1、电磁波在光学波段有三个通信窗口,请指出每个窗口的典型工作波长,
及损耗和色散特点。
答:第一窗口典型工作波长为 850nm,损耗较低,模间色散明显;
第二窗口典型工作波长为 1310nm,损耗更低,色散更低;
第三窗口典型工作波长为 1550nm,损耗最低,色散较大。
3、按光纤支持的模式数量可将光纤分为哪几类?按光纤截面上的折射率分
布可将光纤分为哪几类?
答:按光纤支持的模式数量可将光纤分为单模光纤和多模光纤。按光纤截
面上的折射率分布可将光纤分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。
4、光波导中模式的分布有哪些特点?
答:①场量在波导区域中按简谐函数变化,波导区域外按指数衰减;
② 低阶模被束缚在波导对称轴附近,高阶模更趋向于向波导边界分布;
③ 光纤波导支持有限个导模。
5、分别写出亥姆霍兹方程和波导场方程,这两个方程都是本征方程,其本
征值表示什么?说明如何由亥姆霍兹方程推导出波导场方程?什么是光纤的模
式?
答:(1)以光纤纤轴为 z 轴建立圆柱坐标系,则
亥姆霍兹方程为 ,其本征值 k =2p/l 表示波数,
波导场方程为 ,其本征值
c
表示横向传播常数。
(2)
在 光 纤 中 对 光 波 场 分 布 进 行 空 间 坐 标 纵 、 横 分 离 , 即
,其中
b
表示纵向传播常数,代入亥姆霍兹方程中即可
得到波导场方程。
(3)波导场方程是一个本征方程,其本征解被定义为模式,就是光波在光纤
横向的场分布。
6、光纤的归一化频率 V 越大,允许的导模数量越多。当 V < 2.405 时光纤
中仅存在 HE
11
模,HE
11
模不会截止,称为基模,其余模称为高阶模。
7、对单模光纤,为什么定义模场直径这个参数?
答:单模光纤中基模光束的横截面是中间亮、四周渐暗、没有明显边界的
光斑,其近场分布近似为高斯分布。为了描述基模光斑的光强集中程度,定义
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