光纤光学作业

Homework11.用射线方程求出各向同性介质中光线轨迹。解：由射线方程对于各向同性介质，n是一个常数，即其轨迹函数表明光线在各向同性介质中传输时轨迹是直线。2.导出折射率平方律分布的渐变型光纤射线方程，并求其光纤中光线轨迹。解：由射线方程：由于光纤折射率仅以径向变化，沿圆周方向和z轴方向不变，与z无关，与径向r有关，所以由折射率平方律分布型函数：通解为：3.从麦克斯韦方程组出发，导出磁场的波动方程。)()(rndzrdndzd0)(dzrdndzdCdzrdnbznCr)()(rndzrdndzddrdnrnˆdrdnrdzrdnˆ22rdrdnndzrdˆ122randrdnarnn2])(1[202020222anrndzrd)2()2()(21zaCosCzaSinCzr4.计算突变型多模光纤中最大时延。Homework21.证明（说明）光波导中不可能存在TEM模。2.什么是TE、TM模式？什么是HE、EH模式？它们与本征值方程的关系是什么？3.简述u，w，V的定义及物理意义。homework31.一光纤的纤芯折射率为1.52，包层折射率为1.45，则其数值孔径为多少？2.对于芯径为8um的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为1.5，包层折射率为1.495，截止波长为多少？3.衰减为0.3dB/km，长为100km的光纤，在输出端得到的光占输入光能的百分比为多少？Homework41.简述色度色散，模间色散和偏振模色散的概念。（请看ppt）2.简述光纤损耗的机制。3.说明利用材料色散与波导色散制作色散位移光纤的原理。答：对于石英系光纤，其材料色散（）在=1.3um附近为零，在1.3um时材料色散为正，在大于1.3um时，材料色散为负。然而波导色散（）则随光纤折射率分布情况而变，通过归一化频率和相对折射率差的适当选择，可以控制波导色散的大小。然而光纤的总色散+，因此利用这一特性可设计在一特定的波长下，色散为零的光纤（老师修改的答案）4.设计一种色散补偿的方法。（放心参阅，老师说正确）5.简述偏振光在光纤中传输一个拍长时在邦加莱球上的描述。（请看书本86页，我画不了那图形。。）6.光波(Ex,Ey)T分别通过起偏器、四分一波片、和二分一波片时的矩阵描述。请分析光波每经过一个元器件时的偏振态的变化。Homework51.2.一个耦合器在16个输出端均分一输入信号，耦合器无附加损耗，如果输入信号为-10dBm，那么每个输出端功率为多少？3.在纤芯折射率为1.5的玻璃光纤内写周期为0.5um的光栅，被强烈反射的光的波长是多少？4.简述偏振分束器、隔离器、EDFA的工作原理。（请看PPT）4.已知2X2光纤耦合器的传输矩阵为（sqrt(1-a1),i*sqrt(a1);i*sqrt(a1),sqrt(1-a1)）T,其中a1为分光比。若将输出端口port3和port4连接。入射光波为（1,0）T，a1=0.5，求耦合器输出结果。5.利用已经学过的光纤器件设计30dB衰减器。画出设计原理图，简述工作原理，如何实现检测衰减器的衰减因子。（放心参阅，老师说正确）说明：自己再细说Homework61.以本章所学习的有关光纤器件构建光纤激光器。说明各个器件的功能。说明激光运转的原理。（请看PPT）（放心参阅，老师说正确）2.使用光纤光栅设计窄带滤波器和宽带滤波器。3.设计解决级联EDFA增益不平坦的方案。Homework71.简述自相位调制、交叉相位调制、四波混频、受激布里渊散射、受激喇曼散射的概念。2.利用四波混频实现波长转化的工程设计。3.简述孤子的形成过程。