ch2-1光线分析10 (2)

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1、第二章光纤的结构和导波特性哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-0-02.1光纤波导的射线分析光线方程，阶跃光纤，渐变光纤2.2阶跃光纤的模式理论光纤基本电磁方程，阶跃光纤的导波方程，阶跃光纤光场，阶跃光纤电磁模式，单模光纤2.3双折射与偏振特性双折射光纤参数，线双折射，园双折射2.4光纤色散特性色散与脉冲展宽，材料色散，波导色散，色散工程，高阶色散，偏振色散2.5光纤损耗损耗系数，损耗机理2.6光纤非线性非线性折射率、自相位调制、受激非弹性散射、参量过程与四波混频2.7光纤与光缆光纤结构，光纤类

2、型，光缆基本要求，光缆结构和类型，光缆特性哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤导波特性2010.02Gtx2.1-12.1阶跃光纤的基本结构和光线光学分析光纤的三种基本类型：(a)突变型多模光纤(b)渐变型多模光纤c）单模光纤2,1,1光纤类型2.1阶跃光纤的基本结构和光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤的几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2.1-2基本出发点：---Maxwell方程2.1.2光纤理论研究方法理论分析思路2.1阶跃光纤

3、光线分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤分析2010.02Gtx2.1-3几何光学方法几何光学射线方程光线分类（光线轨迹）子午光线：限制在子午平面内传播的光线与光轴相交倾斜光线：轨迹曲线不限制在一个平面内不过光轴2.1阶跃光纤光线分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2.1-42.1.3阶跃光纤的几何光学分析光线轨迹特点：入射光线、反

4、射光线、分界面的法线均在子午面内。形成限制在子午平面内传播的锯齿形折线。光纤端面投影线是过园心交于纤壁的直线。折射率分布图子午光线的传播【子午光线的传播】2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-5数值孔径:定义光纤数值孔径NA为入射媒质折射率与最大入射角的正弦值之积单位光线长度上的光程长度单位光纤长度上的光全反射次数在光纤内璧上形成全反射的临界角相对于全反射临界角的入射临界角2.1阶跃光纤光线光

5、学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-6【斜光线的传播】全反射条件：数值孔径：单位光纤长度上的光程长度单位光纤长度上的光全反射次数图：斜光线的全反射光路2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-7【光纤弯曲分析】结论：光纤弯曲时入射端面上各点的孔径角不同，沿光纤弯曲方向由大减

6、小！弯曲将导致光纤透射率的明显变化，当Ｒ/a<50时，光纤透射率明显减小！2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,【光纤端面倾斜】哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-8端面倾斜角端面入射角端面折射角在上倾斜面在下倾斜面，接收光的范围增加了2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-9【光纤的锥形】反

7、射次数m增加导致反射角减小，全反射条件破坏，临界条件为：反射次数m增加导致反射角减小，全反射条件破坏，临界条件为：2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,哈尔滨工业大学物理系光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-10【结论】：锥形光纤可以改变孔径角，从而可以用于光纤耦合入射端孔径角与出射端孔径角关系为2.1阶跃光纤光线光学分析：光纤类型，光纤基本分析方法，阶跃光纤几何光学分析,变折射率光纤的光线理论,2.1.4变折射率光纤的光线理论哈尔滨工业大学物理系

8、光通信原理与技术第二章光纤光学2010.02Gtx2-1-112.1光纤与光缆：光纤结构，光纤类型，光缆基本要求，光缆结构和类型，光缆特性渐变折射率分布：光线轨迹:限制在子午平面内传播的周期曲线。轨迹曲线在光纤端面投影线仍是过园心的直