全光通信网。
5、了解光纤传感器的基本结构、原理、分类、特点和应用;
复习光纤的基本结构,掌握光纤中的传播条件,子午光线的传播特性,了解各类光纤的传播特点,重点掌握阶跃光纤的单模条件,以及偏振的表示方法。
1、学会用几何光学方法研究光在光纤中的传输,理解数值孔径和相对折射率差的概念;
2、掌握光在渐变型折射率光纤中传输光学方程的推导,理解光纤自聚焦的概念和条件;
3、知道用模式理论研究光在光纤中的传输问题的处理方法和解题思路;
解答:略。
14、请画出光纤通信系统的原理图,并简单描述其基本功能。
15、请列举光纤通信的主要优缺点。
解答:略。
16、你认为有必要发展全光通信网吗?它有什么优点?
解答:略。
讨论、思考题、作业:
复习前面所做的作业。
参考书目:
《光纤技术及其应用》:刘德明等主编,电子科技大学出版社
《光纤技术及应用》:彭吉虎等主编,北京理工大学出版社
1、了解各种光无源器件的工作原理、结构和主要性能指标;掌握主要性能指标的测量方法;会利用光无源器件实现光信号的连接、合路、分路、波分复用、解复用、光路转换、能量衰减、反向阻隔等功能;
2、掌握光隔离器、光学滤波器、光波分复用器件的工作原理、结构和应用。
第十章光纤应用技术
复习光纤通信系统的基本结构;光复用技术;相干光通信的工作原理和优点;相干光通信和全光通信的概念。
教学方式、手段、媒介:
习题课
教科书,多媒体
教学过程:(含引入新课、中间组织教学以及如何启发思维等)
习题将按章节分开讲。
第一章绪论
1、了解光纤的基本结构和基本特性;
2、充分认识光纤传感和光纤通信在现代工农业生产、军事、科研及日常生活中的作用和地位,明确学习目的;
3、了解光纤技术的发展动向;
4、知道本课程的学习方法。
编号:19
课时安排:2学时
教学课型:理论课□实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
习题课
教学目的要求(包括知识与能力两个方面):
1.巩固本学期所学习的内容,复习所学习的知识点;
2.掌握关键的知识点,练习一定的计算能力;
3.要学会学以致用,将理论与实际相结合。
教学重点、难点:
1.习题。
解答:关键在于截止波长是多少。这里应该以小的波长为准。因为单模光纤的截止波长表示所能传输单模的最短波长。
而需
所以
所以
注:错解:当 时, 。
当 时, 。
7、什么样的光纤叫做保偏光纤?保偏光纤是如何保偏的?
解答:略。
8、假设你是主管,负责为你公司选择光纤,你有三类网络:短距离的、中等距离和长距离的,你为每一类网络选择什么样的光纤?为什么?
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