电磁场课件第三章光波导.pptx

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光波导是一个统称,光导纤维(光纤)是目前在信息技术中应用最广泛的导波机构。
光波导属于介质波导,利用两种介质边界条件导引光波的传输。
光纤与一般微波段使用的介质波导相比,其工作频率要高得多(光波长为微米级),横截面的尺寸也小得多,所以称其为光导纤维,简称为光纤。
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一光纤的结构型式及导光机理
二单模光纤的标量近似分析
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光纤的结构
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多芯光缆
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光纤结构参数
几何参数:芯线的半径,包层的半径
介质参数:芯线折射率n1,包层的折射率n2
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2全反射与光纤导光机理
光波作为一种电磁波波长非常短,在空间传播可以用直线来描述。
在界面上反射折射可以用光线满足反射、折射定律来描述。
芯线和包层折射率满足条件,光线就会以全反射的形式在光纤中传播。
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3描述光纤的特性参量
描述光纤的基本参数除了光纤的几何参数和介质参数外,还有光波波长λg、光纤芯与包层的相对折射率差Δ、折射率分布因子g以及数值孔径NA等为了描述光纤特性定义的特性参数。
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相对折射率差Δ
光纤芯与包层相对折射率差Δ定义为下式;
Δ越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量却越小。
它反映了包层与光纤芯折射率的接近程度。当Δ~0时,称此光纤为弱传导光纤。
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阶跃型光纤
抛物型光纤
渐变型光纤
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数值孔径NA
光纤的数值孔径NA是描述光纤收集光能力的一个参数。
从几何光学的关系看,并不是所有的入射到光纤端面上的光都能进入光纤内部进行传播,都能从光纤入射端进去从出射端出来,而只有角度小于某一个角度θ的光线,才能在光纤内部传播。
这一角度的正弦值定义为光纤数值孔径。
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