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3/13/2025
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渐变折射率分布光纤〔GIOF〕
折射率分布表达式：
分析方法：几何光学方法分析、波动光学分析方法
3/13/2025
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几何光学方法分析
渐变折射率分布：
光线轨迹: 限制在子午平面内传播的周期曲线。 轨迹曲线在光纤端面投影线仍是过园心的直线，但一般不与纤壁相交。
广义折射定律:
局部数值孔径: 定义局部数值孔径NA(r)为入射点媒质折射率与该点最大入射角的正弦值之积,即
导光条件:
3/13/2025
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一、倾斜光线
射线方程：
轴向分量方程：
角向分量方程：
径向分量方程：
3/13/2025
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园柱坐标系与光线入射条件
y
dr
r0
ds
dz
x
z
r0
3/13/2025
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轴向分量方程：
那么有：
轴向运动：广义折射定理
同一光线： 值相同；不同光线： 值不同！
：第一射线不变量,由光线的入射条件所决定！
3/13/2025
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轴向运动特点
相速: Vp＝ω/β＝c/ 恒为常数
这说明渐变折射率分布光纤(GIOF)中的光线沿z轴传播的相速度恒定不变, 与光线的轴向夹角θz无关,这是一个与均匀折射率分布光纤(SIOF)完全不同的重要特点(SIOF中不同角度的光线轴向速度不同)
GIOF带宽大于SIOF!
3/13/2025
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角向分量方程：
：第二射线不变量
3/13/2025
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角向运动特点
光线的角动量：
恒为常数；
这说明,光线角向运动速度将取决于光线轨迹到纤轴距离r：在最大的r处光线转动最慢;在最小的r处光线转动最快；
对于子午光线，有：
3/13/2025
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