1 2 0 1 4 年光电子技术思考题答案 １．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n1=1.62, n2=1.52 (a) 试计算光纤的数值孔径NA=? (b) 计算空气中该光纤的最大入射角M=? (c) 如果将光纤浸入水中（n水=1.33），M=？ ２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2,芯(半)径a=60um，0 =0.9um,计算光纤传输的总模数。 ３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为n1=1.5, =0.005,试分别计算波长为0 =1.3um 和0 =0.6328um 的最大芯(半)径。 2 ４．设一根光纤的芯的折射率n1=1.532，包层的折射率n2=1.530 (a)计算临界角； (b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到包层上，试求轴向光线传播１公里后两光线的滞后； ５．已知一直圆柱形阶跃光纤，纤芯和包层折射率分别为n1=1.62, n2=1.52，其芯线直径d=10um，弯曲后的曲率半径R=1.0cm (a) 试计算放在空气中子午光线的最大入射角M？(所有子午光线都全反射) (b) R 值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角0 =M）(只要有一条子午光线做到就可以) (c) 对该光纤，要使最大孔径角M增大到90°，则 n2 最大应等于多少？(设纤芯的折射率保持一定。) (d) 当M=90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？(试分析之) 3 ６．已知“习题5”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有 =10°倾角，出射端面仍垂直于轴线 (a) 试计算放在空气中光纤的最大入射角max。 (b) 要使max=90°，该光纤的数值孔径 NA 至少要多少？这一光线（M=90°）会不会在出射端面内发生全反射？ 4 7. 将50mw 的光注入300m 长的光纤中。如果在另一端接收到的功率为 30mw，试问每公里光纤的损耗是多少（用 5 dB/km 表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？ 8. 使用棱镜耦合将光耦合进入单模光纤中，若棱镜系统的数值孔径NA 是0.3，光源波长是532.8nm，如果想要单模光纤与棱镜系统的数值孔径匹配，则其纤芯最大可以是多少？试从结果讨论其可行性。 答：单模光纤需要满足：*. .2.41a N Ac=>2.41. .aN A=>a<4.28um 一般单模光纤的纤芯在 10um 左右，如果纤芯太小，会增加传输损耗，不能进行长距离的传输，所以在设计光纤通信系统时需要注意纤芯以及耦合方式的设计。 9．梯度折射率光纤的折射率分布满足 n2(r)= n2(0)(1-α2r2),其中α=140rad.mm-1,试求当近轴光纤入射时，光纤中光线每传播一周期的长度 L？ 10．已知自聚焦棒轴...
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