1、光電子技術思考題參考解答2011.10.10光電子技術思考題參考解答2011.10.101.已知一階躍光纖芯區和包層折射率分別為n1=1.62, n2=1.52a)試計算光纖的數值孔徑NA=?b)計算空氣中該光纖的最大入射角 =?c)如果將光纖浸入水中（ =1.33）， 改變嗎？改變多少？ (a)(b)(c)1.已知一階躍光纖芯區和包層折射率分別為n1=1.62, n2.設階躍光纖的數值孔徑NA=0.2,芯徑a=60um， =0.9um,計算光纖傳輸的總模數。 2.設階躍光纖的數值孔徑NA=0.2,芯徑a=60um， 3.欲設計階躍單模光纖，其纖芯折射率為 =1.5, =0.005,試分別計算

2、波長為 =1.3um和 =0.6328um的最大芯徑。根據單模光纖要求歸一化頻率參量=2.41,我們有：當時，當時，3.欲設計階躍單模光纖，其纖芯折射率為 =1.5, 4.將50mw的光注入300m長的光纖中。如果在另一端接收到的功率為30mw，試問每公里光纖的損耗是多少（用db/km表示）？如果光纖長公里，輸出功率將是多少？由損耗公式：當L=5km時有4.將50mw的光注入300m長的光纖中。如果在另一端接收到5.最初制成的光纖的損耗是1db/m，問傳播公里后損耗了百分之幾？傳播一公里后的損耗是1000db，則由則損耗的百分比為：由于是損耗，所以 取負值。5.最初制成的光纖的損耗是1db/m

3、，問傳播公里后損耗了百6.設一根光纖的芯的折射率n1=1.532，外套的折射率n2=1.530 (a)計算臨界角； (b)設一條光線沿軸向傳播，另一條光線以臨界角入射到外套層 上，試求傳播公里后兩光線的微分滯后； (c)為什么在大多數情況下希望臨界角盡量小?6.設一根光纖的芯的折射率n1=1.532，外套的折射率n2 (a)(b)EBA(c)此時臨界角指光纖的入射角 (a)(b)EBA(c)此時臨界角指光纖的入射角7.已知一直圓柱形階躍光纖，芯和包層折射率分別為n1=1.62, n2=1.52，其芯線直徑d=10um，彎曲后的曲率半徑R=1.0cma)試計算放在空氣中子午光線的最大入射角 ？b

4、)對該光纖，要使最大孔徑角增大到90，則n2最大應等于多少？ (設芯線的折射率保持一定。) c)當 =90時，出射光會不會在光纖的出射端面上發生反射？首先，考慮x取值對于解題的影響i)當x= -d/2時， 此時彎曲對于光纖集光能力的影響最大ii)當x= d/2時， 此時彎曲對于光纖偏離內表面的影響最大題目中默認在x= -d/2處Mq0j1n2n01n=2j1j2j1jxx7.已知一直圓柱形階躍光纖，芯和包層折射率分別為n1=1.6（a）由于 則，(b)此時，在x= -d/2處入射（a）由于 當 ，x=-d/2時(c)則出射端面入射角始終大于全反射臨界角，則一定會發生全發射。出射端面入射角出射端

5、面全反射臨界角又所以 當 ，x=-d/2時(8.同于習題7中的光纖，取光線從直部進入彎部的位置x=d/2，此時彎曲對于子午線是否只在外表面反射影響最大，求R低于多少時，子午光線便不再在內表面上反射了？ 子午光纖不在表面反射，即要求且當入射角等于 時，對應的x= d/2，代入到R的表達式中，我們有，即，低于157um時該子午光線不在內表面反射。8.同于習題7中的光纖，取光線從直部進入彎部的位置x=d/29.已知“習題”中的圓柱形階躍光纖的入射端面有 =10傾角，出射端面仍 垂直于軸線 a)試計算放在空氣中光纖的最大入射角 。 b)要使 =90，該光纖的數值孔徑NA至少要多少？(設包層折射率保持一

6、定) c)這一光線會不會在出射端面內發生全反射？9.已知“習題”中的圓柱形階躍光纖的入射端面有 =1 (a) (a)(b) (c) 包層折射率一定，n2=1.52出射端面內出射角會發生全反射出射端面內出射角不會發生全反射若光線從法線上端入射若光線從法線下端入射(b) (c) 包層折射率一定，n2=1.52出射端面內出射注：上述解法僅僅考慮光纖為直光纖，如果為彎曲，則兩式聯立解出結果即可注：上述解法僅僅考慮光纖為直光纖，如果為彎曲，則兩式聯立解出10.梯度折射率光纖的折射率分布滿足n2(r)= n2(0)(1-2r2),其中=140rad.mm-1 , 試求：當近軸光纖入射時，纖維中光線每傳播一

7、周期的長度L,如果纖維的總長 為1km，傳播了多少周期？由于 時，傳播一周期的長度為 題中所給對比有：所以有10.梯度折射率光纖的折射率分布滿足n2(r)= n2(0)12.階躍型光纖的纖芯折射率n1=1.52，包層的折射率n2=1.50，纖芯直徑2a=50um，=0.8um作光纖光源，求其光纖波導的歸一化頻率參量，多模的個數。 12.階躍型光纖的纖芯折射率n1=1.52，包層的折射率n213.已知自聚焦棒軸線折射率1.5，周期長48mm，用它制造超短焦距透鏡作光纖耦合器，求該自聚焦透鏡的長度和焦距 超短焦距透鏡長度為：其焦距為：13.已知自聚焦棒軸線折射率1.5，周期長48mm，用它制造28.在自聚焦透鏡斐索干涉儀中，若待測面M3的振動方式為x(t)=Asin(0t),其中A為振幅，0為圓頻率，則光電探測器測得的光電信號為：V(t)=kcos(