第2章1节布置的作业及答案

第二章1节布置的作业：1、光纤的主要材料是什么？结构如何？光纤导光部分是哪？答：SiO2；从横截面上看由三部分构成：纤芯、包层、涂敷层；纤芯：光传输通道；包层：将光信号封闭在纤芯内，并保护纤芯；涂敷层：增加光纤的的机械强度、柔韧性及便于识别；纤芯。2、光纤中的纤芯折射率与包层折射率的关系？单模光纤和多模光纤中中两者的芯经一般分别为多少？答：纤芯折射率大于包层折射率；单模光纤纤芯直径：2a=8μm～１２μm，包层直径：2b=125μm；多模光纤纤芯直径：2a=50μm，包层直径：2b=125μm。3、根据芯、包折射率分布及模式传播情况，指出有哪些典型形式光纤？答：按照折射率：折射率在纤芯与包层介面突变的光纤称为阶跃光纤；折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤。按照传输模式：单模光纤和多模光纤。4、什么是全反射？它的条件是什么？答：光射线在芯包界面上（即由光密介质n1向光疏介质n2射入），完全反射回芯经内，而不进入包层。在光纤端面：要求入射角o在芯包界面：要求入射角1C5、数值孔径NA的物理意义？表达式是什么？答：光纤的数值孔径NA,它的含义是反映光纤对光信号的集光能力（接收能力），NA值越大，对光信号集光（接收）能力越强。NA＝sinC0001001222112122221211221122121sinsin(90)1sincos1sin122cccnnnnnnnnnnnnnnnNAnnn或＝或6、什么是光纤的自聚焦？产生在何种类型光纤里？产生自聚焦的条件？答：若折射率分布合适，可以使以不同角度入射的全部光射线以相同的轴向速度，同时到达光纤轴上的某点，即所有光射线都具有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦，具有自聚焦特性的光纤称为自聚焦光纤；梯产生在渐变（梯度）型光纤中；当折射率分布按平方率分布（即双曲正割变化），可形成自聚焦特性。7、阶跃光纤的纤芯和包层折射率分别为n1＝1.46和n2＝1.45，试计算：(a)相对芯包折射率差△；(b)若该光纤的端面外为空气(n0=1)，计算允许的最大入射角0及数值孔径NA；(c)若该光纤浸于水中(n0=1.33)，计算0及NA的大小。解：2212212212000022120000()0.006832()arcsin()9.8(1)sin0.17()arcsin()7.4(1.33)sin0.128nnanbnnnnNAcnnnnNA00从式（2.1.3）得类似（b）可得8、有一SI型多模光纤的芯径为50m，芯包折射率分别为nl=1.465和n2=1.46。计算与光纤轴线夹角最大的那条子午射线，在1m的传输距离上共要反射多少次?解：