光纤通信原理参考答案
第一章习题
1-1 什么是光纤通信?
光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
1-2 光纤通信工作在什么区，其波长和频率是什么?
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。
1-3 BL积中B和L分别是什么含义?
系统的通信容量用BL积表示，其含义是比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?
光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。主要有：
(1) 通信容量大
(2) 中继距离远
(3) 抗电磁干扰能力强，无串话
(4) 光纤细，光缆轻
(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。
1-5 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。
略
第二章习题
2-1 有一频率为Hz 13
103⨯的脉冲强激光束，它携带总能量W=100J ，持续 时间是τ=10ns(1ns=10-9s)。此激光束的圆形截面半径为r=1cm 。 求：
(1) 激光波长； (2) 平均能流密度； (3) 平均能量密度； (4) 辐射强度；
（1）m c
5
13
81010
3103-=⨯⨯==νλ （2）2132
29/1018.3)
10(1010100
ms J S W S ⨯=⨯⨯⨯=∆=
--πτ （3）s m J c S w 2
5813/1006.110
31018.3⨯=⨯⨯== （4）2
13
/1018.3ms J S I ⨯==
2-2 以单色光照射到相距为0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m 。
（1） 从第一级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm ，求单色光的波长； （2） 若入射光的波长为6×10-7m ，求相邻两明纹间的距离。 （1）λδk D ax
±==
a D x λ=1 a
D x λ44= a
D x x λ
314=- m D
x x a 7141053)
(-⨯=-=
λ
（2）m a
D x 3103-⨯==∆λ
2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。油的折射率为 1.3，玻璃的折射率为1.5 ，若单色光的波长可由光源连续调节，并观察到500nm 与700nm 这两个波长的单色光在反射中消失，求油膜的厚度。
解：由于空气的折射率小于油的折射率，油的折射率小于玻璃的折射率，薄油膜的上、下两表面反射而形成相干光，由于两束光的路程不同而引起的光程差为2 n 2e ；由于薄油膜的上、下两表面反射光都发生位相突变而不引起额外的光程差。
所以总的光程差为 e n 22=δ
当反射光因干涉而减弱，则有 λδ)2/1(22-==k e n
由上式得2211)2/1()2/1(λλ-=-k k k 1 ，k 2=1，2，3… …
所以k 1 =4，k 2=3
把n 2=1.3代入得到油膜的厚度为干涉加强的光波波长为：
e=673.08nm
2-4 、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9 略
2-9 一束线偏振光入射到偏振片上，光矢量方向与偏振化方向分别成30°角和60°角，问透过偏振片的光强之比是多少?
解：利用马吕斯定律：α2
0cos I I =
1:360cos 30cos 2
221=︒
︒=I I 2-10一束光强为I0的自然光通过两块偏振化方向正交的偏振片M 与N 。如果在M 与N 之间平行地插入另一块偏振片C ，设C 与M 偏振化方向夹角为θ，试求：①透过偏振片N 后的光强为多少?②定性画出光强随θ变化的函数曲线，并指出转动一周，通过的光强出现几次极大和极小值。
（1）θθθ2sin cos sin 2
41220==I I
（2）转动一周，通过的光强出现4次极大和极小值。
2-11 有一介质，吸收系数为1
32.0-=cm α，透射光强分别为入射光强的10%、50%及80%时，介质的厚度各多少?
解：光束穿过厚度为z 的介质后强度为
z e I I α-=0
可得： 0
ln
1
I I z α
-
= 当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为7.196cm ；
当透射光强分别为入射光强的50%时，介质的厚度为2.166cm ； 当透射光强分别为入射光强的10%时，介质的厚度为0.607cm ；
2-12 一个频率为14
106⨯Hz 的光源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子? 解：
19
14
34141052.210610626.610106,10⨯=⨯⨯⨯==⨯==-ννh P N Hz
W P
2-13 构成激光器的三个基本条件是什么? 构成一个激光器需要如下三个要素如图所示：
（1） 激光工作物质 （2） 激励
（3） 光学谐振腔
2-14 He —Ne 激光器的中心频率14
01074.4⨯=ν Hz ，自发辐射谱线宽度为
8106⨯=∆ν Hz ，若想获得单模输出，腔长应为多少?
解：纵模个数N 为 m
N νν
∆∆=
当单模输出时N=1，即8
106⨯=∆m ν Hz
由nL
c q
q 2=ν得 =∆=
c
n L m
ν24m
