第一章习题
1-1 什么是光纤通信?
光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
1-2 光纤通信工作在什么区，其波长和频率是什么?
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。
1-3 BL积中B和L分别是什么含义?
系统的通信容量用BL积表示，其含义是比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?
光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
主要有：
(1) 通信容量大zyzq
(2) 中继距离远
(3) 抗电磁干扰能力强，无串话
(4) 光纤细，光缆轻
(5) 资源丰富，节约有金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。
1-5 试画出光纤通信系统组成的方框图。
natr-241一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。
略
第二章习题
2-1 有一频率为的脉冲强激光束，它携带总能量W=100J，持续
时间是τ=10ns(1ns=10-9s)。此激光束的圆形截面半径为r=1cm。
求：
(1) 激光波长；
(2) 平均能流密度；
(3) 平均能量密度；
(4) 辐射强度；
（1）
（2）
（3）
（4）
2-2以单光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。
（1）大型风力发电机组从第一级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm，求单光的波长；
（2）若入射光的波长为6×10-7m，求相邻两明纹间的距离。
（1）
（2）
2-3 一单光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。油的折射率为1.3，玻璃的折射率为1.5 ，若单光的波长可由光源连续调节，并观察到500nm与700nm这两个波长的单光在反射中消失，求油膜的厚度。 解：由于空气的折射率小于油的折射率，油的折射率小于玻璃的折射率，薄油膜的上、下两表面反射而形成相干光，由于两束光的路程不同而引起的光程差为2 n2e；由于薄油膜的上、下两表面反射光都发生位相突变而不引起额外的光程差。
所以总的光程差为
当反射光因干涉而减弱，则有
由上式得 k1 ，k2=1，2，3… …
所以k1 =4，k2=3
把n2=1.3代入得到油膜的厚度为干涉加强的光波波长为：
e=673.08nm
2-4 、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9
略
2-9 一束线偏振光入射到偏振片上，光矢量方向与偏振化方向分别成30°角和60°角，问透过偏振片的光强之比是多少? 解：利用马吕斯定律：
2-10一束光强为I0的自然光通过两块偏振化方向正交的偏振片M与N。如果在M与N之间平行地插入另一块偏振片C，设C与M偏振化方向夹角为θ，试求：①透过偏振片N后的光强为多少?②定性画出光强随θ变化的函数曲线，并指出转动一周，通过的光强出现几次极大和极小值。
（1）
（2）转动一周，通过的光强出现4次极大和极小值。
2-11 有一介质，吸收系数为，透射光强分别为入射光强的10%、50%及80%时，介质的厚度各多少?
解：光束穿过厚度为z的介质后强度为
可得：
当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为7.196cm；
当透射光强分别为入射光强的50%时，介质的厚度为2.166cm；
当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为0.607cm；
2-12 一个频率为Hz的光源，其发射功率为10W，它一秒内发射多少个光子212资源?
解：
2-13 构成激光器的三个基本条件是什么?
构成一个激光器需要如下三个要素如图所示：
（1）激光工作物质
（2）激励
（3）光学谐振腔
2-14 He—Ne激光器的中心频率 Hz，自发辐射谱线宽度为 Hz，若想获得单模输出，腔长应为多少?
解：纵模个数N为
当单模输出时N=1，即 Hz
由得
4m
第三章习题
3-1 填空题
(1) 通信用的光纤绝大多数用 材料制成。
折射率高的中心部分叫 ，折射率稍低的外层称为 。
(2) 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为 ，用 表示。
(3) 在阶跃型光纤中， 模是最低工作模式， 是第一高阶模。
(4) 阶跃型光纤的单模传输条件是 。
(5) 渐变型光纤中不同射线具有相同轴向速度的现象称为 微型吸尘器。
答案： （1）石英，纤芯，包层
（2）数值孔径，NA
（3）LP思情乐园01，LP11
（4）0＜V＜2.405
（5）光纤的自聚焦现象
3-2 什么是光纤的归一化频率?写出表达式。
光纤的归一化频率V是由U和W得出的一个重要参数，由光纤的结构和波长决定。
3-3什么是标量模?用什么符号来表示。
利用标量近似解法得到的电磁场的结构形式称为标量模，用LPmn来表示。
3-4 试分析阶跃型光纤和渐变型光纤的导光原理。
阶跃折射率光纤的导光原理比较简单，如图3-1-3所示。
图3-1-3 阶跃折射率光纤的导光原理
按照光的全反射理论，如果光线满足θ1大于临界角由式（3-1-3）确定的θC ，将会在纤芯与包层界面上发生全反射，当全反射的光线再次入射到纤芯与包层的分界面时，又会再次发生全反射而返回纤芯中传输形成导波。 采用渐变型折射率光纤的目的是为了降低模间散，其导光原理如图3-1-4所示。
图中给出了梯度折射率光纤中三条不同路径的光线沿光纤传播的情况，与轴线夹角大的光线经过的路径要长一些，然而它的折射率的较小，光线速度沿轴向的传播速度较大；而沿
着轴线传播的光线尽管路径最短，但传播速度却最慢。这样如果选择合适的折射率分布就有可能使所有光线同时到达光纤输出端。这样人们很容易理解为什么采用梯度折射率光纤可以降低模间散。
图3-1-4 渐变型折射率光纤的导光原理
