光纤通信原理与系统第三章光纤的基本特性和传输特性习题答案
本文主要针对光纤通信原理与系统第三章的习题进行解答，帮助读者掌握光纤的基本特性和传输特性，以及相关的计算方法和公式。
1. 填空题
(1) 通信用的光纤绝大多数用石英玻璃制成，折射率高的中心部分叫芯，折射率稍低的外层称为包层。
(2) 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为数值孔径，用NA表示。
(3) 光纤中传播的光波是一种横电磁波，其振动方向垂直于传播方向。
(4) 光纤中传播的光波模式数目取决于光源的发射角度、光纤的折射率分布和芯径大小。
(5) 光纤中传播的光波在芯和包层之间发生反射时，必须满足全反射条件，即入射角大于或等于临界角。
2. 选择题
(1) B。根据斯涅耳定律，n1 sinθ1 = n2 sinθ2，当θ2 = 90°时，θ1 = arcsin(n2/n1)，即临界角。
(2) A。根据数值孔径的定义，NA = n1 sinθa = n1√(n12 - n22)，其中θa是接收角。
(3) C。根据单模光纤的条件，V = πd/λ√(n12 - n22) < 2.405，其中d是芯径，λ是波长。
(4) D。根据模场直径的定义，MFD = 2w0 = 2a√(V2/2 - 1)，其中w0是场半径，a是芯半径。
(5) B。根据材料色散系数的定义，S0 = -λ/c ?2n/?λ2，其中λ是波长，c是光速，n是折射率。
3. 计算题
(1) 根据数值孔径的定义，NA = n1√(n12 - n22)，代入数据得NA = 0.22。
(2) 根据全反射条件，θc = arcsin(n2/n1)，代入数据得θc = 16.26°。
(3) 根据斯涅耳定律，n1 sinθ1 = n0 sinθ0，代入数据得θ0 = 9.46°。
(4) 根据接收角的定义，θa = arcsin(NA/n1)，代入数据得θa = 12.7°。
(5) 根据V数的定义，V = πd/λ√(n12 - n22)，代入数据得V = 2.1。