第2章 光纤与导光原理教案

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1、天津理工大学中环信息学院教案纸题目：第2章光纤与导光原理（1）讲授内容提要：§2.1光的基本性质一、光的电磁理论二、光的基本性质三、光的传播原理教学目的：1、了解光的电磁理论2、掌握光的基本性质3、掌握光传播过程的基本现象教学重点：1、光的基本性质2、光的传输原理教学难点：1、F-P干涉仪2、光的传播原理采用教具和教学手段：PPT课件与板书结合授课时间：年月日授课地点：1教学楼416教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。13天津理工大学中环信息学院教案纸§2.1光的基本性质一、光的电磁理论P8-101、光是物质

2、无线电波、光、射线--------频率f（波长λ）不同（利用无线电波频谱图进行说明，讲清光纤通信所用波长范围）2、基本参数波长λ、频率f（ν）、波(光)速c、能量（光强I）C=λ.f3、波动方程：E=E0cos(ωt±kZ+Φ)时域：随t作正弦规律变化空间域：X、Y、Z、K（波矢量）二、光的基本性质1、光是横波（定义：横波、纵波----振动方向、传播方向）2、E、H的相位关系-----同相3、E、H的幅值关系-----成正比4、光速------（真空、空气、介质中的传播速度不同）5、光强I=P10（2-1-25）三、光的传播原理1、光的反射与折

3、射反射：入射角=反射角法线折射：sinθi/sinθt=v1/v2=常数13注：反射、折射----光的可逆性2、全反射TIR(TotalInternalReflection)材料的折射率n，比较θi与θt的大小，只有θt＞θi（即n2＜n1）才可能全反射。（提出临界角的概念）临界角是哪个角（入射、反射、折射）什么时候的入射角？3、折射率与Snell定律折射率n：sinθi/sinθt=v1/v2v1用真空中的c,即sinθi/sinθt=v1/v2=c/v=n（该材料的折射率）n＞1Snell定律：即sinθi/sinθt=v1/v2=（c/v

4、2）/(c/v1)=n2/n1---Snell定律4临界角θc由sinθi/sinθt=n2/n1θt=900时，θi=θc则θc=sin-1(n2/n1)13天津理工大学中环信息学院教案纸题目：第2章光纤与导光原理（2）讲授内容提要：§2.1光的基本性质四、光的相干性五、光的偏振六、光的吸收、色散、散射教学目的：1、了解光矢量的概念，相干波的条件2、掌握F-P干涉仪的结构和原理3、掌握自然光的启偏和检偏方法4、掌握光的吸收和散射的定量计算教学重点：1、F-P干涉仪的结构和原理2、光的吸收和散射的定量计算教学难点：光纤的损耗及色散采用教具和教学

5、手段：课件与板书结合授课时间：年月日授课地点：1教学楼416教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。13天津理工大学中环信息学院教案纸四、光的相干性1、光矢量感光、生理作用-------E---光矢量（H隐含）2、光的相干性相干波：频率相同、振动方向相同、相位相同（或保持一个固定值）干涉：相长干涉（同相位）相消干涉（反向）3、F-P干涉仪的结构和原理结构：性能参数五、光的偏振1、自然光与偏振光线偏振偏振面自然光的表示方法2、启偏检偏偏振片的结构与作用马吕斯定律：I=I0cos2α六、光的吸收、色散、散射1、吸收：

6、布格尔定律：I=I0e-αL吸收系数α传播距离L作业：P512-112、散射n=n(λ)---------正常色散：反常色散133、散射：I=I0e-βL：I=I0e-（α+β）L13天津理工大学中环信息学院教案纸题目：第2章光纤与导光原理（3）讲授内容提要：§2.2光纤的结构和类型教学目的：1、了解信号传输对传输材料的基本要求；2、了解光纤的结构和类型；3、掌握光纤折射率分布对模间色散的影响；4、掌握光纤接收角的计算方法；5、掌握数值孔径、相对折射率差的概念与计算方法。教学重点：1、光纤的结构与类2、光纤结构对传输特性的影响；3、光纤的主要参

7、数，数值孔径、相对折射率差、光纤接收角的计算。教学难点：1、光纤结构及折射率的分布2、光纤接收角的分析计算采用教具和教学手段：板书与PPT结合，科普视频（光纤通信）授课时间：年月日授课地点：1教学楼416教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。13天津理工大学中环信息学院教案纸§2.2光纤的结构和类型一、信号传输对光纤的要求1、对传输光纤的要求传输衰减小、波形失真小、抗干扰能力强、传输容量大2、目前的常用传输介质电线电缆光纤光缆空中电磁波Fiber是最好的传输材料二、光纤的结构和类型1、结构纤芯-------光路

8、包层-------反射面涂覆层-------保护光纤导光过程，纤芯、包层作用示意图P53光源位置n0（Φ）、入射角n1（θi）、反射角n1（θr）折射