光模式理论简介教学ppt课件

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1、光纤模式理论简介报告人：彭石军时间：2010年4月主要内容1、光纤结构2、模式概念3、光纤内模式传输的理论分析4、结论1、光纤结构图1光纤横截面结构涂覆层包层纤芯图2不同芯径的光纤图3光纤中的光线传输a单模光纤b多模光纤光纤五要素：纤芯/包层折射率、阶跃型/渐变型、纤芯/包层直径、数值孔径以及材料光线在包层和外界环境交界面处有一定的穿透深度，因此，这样的光线可以感知外界环境的变化，从而可以进行传感。主要内容1、光纤结构2、模式概念3、光纤内模式传输的理论分析4、结论2、模式概念1）模式是指满足亥姆霍兹方程的一个特解，并满足波导中心有界、在边界趋于无穷时为零等边界条件。2）一

2、个模式，实际上是正规光波导的光场沿横截面分布的一种场图。3）模式是有序的。因为模式是微分方程的一系列特征解，所以是离散的、可以排序的。排序方法：一种是以特征方程中分离变量的根的序号排列；另一种是以之大小排序，越大序号越小。4）许多个模式的线性组合构成了光波导中总的场分布。因此，一系列模式可以看成一个光波导的场分布的空间谱。5）一个模式在波导中传播最基本的物理量是它的传输常数。图4几种低阶模的场分布主要内容1、光纤结构2、模式概念3、光纤内模式传输的理论分析4、结论3、光纤内模式传输的理论分析基本思路：麦克斯韦方程组柱坐标下亥姆霍兹方程贝塞尔函数及场解边界连续色散方程传

3、输常数回代替换和其中图5贝塞尔函数（a）第一类贝塞尔函数（b）第一类变态贝塞尔函数（c）第二类贝塞尔函数（d）第二类变态贝塞尔函数由边界连续，可推出一般色散方程TE模TM模且满足弱导近似图6传输常数计算图7TE模不同折射率下一阶色散曲线图8EH模不同折射率下一阶色散曲线图9几种低阶模的场分布图10几种线偏模功率分布图11归一化传输常数主要内容1、光纤结构2、模式概念3、光纤内模式传输的理论分析4、结论4、总结1）不要被纸老虎所吓倒，先把握大纲，了解理论的来由。2）对于公式，不要求逐一推导，明白每一个符号的含义即可。只有在特殊要求的情况下，才有必要对相关公式进行推导。3）寻

4、求计算方法时，但求最精不求最快。谢谢！