光导纤维传输原理.ppt

第二章光导纤维的传输原理2阶跃光纤SIF-Step-IndexFiberA:由于光纤的低损耗及造价低引起了通讯革命C:拉丝的过程控制的很好,纤芯和包层的直径非常均匀D:光纤的均匀性非常好,在大多数情况下,我们可以认为光纤是完美的圆柱状光波导。E:我们假定包层是无限大的,这样光纤的结构参数归纳为3个:纤芯半径a,纤芯和包层的折射率ncorecladdingF:在加上光场的波失,这些参数就决定了光在光纤中的传播MMF:(阶跃多模光纤)2a=50m,2b=125m第二章光导纤维的传输原理RayPictureofOpticalFibers()A:NumericalAperture:反映了光纤搜集射线的能力B:C:实际光纤中传输模型比较复杂,按上式确定的NA必有差异,数值孔径往往由测试值确定**2 ’sequations麦克斯韦方程给出了电场和磁场之间的关系。在线性的、各相同性的电介质中,没有电流和自由电荷,麦克斯韦方程式可以表示为如下形式:参数ε是介质的电容率(或称介电常数),,满足边界条件的场的解。(纵向分量法)2求解EZ,HZ的标量H方程3根据各场分量之间的关系进行求解1求解EZ,HZ的标量H方程ET、HT二维矢量二维Laplace算子纵向分量EZ、HZ的方程是标量H方程,,这样的波类似于一个横电场波(TEM波)。1 弱导条件2 弱导条件下光纤中的场的特点①由于电磁场是与波矢量垂直的,因而光纤轴近于垂直。其轴向分量EZ、HZ极小,横向场ET、HT占优势。②边界的存在只是构成内部全反射,并不影响场的偏振态,因而场的横向分量是线偏振的。③弱场条件下,横向电场ET和横向磁场HT都满足标量波动方程。④各分量在波导边界上连续。(一)ZXYEy选择电场的偏振方向沿y轴方向在圆柱坐标系中展开分离变量Ey满足标量Helmhotz方程:(二)A:Z(Z)导波沿Z方向呈行波状态,相位常数,B:Ey沿圆周方向应是以2为周期的函数,