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光纤光学习题集

第二章：

1.设计一种光波导结构，其传光波导层为平板形状,标出折射率结

构。

2.从数学上证明，在均匀折射率介质中，光纤轨迹为直线传播。

3.如果已经知道光纤中只允许1个模式存在，能否通过外界激励获

得2个模式传播？

4.“纵横关系式”有何作用？

5.光场分量的哪一个分量总是独立满足波导场方程？写出该波导

场方程式。

第三章：

1.几何光学与波动光学的适用条件各是什么?

2.产生光内全反射的条件是什么?

3.一根空心玻璃管能否传光？为什么？

4.光纤纤芯变粗时，允许存在的模式数目如何变化？

5.什么是光纤的模式？

6.推导波导场方程经历了哪几种分离变量？

1.写出SIOF中推导本征值方程的主要数学步骤。

2.写出SIOF中TE01、TE02、TE03在临近截止和远离截止时的

本征值。

3.写出SIOF中模式数目与V值的关系式。

4.根据SIOF色散曲线分析，在V=4.5时有哪几个模式存在？总

模式数目是多少？并与模式数估算公式的结果比较。

5.为什么Vc2.405只适应于SIOF？

6.弱导光纤中组成线偏振模式的理论依据是什么？

7.为什么LP0m模式只有两重简并？

8.实际光纤中传播的模式是线偏振模式吗？为什么？

9.画出LP6,8模式场分布示意图。

10.高阶模式与低阶模式哪个输出角度大？

第四章：

1.一根空心玻璃管能否传光？为什么？

2.光纤纤芯变粗时，允许存在的模式数目如何变化？

3.光纤中传播的光波有何特征？

4.推导波导场方程经历了哪几种分离变量？

5.本征方程有什么特点？

6.模式是什么？

7.如何唯一确定一个模式？

8.由射线方程推导光线轨迹，只需要知道什么？

9.渐变折射率分布光纤中光线如何传播？为什么？

1.画出阶跃分布光纤与平方率分布光纤基模场解函数曲线示意图。

2.SIOF与GIOF中哪个导模数目更多？

3.已知平方率分布光纤V=2，求基模模场半径。

4.写出平方率分布光纤中LP10,15模式的本征值。

第四章：

1.为什么光纤要采用“芯包结构”？

2.“单模光纤”中有几个导模？如果要求光纤只传输一个导模,应

如何设计光纤?

3.简述波动光学分析方法的基本思路.说明从麦克斯韦方程到波导

场方程三次分离变量的理论依据。

4.波导场方程具有什么样的数学特征？

5.模式的内涵是什么？在单模光纤中能否激励起LP11模式？为什

么？

6.从射线方程分别定性说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线。

7.从广义折射定理说明为什么光线总是向折射率高的区域弯曲。

8.说明光纤数值孔径的物理意义。

9.说明内散焦面、外散焦面和辐射散焦面的物理意义。

10.SIOF中子午光线的内、外散焦面半径各是多少？

1.子午光线的主要特征是什么?

2.推导SIOF数值孔径表达式;GIOF的数值孔径有何不同?

3.为什么GIOF又称为“折射型”光纤？

4.GIOF中光线角向运动有何特点？

5.分别说明约束光线、隧道光线和折射光线的特点。

6.分别说明导模、漏模和辐射模的场分布特点。

7.简述三种光线与三类模式的对应关系。

8.说明传播常数β有何物理意义。

9.说明V、U、W的物理意义。

10.在什么条件下可以唯一确定光纤中的模式？

1.“纵横关系式”有何作用？

2.光场分量的哪一个分量总是独立满足波导场方程？写出该波导

场方程式。

3.SIOF中波导场方程具有什么数学特征？

4.在SIOF中如何求波导场方程的解？

5.写出SIOF中推导本征