梯度折射率光纤光路追迹.doc

,各种光学元件所用的材料都是均质的,每个元件内部各处的折射率为常数。在光学系统的设计中主要通过透镜的形状、厚度来成像,并利用各种透镜的组合来优化光学性能。梯度折射率材料则是一种非均质材料,它的组分和结构在材料内部按一定规律连续变化,从而使折射率也相应地呈连续变化。它也可简称为梯折材料。它主要依靠介质折射率的非均匀性实现各种光学功能,由它制成的光学元件具有显著的特点。如梯度折射率透镜体积小,数值孔径大,焦距短,端面为平面,消像差性好。组成光学系统可大大减少组件总数和非球面组件数,因而简化结构。梯度折射率光纤可以自聚焦,能提高藕合效率。梯度折射率微型光学元件是集成光学和光计算机的主要组件。因此,它在光学系统中有着良好的应用前景。本课题主要研究光在梯度折射率光纤中的传播轨迹。,是依照光的全反射的原理制造的。光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介,是一条以玻璃或塑胶纤维作为让讯息通过的传输媒介。光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层,并将射入纤芯的光信号,经包层界面反射,使光信号在纤芯中传播前进的媒体。一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。光纤有两项主要特性:即损耗和色散。光纤每单位长度的损耗或者衰减(dB/km),关系到光纤通信系统传输距离的长短和中继站间隔的距离的选择。光纤的色散反应时延畸变或脉冲展宽,对于数字信号传输尤为重要。每单位长度的脉冲展宽(ns/km),影响到一定传输距离和信息传输容量。,里面掺极微量的其他材料,例如二氧化锗、五氧化二磷等。掺杂的作用是提高材料的光折射率。纤芯直径约5~~75μm。光纤外面有包层,包层有一层、二层(内包层、外包层)或多层(称为多层结构),但是总直径在100~200μm上下。包层的材料一般用纯二氧化硅,也有掺极微量的三氧化二硼,最新的方法是掺微量的***,就是在纯二氧化硅里掺极少量的四***化硅。掺杂的作用是降低材料的光折射率。这样,光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。两者席位的区别,保证光主要限制在纤芯里进行传输。包层外面还要涂一种涂料,可用硅铜或丙烯酸盐。涂料的作用是保护光纤不受外来的损害,增加光纤的机械强度。光纤的最外层是套层,它是一种塑料管,也是起保护作用的,不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。,种类不断增多,而且千变万化。近年来用于传感器的特殊光纤发展尤迅速。目前一般分类方法如下:1(按传输模分:(1)单模光纤。单模光纤纤芯直径仅几个厘米,加包层和涂敷层后也仅几十个微米到125微米。纤芯直径接近波长。单模光纤采用窄芯线,使用激光作为发光源,所以其地散极小;另外激光是发一个方向射入光纤,而且仅有一束,使用其信号比较强,可以应用于高速度、长距离的应用领域中,便也合得它的成本相对更高。(2)多模光纤。多模光纤纤芯直径有50微米,加包层和涂敷层有50微米。纤芯直径远远大于波长。多模光纤广泛地应用于短距离或相对速度更低一些的领域中,它采用LED作为光源,使用宽芯线,所以其散较大;在加上整个光纤内有以多个角度射入的光,所以其信号