第頁(yè)光纖通信基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題1．光通信的發(fā)展大致經(jīng)驗(yàn)幾個(gè)階段？光通信的發(fā)展大致經(jīng)驗(yàn)如下三個(gè)階段可視光通信階段：我國(guó)古代的烽火臺(tái)，近代戰(zhàn)爭(zhēng)中的信號(hào)彈,信號(hào)樹，艦船運(yùn)用的燈塔,燈光信號(hào),旗語(yǔ)等，都屬于可視光通信。大氣激光通信階段：光通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)說始于激光器的誕生。1960年美國(guó)人梅曼獨(dú)創(chuàng)了第一臺(tái)紅寶石激光器，使人們開始對(duì)激光大氣通信進(jìn)行探討。激光大氣通信是將地球四周的大氣層作為傳輸介質(zhì)，這一點(diǎn)及可視光通信相同。但是，激光在大氣層中傳輸會(huì)被嚴(yán)峻的汲取并產(chǎn)生嚴(yán)峻的色散作用，而且，還易受天氣變化的影響。使得激光大氣通信在通信距離,穩(wěn)定性及牢靠性等方面受到限制。光纖通信階段：早在1950年，就有人對(duì)光在光纖中的傳播問題開始了理論探討。1951年獨(dú)創(chuàng)了醫(yī)用光導(dǎo)纖維。但是，那時(shí)的光纖損耗太大，達(dá)到1000，即一般的光源在光纖中只能傳輸幾厘米。用于長(zhǎng)距離的光纖通信幾乎是不可能。1970年，美國(guó)康寧公司果真研制出了損耗為20的光纖，使光纖遠(yuǎn)距離通信成為可能。自此，光纖通信技術(shù)探討開發(fā)工作獲得長(zhǎng)足進(jìn)步，目前，光纖的損耗已達(dá)到0.5（1.3μm）0.2（1.55μm）的水平。2.光纖通信技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)驗(yàn)幾個(gè)階段？第一階段（1966～1976）為開發(fā)時(shí)期.波長(zhǎng):λ=0.85,光纖種類:多模石英光纖,通信速率:34～45,中繼距離:10.第二階段（1976～1986）為大力發(fā)展和推廣應(yīng)用時(shí)期.波長(zhǎng):λ=1.30,光纖種類:單模石英光纖,通信速率:140～565,中繼距離:50～100.第三階段（1986～1996）以超大容量超長(zhǎng)距離為目標(biāo),全面推廣及開展新技探討時(shí)期.波長(zhǎng)：λ=1.55,光纖種類:單模石英光纖,通信速率:2.5～10,中繼距離:100～150.3.光通信基本概念：光通信：利用光波進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。光纖通信：利用光導(dǎo)纖維作為光波傳輸介質(zhì)的一種通信方式。光波導(dǎo)：傳輸光波的介質(zhì)。例如光纖。光纖通信的三個(gè)窗口:0.851.301.55.4.推導(dǎo)光纖數(shù)值孔徑公式稱之為光纖的數(shù)值孔徑。是反映光纖撲捉光線實(shí)力大小的一個(gè)參數(shù)。=√n12-n22n2θcθaθ1n1圖2-3光波在光纖子午截面內(nèi)的傳播由圖可知:θc=n2/n1θ1θa=n1/n0θa=(90°-θc)=θcθ1/θc=n1/n0θ1=θc×n10=√12θc×n10又θc=n2/n1故θ1=√1-（n2/n1）2×n1/n0n0θ1=√n12-n22n0θ1==√n12-n225.何謂光纖的損耗？光纖的傳輸損耗有哪幾種？光纖損耗：指光能在傳輸過程中漸漸減小或消逝的現(xiàn)象。光纖傳輸損耗主要有三種：①汲取損耗②散射損耗③微擾損耗⑴汲取損耗：汲取損耗是由光纖材料汲取光能并轉(zhuǎn)化為其他形式能量而引起的損耗。汲取損耗可分為兩種：固有汲取損耗,非固有汲取損耗⑵散射損耗這是由光纖材料在微觀上的顆粒狀結(jié)構(gòu)和氣泡等不勻稱結(jié)構(gòu)引起的損耗。散射損耗分為線性散射損耗和非線性損耗。⑶微擾損耗是指光纖的幾何不勻稱性引起的損耗.包括內(nèi)部因素和外部干擾引起的不勻稱性.如折射率,直徑的不勻稱性,微小彎曲等。6.何謂光纖的色散？光纖的色散有哪幾種？指具有肯定譜線寬度的光脈沖信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)由于各波長(zhǎng)的群速度不同引起光脈沖展寬的現(xiàn)象。光纖的色散可以分為四種：⑴材料色散材料的折射率n是波長(zhǎng)λ的非線性函數(shù)，從而使光的傳播速度隨波長(zhǎng)而變.光脈沖通過光纖時(shí)，由于速度不一樣，到達(dá)終端的時(shí)間不一樣，造成光脈沖的展寬。⑵波導(dǎo)色散又稱結(jié)構(gòu)色散。是由光纖幾何結(jié)構(gòu)引起的色散，例如橫向尺寸沿光軸的波動(dòng)，使部分光波進(jìn)入包層。⑶模式色散存在于多模光纖中.在多模光纖中存在多種傳播模式,即使是同一波長(zhǎng)，每個(gè)模式到達(dá)光纖終端的時(shí)間不同，造成光脈沖的展寬。由模式引起的色散叫模式色散。⑷偏振色散單模光纖中存在雙折射時(shí)，偏振方向相互正交的兩個(gè)基模傳播速度不同，由此引起的色散叫偏振色散。7.光無(wú)源器件有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？何謂自聚焦棒透鏡？有三種結(jié)構(gòu)形式:體塊型,全光纖型,波導(dǎo)型。自聚焦棒透鏡，用梯度折射率光纖制作，如圖所示。LL圖4-1自聚焦棒透鏡自聚焦棒透鏡的長(zhǎng)度：L=4P=2π/√AA=｛n2(0)22｝/2n2(0)(漸變)或A=｛n1222｝/2n12(階躍)8.光纖間連接時(shí)可能存在哪幾種連接缺陷？光纖間連接時(shí)可能存在的連接缺陷如圖所示。(a)存在間隙（b）存在橫向錯(cuò)位(c)傾斜（d）端面不平滑光纖縱向連接的有效性可用傳輸系數(shù)T來(lái)表示。T=/模場(chǎng)半徑分別為s1,s2的兩條單模光纖在不同狀況下的傳輸系數(shù)。存在縱向間隙Ｄ時(shí)的功率傳輸系數(shù)T=4(4Ｚ21222)/｛[4Ｚ2+(s1222)22]2+4Ｚ2s2212｝（4-9）當(dāng)Ｄ=0時(shí)，即光纖間的間隙為0，則：T=T0=(2s1s2)2/(s1222)2（4-10）②存在橫向位移ｄ時(shí)的傳輸系數(shù)T=T0[-2d2/(s1222)]（4-11）當(dāng)s12時(shí):T=(-d22)（4-12）③存在傾斜角θ時(shí)的傳輸系數(shù)T=T0{-(k0n2s1s2θ)2/2(s1222)}（4-13）k0=2π/λn2—光纖包層折射率9.透鏡耦合式光纖連接器有那幾種形式？透鏡耦合式連接器有如下三種形式：（a）薄球面透鏡式（b）球或柱面式（c）自聚焦棒透鏡式圖4-15透鏡耦合式連接器的形式10.2×2定向耦合器的結(jié)構(gòu)及工作原理？圖4-212×2定向耦合器2×2定向耦合器是最基本的耦合器，是用兩光纖的芯子盡量靠近制作而成的。方法：側(cè)面研磨法,熔錐法2×2定向耦合器的工作原理：靠倏逝場(chǎng)的作用而工作的。側(cè)面研磨法制作時(shí)兩光纖間的距離計(jì)算：d（Z）=d0+2（R–√R2+Z2）（4-34）d0兩光纖的最小間距光纖軸線的彎曲曲率半徑Z—耦合長(zhǎng)度坐標(biāo)11.如何用2×2定向耦合器測(cè)定光纖故障點(diǎn)的位置？如圖所示。測(cè)試系統(tǒng)由光源及脈沖驅(qū)動(dòng)電路,2×2定向耦合器,,示波器組成。半導(dǎo)體激光器輸出光脈沖，在光纖中傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)時(shí)產(chǎn)生部分反射，測(cè)量反射脈沖的延遲時(shí)間就能計(jì)算出故障點(diǎn)的位置L。×2及其脈沖驅(qū)動(dòng)電路tL同步信號(hào)示波器2×2定向耦合器至斷點(diǎn)的距離光纖斷點(diǎn)及其脈沖驅(qū)動(dòng)電路tL同步信號(hào)示波器2×2定向耦合器至斷點(diǎn)的距離光纖斷點(diǎn)圖4-22光纖故障點(diǎn)的測(cè)試12．有相同頻率間隔的8路光信號(hào)進(jìn)入由2×2定向耦合器組成的8×8星形耦合器，繪圖說明它是如何合波的？f1……f1……f8f1f1……ff1……f8F88×8星形耦合器8個(gè)輸入端8個(gè)輸出端每個(gè)輸入端子1個(gè)輸入信號(hào)每個(gè)輸出端子8個(gè)輸出信號(hào)13．繪圖說明型光濾波器工作原理？腔的構(gòu)成體塊型腔光濾波器工作原理如圖所示。反射鏡M1,M2間的距離為L(zhǎng),反射率為r1,r2,透過率為t1,t2。一平面光波垂直入射到反射鏡M1上，此時(shí)有部分光反射，部分光進(jìn)入腔，在腔內(nèi)經(jīng)多次反射及透射后，則在腔的左右兩側(cè)各有一組光束輸出。在左方輸出的一組光束叫反射光，在右方輸出的一組光束叫傳輸光。兩組光束都產(chǎn)生多光束干涉，而呈諧振現(xiàn)象，因而具有頻率選擇特性。因透射型光濾波器運(yùn)用便利，所以在此探討傳輸光。傳輸光123M1M2反射光平面入射光傳輸光123M1M2反射光平面入射光LL圖4-29F腔濾波原理設(shè)入射光的復(fù)數(shù)振幅為，以t1透過M1進(jìn)入腔；到M2分成兩部分，一部分透出腔外，振幅為1，一部分在M2上反射，留在腔內(nèi)接著傳播……。如此進(jìn)行多次反射,折射，形成多束反射光和多束透射光。透射光由復(fù)數(shù)振幅為1,2,3…的各次透射光束組成。每次透射光束比前次透射光束在相位上延遲φ=2κ4πλ0=4π，每次振幅都減小，因此須乘以因子r1r2。令：h=r1r2（φ）（4-39）則：1=t1t2（φ）2=h13=h21（4-40）透射光的復(fù)數(shù)振幅為各次透射光的疊加=1+23+…=1（1+h2+…）=1/(1-h)=t1t2（φ）/(1-h)（4-41）若r12=r，t12則r2，t2。在無(wú)損耗的狀況下1，則（φ）/[1（φ）]（4-42）輸出光強(qiáng)為=2=2/[（1）2+42（φ/2）]（4-43）設(shè)腔的功率傳輸系數(shù)為τ，即輸出光強(qiáng)及入射光強(qiáng)之比。則τ=/（4-44a）由式（4-43）得τ2/[（1）2+42（φ/2）]（4-44b）以1代入，再分子分母除以（1）2，得：τ=1/{1+[4（1）2]2（φ/2）}（4-44c）將φ/2=2π代入得τ=1/{1+（2π）22（2π）}（4-44d）F=π√R/（1）最大透過率τ=1,因此(2F/π）22（2π）=02（2π）=02π=qπ（0,1,2,3…）（4-45）在多個(gè)q值對(duì)應(yīng)的頻率上，呈現(xiàn)諧振現(xiàn)象，出現(xiàn)峰值。及峰值對(duì)應(yīng)的頻率叫諧振頻率。諧振頻率或諧振波長(zhǎng)λ可用下式表示:=c2（4-46）λ=2q（4-47）（fλ）由此可以看出：腔具有選頻特性，對(duì)于某一級(jí)諧振頻率而言只要調(diào)整L即可。14．繪圖說明波導(dǎo)型M—Z光濾波器的結(jié)構(gòu)和工作原理？波導(dǎo)型干涉儀的結(jié)構(gòu)原理圖見圖。①②③④1L2λ1+λ22L1λ1+λ2λ1λ2①②③④1L2λ1+λ22L1λ1+λ2λ1λ2圖4-32波導(dǎo)型干涉儀它用兩個(gè)2×2定向耦合器構(gòu)成。1,2是分光比為1：1的2×2定向耦合器，光纖L1,L2的長(zhǎng)度不相等，可通過來(lái)調(diào)整。當(dāng)從1的輸入端①同時(shí)輸入波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩個(gè)光信號(hào)時(shí)，在2中會(huì)分選出光波λ1和λ2，最終從③,④端輸出。其工作原理及傳統(tǒng)干涉儀相同。工作原理光纖L1,L2中光波的光程差⊿L為:⊿L=n（L1-L2）（4-51）光纖L1,L2中光波的相位差⊿φ為:⊿φ=k.⊿L=2π⊿λ=2π.⊿（4-52）相干條件:2π.⊿1=(21)π（4-53）2π.⊿2=2qπ（4-54）則在③,④端分別輸出f1,f2兩個(gè)信號(hào)。峰值響應(yīng)頻率f1=(21)c/2n.⊿L（4-55）f2=qc/2n.⊿L（4-56）峰值間隔⊿f=f2-f1=c/2n.⊿L（4-57）f1～f44⊿f4⊿f2⊿ff1,3,5,7f1,3,5,72⊿ff1f5f3f7f1,5F3f1～f44⊿f4⊿f2⊿ff1,3,5,7f1,3,5,72⊿ff1f5f3f7f1,5F3,7f2,4,6,8ff2,4,6,8f2⊿ff5～f84⊿f4⊿f2⊿ff6f4f8f2,6F4,84⊿f4⊿f2⊿ff6f4f8f2,6F4,8圖4-34多級(jí)濾波16．以光柵方程說明，為什么用閃爍光柵作波分復(fù)用器？衍射光柵的光柵方程d×（φ±θ）=±m(xù)λ（4-79）各級(jí)極大值的位置（或方位角），由下式確定：(θ）=±m(xù)λ±φ（4-80）（0，1，2，…）⑴m=0，為零級(jí)極大值,位于θ）=±φ處,零級(jí)極大位置只及平面波入射角度φ有關(guān),及波長(zhǎng)無(wú)關(guān),即無(wú)分光作用.⑵m≠0,由光柵方程(θ）=±m(xù)λ±φ（0，1，2，…）知:各次級(jí)極大位置及波長(zhǎng)有關(guān),而且以零級(jí)極大位置為參考點(diǎn),由短波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)依次散開。此特性叫光柵的角色散特性，是光柵作解復(fù)用器的原理。⑶m越大，級(jí)次越高，不同波長(zhǎng)的間隔越大，辨別波長(zhǎng)的實(shí)力越強(qiáng)。⑷這種光柵制作解復(fù)用器的問題是：①零級(jí)極大集中的光能最多，但無(wú)色散作用；②次級(jí)極大集中的光能最少，但有色散作用。因此，要想即最大利用光能又能分光，必需找尋新的光柵。解決此問題的方案是采納閃爍光柵。閃爍光柵又稱定向光柵，是一種反射式光柵。其形態(tài)及一般光柵不一樣。如圖所示。αφθdaαφθda閃爍光柵閃爍光柵的刻痕形態(tài)及平面光柵不同，由按肯定要求刻出的反射面組成。它把光能由原來(lái)的零級(jí)極大移至由刻痕形態(tài)確定的反射光方向，從而使及這一級(jí)次相應(yīng)的極大既有大的色散作用，又集中了較強(qiáng)的光能。圖4-28表示了閃爍光柵的截面形態(tài)。它以拋光的金屬板或鍍金屬膜的玻璃板為坯，在其上刻出一序列的鋸齒狀槽面。槽面及光柵宏觀表面的夾角α叫閃爍角，鋸齒周期d為光柵常數(shù)，a為光柵長(zhǎng)度。閃爍光柵的各級(jí)極大值的方向由光柵各槽之間的干涉作用確定,不受光柵形態(tài)的影響，其光柵方程仍為：φ±θ=±m(xù)λ但是,單槽衍射的入射角和發(fā)散角就不再以光柵法線而是以光柵槽面法線為參考了。為了區(qū)分用帶撇的字母表示：φ＇+θ＇=±m(xù)＇λ＇（4-81）它的中央最大值,滿意下式：φ＇+θ＇=0（4-82）因而θ＇=-φ＇（4-83）可見中央最大出現(xiàn)在反射波的方向。如干涉圖樣中某級(jí)次的最大也出現(xiàn)在這個(gè)方向，則可得到加強(qiáng)，稱為閃爍。這就可將光能轉(zhuǎn)移到有色散作用的非零級(jí)極大中去。17．電光效應(yīng)？普克爾效應(yīng)？克爾效應(yīng)？電光效應(yīng)指介質(zhì)的光參數(shù)—折射率n隨外加電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化而變化的現(xiàn)象。即n是E的函數(shù)。為探討便利，常采納一個(gè)叫做介電抗?jié)B系數(shù)η的參數(shù)表示。η及n的關(guān)系為：η=ε0/ε=12（4-91）η會(huì)隨外加電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化而變化，即η是E的函數(shù).二者之間的關(guān)系可用下式表示:η(E)=η(0)+γE+ξE2(4-92)上式為電光效應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式。第一項(xiàng)η(0)=12，是未加外電場(chǎng)時(shí)的介電抗?jié)B系數(shù)值，n是未加外電場(chǎng)時(shí)的折射率。第二項(xiàng)γE表明η及外加電場(chǎng)E呈線性關(guān)系，叫普克爾電光效應(yīng)，相應(yīng)的系數(shù)γ叫線性電光系數(shù)。第三項(xiàng)ξE2表明η及外電場(chǎng)E的平方成正比，叫做克爾電光效應(yīng)，相應(yīng)的系數(shù)ξ叫非線性電光系數(shù)。對(duì)普克爾材料，其η(E)的表達(dá)式簡(jiǎn)化為η(E)=η(0)+γE=η(0)+⊿η(4-93)其中⊿η=γE由⊿η可求出相應(yīng)的⊿n值.⊿η=1/（n+⊿n）2-1/n2≈-2⊿3(4-94)故⊿n=-n3⊿η/2=-n3γ2(4-95)那末n(E)=n+⊿n=n(1-n2γ2)(4-96)n是未加電場(chǎng)時(shí)的晶體折射率⊿n是加電場(chǎng)后的晶體折射率變化可見，n(E)也是外加電場(chǎng)的線性函數(shù)。當(dāng)信號(hào)電場(chǎng)作為外加電場(chǎng)而變化時(shí)，介質(zhì)的折射率也隨著發(fā)生線性變化。18．體塊型相位調(diào)制器的結(jié)構(gòu)及工作原理？體塊型電光相位調(diào)制器如圖所示。ｂｂ\LLVVｂｂ\LLVV光軸光軸(a)縱向調(diào)制(b)橫向調(diào)制圖4-41體相位調(diào)制器在一塊電光晶體的橫向或縱向通過電極加上調(diào)制電壓V，便在晶體中產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度E。由普克爾效應(yīng)知，在此電場(chǎng)的作用下，晶體的折射率發(fā)生變化：n(E)=n+⊿n=n(1-n2γ2)當(dāng)光波通過此晶體時(shí)，經(jīng)受的位相變化為：Φ=k0n(E)L=L×n(1-n2γ2)×2π/λ0=2πnλ0-πn3γ/λ0=Φ（0）-πn3γλ0(4-97)式中：λ0為光波波長(zhǎng)；Φ（0）=2πnλ0，是未加電場(chǎng)時(shí)的相位。上式表明:光波相位及信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比，受到了信號(hào)電場(chǎng)的調(diào)制。電場(chǎng)強(qiáng)度E和電壓V的關(guān)系如下：依據(jù)外加電壓方式不同其關(guān)系式不同橫向相位調(diào)制：外加電場(chǎng)的方向垂直于光波的傳播方向。E和V的關(guān)系：E=橫向調(diào)制器(4-98)縱向相位調(diào)制：外加電場(chǎng)的方向平行于于光波的傳播方向。E和V的關(guān)系：E=縱向調(diào)制器(4-99)半波電壓Vπ：相位變化π時(shí)所需加的電壓。將Vπ代入（497）:Φ=Φ（0）-πn3γλ0可得:Φ=Φ（0）-ππ(4-100)則：橫向調(diào)制器的半波電壓Vπ=dλ0/γn3L(4-101)縱向調(diào)制器的半波電壓Vπ=λ0/γn3(4-102)19.何謂相位調(diào)制器的半波電壓？推導(dǎo)橫向相位調(diào)制器的半波電壓的表達(dá)公式？半波電壓Vπ：它定義為:相位變化π時(shí)所需加的電壓。推導(dǎo)橫向相位調(diào)制器的半波電壓表達(dá)公式：Vπ=dλ0/γn3L橫向相位調(diào)制器的相位變化表達(dá)式為：Φ=Φ（0）-πn3γλ0依據(jù)定義πn3γπλ0=πVπ=dλ03γL縱向相位調(diào)制器的相位變化表達(dá)式為：Φ=Φ（0）-πn3γλ0依據(jù)定義πn3γVπ/λ0=πVπ=λ03γ20.波導(dǎo)型干涉強(qiáng)度調(diào)制器的結(jié)構(gòu)及工作原理？波導(dǎo)型干涉儀強(qiáng)度調(diào)制器如圖所示。V0調(diào)制光輸入光波導(dǎo)型馬赫-澤德干涉儀調(diào)制電極V0調(diào)制光輸入光波導(dǎo)型馬赫-澤德干涉儀調(diào)制電極圖：波導(dǎo)型干涉儀強(qiáng)度調(diào)制器波導(dǎo)型馬赫-澤德（）干涉儀強(qiáng)度調(diào)制器應(yīng)用了兩個(gè)Y形分支作為分波器及合波器。由輸入光纖送來(lái)的輸入光強(qiáng)度為，在輸入Y分支按1：1的比例分成兩束光信號(hào),通過干涉儀的兩臂，并在一個(gè)臂上進(jìn)行相位調(diào)制，兩臂的輸出強(qiáng)度各為2，但兩束光信號(hào)產(chǎn)生了相位差,其大小為Φ，則調(diào)制器輸出端的光強(qiáng)為:=2(Φ/2)(4-103)傳輸系數(shù)為:τ=/2(Φ/2)(4-104)設(shè)兩臂的相位各為Φ1，Φ2，由于臂1中有相位調(diào)制，故Φ1=Φ1（0）－πV/Vπ(4-105)Φ1（0）是未加調(diào)制電壓時(shí)的相位。那末,兩臂的相位差為:Φ=Φ1－Φ2=Φ（0）－πV/Vπ(4-106)第一項(xiàng)Φ（0）=Φ1（0）－Φ2是未加電壓時(shí)兩臂的相位差，為常數(shù)。第二項(xiàng)由調(diào)制電壓引起，因而Φ正比于電壓V。傳輸系數(shù)為：τ（V）=2[Φ（0）/2－πV/2Vπ](4-107)該調(diào)制器可作線性調(diào)制器。此時(shí)需使Φ（0）=π/2，因而未加調(diào)制信號(hào)時(shí)τ（V）2（π/4）=1/2(4-108)以便使其工作于τ（V）—V曲線的線性段的中點(diǎn)。由圖可知:改變V,可使調(diào)制器的傳輸系數(shù)在1，0之間轉(zhuǎn)換，構(gòu)成光開關(guān)，或稱開關(guān)鍵調(diào)制器。21.體偏振型強(qiáng)度調(diào)制器的結(jié)構(gòu)及工作原理？體偏振型強(qiáng)度調(diào)制器的構(gòu)成如圖所示。它是在兩個(gè)正交的偏振器之間加一個(gè)電控的相位延遲器而成。延遲器的主軸及兩偏振器成45o角放置。45o45o主軸偏振方向45o45o主軸偏振方向圖4-45偏振型強(qiáng)度調(diào)制器相位延制器的工作原理:相位延遲器由各向異性介質(zhì)構(gòu)成，其快慢軸上的折射率不同，各為n1,n2；電光系數(shù)不同，各為γ1，γ2。在外加電場(chǎng)的作用下兩方向的折射率各為：n1（E）=n1－γ1n132(4-109a)n2（E）=n2－γ2n232(4-109b)在傳輸L的長(zhǎng)度之后，快慢軸方向兩個(gè)正交模的相位延遲量(差)為：Φ=[n1（E）－n2（E）]k0L=[n1-γ1n132-n2+γ2n232]k0L=（n1－n2）k0L－（γ1n13－γ2n23）k0L2(4-110)半波電壓：因?yàn)镋=，依據(jù)半波電壓定義，則（γ1n13－γ2n23）k0L2=π又E=Vπ（γ1n13－γ2n23）LVπ=λ0Vπ=dλ0/（γ1n13－γ2n23）L(4-111)令Φ（0）=k0（n1－n2）L式(4-110)可寫成Φ=Φ（0）－πV/Vπ(4-112)可見上述結(jié)構(gòu)是一個(gè)延遲量及外加電壓成正比的動(dòng)態(tài)相位延遲器。將上述延遲器如圖4-45那樣置于兩偏振器之間就構(gòu)成強(qiáng)度調(diào)制器。設(shè)輸入光強(qiáng)為，它將平分到及之成45°角的延遲器快慢軸方向。通過延遲器后這兩部分光場(chǎng)的相位差為Φ，如式(4-112)。因此，通過第二偏振器后其輸出光強(qiáng)為：I=2(Φ/2)(4-113)傳輸系數(shù)為τ（V）==2（Φ/2）=2[Φ（0）/2－πV/2Vπ](4-114)當(dāng)改變V時(shí),傳輸系數(shù)在0，1之間變化。如選擇Φ（0）=π/2，則τ（0）=0.5，在曲線線性段的中點(diǎn)。再使V<<Vπ，則τ（V）=2[π/4－πV/2Vπ]≈1/2-πV/2Vπ可見，τ（V）是V的線性函數(shù)，構(gòu)成線性調(diào)制器。22.偏振限制器結(jié)構(gòu)及工作原理？結(jié)構(gòu)如圖4-53所示。它由兩個(gè)相位波片1和2構(gòu)成。1是λ/4波片，2是λ/2波片。兩波片皆可繞軸旋轉(zhuǎn)，即主軸方向是可變的。通過變化波片主軸的方向可達(dá)到改變光的偏振態(tài)的目的。C2（2（λ/2）B1（λ/4））1（λ/4））A光主軸方向ｘyy＇y＇y＇光主軸方向ｘyαα＇αα＇x＇x＇x＇圖4-53偏振限制器原理工作原理：假如在A點(diǎn)輸入一個(gè)隨意的橢圓偏振光，要求在C點(diǎn)輸出y＇方向的線偏振光。λ/4波片會(huì)使通過他的偏振光產(chǎn)生π/2的相位延遲量，它的作用是改變光主軸到合適的方向，使隨意的橢圓偏振光變?yōu)榫€偏振光。而λ/2波片，有π的延遲量，它的作用是改變光主軸的方向，將隨意方向的線偏振光變到指定方向。如圖所示，在輸入點(diǎn)A，在x＇o＇y＇坐標(biāo)系中，橢圓偏振光的方位角為α，而在坐標(biāo)系中，橢圓偏振光的方位角為α=0，為一正橢圓。通過λ/4波片后，變成了一束振動(dòng)方向及x＇軸成α＇角的線偏振光，再經(jīng)過λ/2波片，線偏振光的振動(dòng)方向及y＇軸一樣，實(shí)現(xiàn)了偏振方向的限制。23.繪圖說明光隔離器的結(jié)構(gòu)及工作原理？光隔離器的結(jié)構(gòu)如圖4-56所示。它由兩個(gè)線偏振器中間夾一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器而