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光纤光学自测题及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）

1.光线从折射率为n1的介质进入折射率为n2的介质时，发生全反射的条件是（）。

A.n1n2且入射角大于临界角

B.n1n2且入射角大于临界角

C.n1n2且入射角小于临界角

D.n1n2且入射角小于临界角

2.在阶跃型光纤中，若纤芯折射率n1和包层折射率n2已知，则光纤的数值孔径NA主要取决于（）。

A.纤芯直径

B.包层直径

C.n1和n2之差

D.纤芯和包层的折射率之和

3.以下哪种光纤是单模光纤？（）

A.G.652

B.G.655

C.G.647

D.G.657

4.光纤中产生模式色散的主要原因是（）。

A.光纤材料的吸收损耗

B.光纤材料的散射损耗

C.不同模式在光纤中传播的路径长度不同

D.光纤连接点的损耗

5.通常用（）来衡量光纤对光信号时间分散程度的影响。

A.衰减系数

B.数值孔径

C.色散系数

D.模式色散

6.光纤中主要的固有损耗（吸收损耗）是由于（）引起的。

A.光纤连接不良

B.材料中的杂质

C.光纤弯曲

D.外界电磁干扰

7.在光纤通信系统中，色散补偿技术通常用于（）。

A.减小光纤连接损耗

B.增大光纤数值孔径

C.抑制非线性效应

D.抵消光纤的色散，延长传输距离

8.光纤的V数是描述光纤中（）的一个参数。

A.衰减大小

B.色散大小

C.模式数量的无量纲参数

D.光纤长度的度量

9.对于多模光纤，其传播的光波会在纤芯内形成（）。

A.单一模式

B.无数个模式

C.只有两个模式

D.只有一个主模式和若干次级模式

10.光纤连接时，产生损耗的主要原因包括（）。

A.两根光纤端面不平整

B.两根光纤轴线未对准

C.纤芯与包层不匹配

D.以上所有原因

二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上。）

1.光线从光密介质射向光疏介质时，发生全反射的临界角是指入射角等于_______时的角度。

2.光纤的数值孔径NA定义为sinθ0xE20x820x98，其中θ0xE20x820x98是光在光纤包层中的临界角。

3.单模光纤的核心直径通常为_______微米。

4.材料色散是指光纤材料本身引起的色散，它随波长λ的平方成_______比例变化（正常色散）。

5.光纤的衰减系数表示单位长度光纤引起的光功率_______的程度。

6.波导色散是指由于光纤波导结构本身引起的色散，它与模式阶数和频率有关。

7.G.655光纤又称为色散平坦光纤，其色散系数在1550纳米波长附近约为_______ps/(nm·km)。

8.光纤通信系统中，常用的色散补偿模块是基于法布里-珀罗干涉仪的_______器件。

9.光纤的损耗通常用分贝(dB)表示，1公里长光纤的衰减为3dB，表示光功率衰减了_______%。

10.光纤的色散补偿通常采用色散系数为负值的_______光纤。

三、计算题（每题5分，共15分。请写出必要的公式、计算步骤和结果。）

1.已知某光纤的纤芯折射率n1=1.468，包层折射率n2=1.462。求该光纤的数值孔径NA。

2.一根多模光纤在波长λ=0.85微米处工作，其材料色散系数为D_m=38ps/(nm·km)，模式色散系数D_p=6ps/(nm·km)。求该波长下的总色散系数D。

3.光信号在一段长度为50公里的光纤中传播，其功率衰减了10倍。求该光纤的衰减系数α（用dB/km表示。提示：1dB表示功率衰减为0.891倍）。

四、简答题（每题7分，共21分。请简明扼要地回答下列问题。）

1.简述全反射现象发生的条件，并说明光纤通信利用了全反射原理。

2.什么是光纤的色散？它对光纤通信有何影响？主要有哪些类型？

3.什么是光纤的衰减？其主要原因有哪些？可以采取哪些措施来减小衰减？

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试卷答案

一、选择题

1.B

2.C

3.C

4.C

5.C

6.B

7.D

8.C

9.B

10.D

解析：

1.全反射发生条件：光