光纖技術(shù)之習(xí)題課

1、編 號(hào)： 19 課時(shí)安排： 2 學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：習(xí)題課教學(xué)目的要求（包括知識(shí)與能力兩個(gè)方面）：1鞏固本學(xué)期所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，復(fù)習(xí)所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)；2掌握關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，練習(xí)一定的計(jì)算能力；3要學(xué)會(huì)學(xué)以致用，將理論與實(shí)際相結(jié)合。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1 習(xí)題。教學(xué)方式、手段、媒介：習(xí)題課教科書，多媒體教學(xué)過程：（含引入新課、中間組織教學(xué)以及如何啟發(fā)思維等）習(xí)題將按章節(jié)分開講。第一章 緒論1、了解光纖的基本結(jié)構(gòu)和基本特性；2、充分認(rèn)識(shí)光纖傳感和光纖通信在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、科研及日常生活中的作用和地位，明確學(xué)習(xí)目的；3、了解光纖技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向；4、知

2、道本課程的學(xué)習(xí)方法。第二章 光纖拉制及成纜 復(fù)習(xí)光纖的分類，掌握光纖材料的選擇、提純和折射率控制，了解光纜的制造與鋪設(shè)。1、了解光纖的分類方法和光纖的種類，理解各種不同種類光纖之間的區(qū)別及每種光纖的特點(diǎn)；2、知道光纖的制作材料及要求；3、了解光纖預(yù)制棒的制造原理和工藝；4、知道各種光纜結(jié)構(gòu)和材料的用途。第二、三、四章 光纖傳輸理論復(fù)習(xí)光纖的基本結(jié)構(gòu)，掌握光纖中的傳播條件，子午光線的傳播特性，了解各類光纖的傳播特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握階躍光纖的單模條件，以及偏振的表示方法。1、學(xué)會(huì)用幾何光學(xué)方法研究光在光纖中的傳輸，理解數(shù)值孔徑和相對(duì)折射率差的概念；2、掌握光在漸變型折射率光纖中傳輸光學(xué)方程的推導(dǎo)，理解光

3、纖自聚焦的概念和條件；3、知道用模式理論研究光在光纖中的傳輸問題的處理方法和解題思路；4、掌握模式的概念，理解矢量模和標(biāo)量模、本征模和耦合模、歸一化頻率與歸一化截止頻率的區(qū)別；5、理解并掌握光纖中的單模傳輸條件；6、理解單模光纖中的雙折射，了解保偏光纖的種類和工作原理，掌握偏振的表示方法。第五章 光纖的特征參數(shù)與測試技術(shù)復(fù)習(xí)了解光纖的損耗類型和特點(diǎn)，掌握色散的種類和典型的色散。光纖的損耗來源及其測量計(jì)算；各種色散概念、表示方法及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?、理解光纖損耗的產(chǎn)生原因和種類，掌握衰減系數(shù)的測量、計(jì)算方法，理解衰減系數(shù)的物理意義；2、理解各類色散產(chǎn)生的原因及其區(qū)別，學(xué)會(huì)時(shí)延差的計(jì)算方法，知

4、道色散與帶寬的關(guān)系，了解色散對(duì)通信容量和傳輸速率的影響；3、了解各種新型光纖的材料、結(jié)構(gòu)、特性及其特殊用途。第六、七章 光無源器件與光纖的連接復(fù)習(xí)各種光無源器件的工作原理、結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)；光纖連接器；光纖耦合器；光隔離器；光學(xué)濾波器。1、了解各種光無源器件的工作原理、結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)；掌握主要性能指標(biāo)的測量方法；會(huì)利用光無源器件實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的連接、合路、分路、波分復(fù)用、解復(fù)用、光路轉(zhuǎn)換、能量衰減、反向阻隔等功能；2、掌握光隔離器、光學(xué)濾波器、光波分復(fù)用器件的工作原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。第十章 光纖應(yīng)用技術(shù) 復(fù)習(xí)光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；光復(fù)用技術(shù)；相干光通信的工作原理和優(yōu)點(diǎn)；相干光通信和全光通信的

5、概念。復(fù)習(xí)光纖傳感器和光波調(diào)制技術(shù)。1、了解光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、主要特性和系統(tǒng)的分類；2、理解幾種常用的光波分復(fù)用技術(shù)的基本概念和復(fù)用原理；3、理解相干光通信的產(chǎn)生原因和基本工作原理，了解相干光通信的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)；4、知道光孤子概念和全光通信網(wǎng)。5、了解光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)、原理、分類、特點(diǎn)和應(yīng)用；6、掌握功能型傳感器與非功能型傳感器各自的特點(diǎn)以及它們之間的區(qū)別；7、了解光纖的光波調(diào)制技術(shù)及其應(yīng)用。板書設(shè)計(jì)：1、簡述光纖的拉制流程，比較各種制棒方式的優(yōu)劣。解答： 略。2、簡述各類光纜的適用范圍及其相應(yīng)的鋪設(shè)方法。解答：略。3、階躍型光纖纖芯和包層的折射率分別為： n1=1.465，n2=

6、1.460，試計(jì)算： （1）相對(duì)折射率差； （2）光纖的數(shù)值孔徑。解答：（1）、（2）、4、階躍型光纖中n1=1.466，n2=1.460。 （1）光纖放置在水中（n01.330），求光從水中入射到光纖端面的最大接收角度； （2）光纖放置在空氣中，求數(shù)值孔徑NA。解答：（1）、 結(jié)合兩式，得 得： （2）、注：錯(cuò)解： 5、a對(duì)于一單模光纖，其2a8.3m， NA=0.125，它的截止波長是多少？ b如果工作波長為1310nm，這個(gè)光纖可以只傳輸一個(gè)模式嗎？解答：（1）、 （2）、因?yàn)椋?所以這個(gè)光纖不能只傳輸一個(gè)模式，而會(huì)傳輸多模。注：錯(cuò)解：因?yàn)椋?所以這個(gè)光纖只能傳輸一個(gè)模式。（P67：單模

7、光纖的截止波長表示所能傳輸單模的最短波長，若波長比此更短，光纖將會(huì)傳輸雙?；蚨嗄?。）6、一根階躍折射率光纖纖芯和包層的折射率分別為n11.448 ，n21.444，該光纖工作在1.310m和1.550m兩個(gè)波長上。求該光纖為單模光纖時(shí)的最大纖芯直徑。解答：關(guān)鍵在于截止波長是多少。這里應(yīng)該以小的波長為準(zhǔn)。因?yàn)閱文９饫w的截止波長表示所能傳輸單模的最短波長。而需 所以 所以 注：錯(cuò)解：當(dāng)時(shí)，。當(dāng)時(shí)，。7、什么樣的光纖叫做保偏光纖？保偏光纖是如何保偏的？ 解答：略。8、假設(shè)你是主管，負(fù)責(zé)為你公司選擇光纖，你有三類網(wǎng)絡(luò)：短距離的、中等距離和長距離的，你為每一類網(wǎng)絡(luò)選擇什么樣的光纖？為什么？解答：（1）、

8、短距離的：階躍型多模光纖：結(jié)構(gòu)簡單,易于耦合，模間色散大,不能遠(yuǎn)距離傳輸；（2）、中長距離的：漸變型多模光纖：模間色散小,易于耦合，制作難度大，剩余色散限制高速傳輸；（3）、長距離的：階躍型單模光纖：結(jié)構(gòu)簡單，色散小，適于高速率傳輸，最小色散波長與最小衰減波長不同。9、1mW的信號(hào)經(jīng)過100km的光纖傳輸后降至1W，則光功率衰減多少分貝？損耗系數(shù)是多少？解答：（1）、 （2）、 10、如果發(fā)射功率為3mw，接收器敏感性為100w，求出衰減為0.3dBkm的光纖鏈路的最大傳輸距離。解答： 而 所以 11、一個(gè)熔錐光纖耦合器的性能指標(biāo)：分光比40/60，60%的信道的插入損耗為，而40%的信道的插入損耗為。（1）、若輸入功率是1mW，求兩端口的輸出功率；（2）、求耦合器的額外損耗。解答：答題關(guān)鍵：弄清楚分光比的概念。（1）、兩端口的輸入功率分別為：解題關(guān)鍵：插入損耗指的是指定輸出端口的光功率相對(duì)于全部輸入光功率的減小值。由 得 （2）、額外損耗為： 12、說明題圖所示光隔離器的原理。解答：答題關(guān)鍵：兩個(gè)偏振器的偏振方向是平行而不是垂直的。13、功能型光纖傳感器有哪幾種調(diào)制方式？各種調(diào)制方式的基本原理是什么？解答：略。14、請(qǐng)畫出光纖通信系統(tǒng)的原理圖，并簡單描述其基本功能。15、請(qǐng)列舉光纖通信的主要優(yōu)缺