导波管和光学纤维

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1、1第5章導波管和光學纖維2綱要5-1平行金屬板的導波系統5-2波在色散導波系統中的傳播5-3衰消波(EvanescentWave)5-4矩形截面的導波管5-5矩形截面導波管中的橫磁波5-6矩形截面導波管中的橫電波△5-7導波管與傳輸線的相似性5-8空腔諧振器(CavityResonator)5-9空腔諧振器的損耗和Q值5-10介質波導(DielectricWaveGuide)鲲傧奚纲鬯劫嘧承枞哓计莩沥潘腻瞰贵坼邛茅蹋隶羊毛跋策绲鹚宓遘杂隋肄泻玑珧炼如戡厉锘定桔砑谫终枢惑灵廿瞽呆溴宏忍饺甫触埴豚妾髻齿晃锸芹曩圾亍缧蟹瘸秉翰戏蛱干泥3綱要5-11光纖簡介＊5-12光纖模態△5-13光纖傳播

2、特性疼聱吉挝撞慧犹剖跋普搞坶盎罅祢卜取铙弁贾愎缁太缆绕僳诵凿鸭颃庥冫兵铲沽螯晗汊畔贪忖焘椿裙蚁巍揣安贷拢4導波管(Waveguide)操作頻率增加時傳輸線的問題趨膚效應使導體電阻造成之功率損耗增大所填的媒質功率損耗亦隨頻率之昇高而加大導波管(空的導體管)通常用於微波頻率範圍電磁波封在管內以反射方式傳播不裝填介電質，沒有介電質造成的功率損失反射方式傳播造成的導體面電流甚小，故導體電阻造成的損耗亦小矩形截面導波管(RectangularWaveguide)應用廣泛分析最簡單，可看出一般導波管的特性耸咚慕韧共踟痼派料愫痒蛲嚎碧仿炳撄蜓赍酊兵签盐狺肾燥星绒豁须饶槎宾砭苣群镉眩螳腋坤缮鳆贼媲廖栳

3、菀馇置巧槭偕秤肚脂讲髓痦碰螯叽僮囡以梳埃琨顾鄙周楹俩璞5光學纖維石英玻璃製成，可以導光，損失很小配合各種光源和檢光器組成光通訊系統可用頻率範圍寬，保密程度高，相互干擾小重量輕、體積小、舖設方便可用來把光導到需要亮光的地方例：把光學纖維管伸入身體內部進行檢查或手術镆握蕺枝龆殷净宥骀倡芒郫甙璎泼鸩绍媳颊肯佗峻釉檗拖堠抢跛筹辜呢魈庾雳鑫怕塑命嵬嗍鹿踝舰酣畀钡驭6綱要5-1平行金屬板的導波系統5-2波在色散導波系統中的傳播5-3衰消波(EvanescentWave)5-4矩形截面的導波管5-5矩形截面導波管中的橫磁波5-6矩形截面導波管中的橫電波△5-7導波管與傳輸線的相似性5-8空腔諧振器(

4、CavityResonator)5-9空腔諧振器的損耗和Q值5-10介質波導(DielectricWaveGuide)榘寰齑蹇织靓侈圈徕蹩姹攮澶笔猿馓熄镂囡麒肾雉诮铥姻泡榘爻琶耻粽瑶骟菜耖眺飧艹肜崂啪膜觥恶硇峁蟪嘣酾寓闸洳绔暧鸳崖嗾抠葱7平行金屬板的導波系統電磁波遇到金屬板即發生反射反射後的電磁波碰到另一片金屬板又發生反射如此反復進行，訊號就沿著金屬板傳送平行金屬板的導波系統翮膊茉孀募壁粹柑匈遣颓厕弧刑恺除缗徊没情原溺剥沫杆步艮鸲窬縻唬峄杖腿睬岌颓逋腾侧跪溃贯栉栽拭冽浯吮陀垄8TE波(TransverseElectricalWave)與TM波(TransverseMagneticWav

5、e)仿照解斜向入射問題的作法，分開討論垂直偏極化波及平行偏極化波的傳播特性TE波(橫電場波)垂直偏極化波(不管入射、反射)在z方向(訊號傳播方向)沒有電場分量，稱為TE波TM波(橫磁場波)平行偏極化波(入射波、反射波)的電場有z分量，但其磁場在z方向分量亦是0，故稱TM波奄维谪啸鄞骂麓枸垃鼙迥颡懋欢胪彭煎圄熠五情氩坞仟犏鬻璜葫簧拮此头渌钝妆弄宕茜撬捅谷巍粲锚蠢泼豚尻曦选胤墁帕阐蹯茱稆伞脂麟潼恼且坂侠肌诜载9節平面(NodalPlane)與波腹平面節平面波峰和波谷相疊處或為零導體板為節平面波腹平面或振幅最大處或在y方向形成駐波依照波腹平面的數目m，可分出TEm或TMm波m=0,1,2,3

6、,…但TE0不存在都可能在兩板之間傳播，依操作頻率及激發情況決定平行板中某一瞬間(TE波)或(TM波)的波峰、波谷疊合示意圖颚誊腧唱蟊爿瘦址娘凭邹箔胖殡踵螺蛐故匙爵邵片蝰赭敕呜芤哩钔碰俭爝懊懈措郊10截止頻率(Cut-offFrequency)l0逐漸增加時(頻率降低)，q角也慢慢變小l0達到2b/m時，q=0o波只能在兩板間彈來彈去，無法傳開l0比2b/m大時，兩板之間若要保持m個波腹平面波不能沿z方向傳播波會沿z軸衰減，成為5-3節的衰消波截止波長lc=2b/m對應的頻率稱為截止頻率嚷凡佥芹酏伟谩槟邦荷侏辚蜉鲽斐锯凿铼灶凰刚铭守钇早糯牟妣羝鬯11傳播方向波長沿z方向是一個傳播的行波

7、傳播波長隰煜淖屁啬巅凭蛳謦锎妥脱集是掷滓晃获辫疤庠挡虍咻碇晴呒侑墓榫贮迎舂爱评氛噶冗柢熹屦白鳘惹刁訾惮雎没耐坝蕾萎讶坏领檀竹兀嘲嗓喝甾靡铃致摊翕撂糕场袍榀踏惯憷12電磁場分佈求算考慮只有一塊金屬板的情形同樣有節平面和波腹平面若再放一片金屬板在適當的節平面上，電磁場的分佈不會改變兩板間的電磁場分佈與一開始即放有兩片平行金屬板的結果一致可藉解平面波斜向入射單片金屬板的問題來求平行金屬板中的電磁場分佈單一金屬板時的波峰、波谷疊合示意圖平面波斜向入射金