2渐交型折射率光纤的导光原理 ◇渐变折射率光纤可以降低模间色散,如图3 2-2所示 ☆选择合适的折射率分布就有可能使所有光 线同时到达光纤输出端。 图3-2-2梯度折射率光纤中光线的传播情况
2 ❖渐变折射率光纤可以降低模间色散，如图3- 2-2所示 ❖选择合适的折射率分布就有可能使所有光 线同时到达光纤输出端
对折射准数差△和数值孔名M 令相对折射指数差△和数值孔径NA是描述 光纤性能的两个重要参数。 1相对折射指数△ ☆光纤纤芯的折射率和包层的折射率的相 差程度可以用相对折射指数差Δ来表示 ◆相对折射指数△很小的光纤称为弱导波 光纤
❖相对折射指数差Δ和数值孔径NA是描述 光纤性能的两个重要参数。 1相对折射指数Δ ❖光纤纤芯的折射率和包层的折射率的相 差程度可以用相对折射指数差Δ来表示 ❖相对折射指数Δ很小的光纤称为弱导波 光纤
2数值孔径NA ◇表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光 纤的数值孔径,用NA表示 冷数值孔径越大表示光纤捕提射线的能力就越强 由于弱导波光纤的相对折射指数差△很小,因此 其数值孔径也不大 令对于阶跃型光纤,数值孔径为常数 对于渐变型光纤,由于纤芯中各处的折射率是 不同的因此各点的数值孔径也不相同。我们把射 入点r处的数值孔径称为渐变型光纤的本地数值孔 径用NA(r)表示
2数值孔径NA ❖表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光 纤的数值孔径，用NA表示。 ❖数值孔径越大表示光纤捕捉射线的能力就越强。 由于弱导波光纤的相对折射指数差Δ很小，因此 其数值孔径也不大。 ❖对于阶跃型光纤，数值孔径为常数 ❖对于渐变型光纤，由于纤芯中各处的折射率是 不同的因此各点的数值孔径也不相同。我们把射 入点r处的数值孔径称为渐变型光纤的本地数值孔 径用NA(r)表示
3.4阶跃型光纤的波动光学理论 1光纤传输光波的波动方程 光纤材料是各向同性介质,光波在光纤中 的传输满足麦克斯韦方程组。在无源空间电 场强度E和磁场强度H满足亥姆霍兹方程: V E+kn E=0 tHAnH=o ☆直接求出亥姆霍兹方程的矢量能十分繁琐 得到的解也较为复杂,所以一般采用标量近 似解法
3.4阶跃型光纤的波动光学理论 1光纤传输光波的波动方程 ❖光纤材料是各向同性介质，光波在光纤中 的传输满足麦克斯韦方程组。在无源空间电 场强度E和磁场强度H满足亥姆霍兹方程： ❖直接求出亥姆霍兹方程的矢量能十分繁琐， 得到的解也较为复杂，所以一般采用标量近 似解法
2标量近似解法 令通信光纤中的纤芯和包层折射率差很小,光纤 中的光线几乎与光纤轴平行。这种波非常接近 TEM波,其电磁场的轴向分量E2和H非常小, 而横向分量E和H很强。 令设横向电场沿y轴偏振,横向场即是F,则它 满足下面的标量波动方程: V E,+konE=0 令求解式(3-4-6),满足芯包界面边界条件,即是 光纤的标量解
2标量近似解法 ❖通信光纤中的纤芯和包层折射率差很小，光纤 中的光线几乎与光纤轴平行。这种波非常接近 TEM波，其电磁场的轴向分量Ez和Hz非常小， 而横向分量Et和Ht很强。 ❖设横向电场沿y轴偏振，横向场即是Ey，则它 满足下面的标量波动方程： ❖求解式(3-4-6)，满足芯包界面边界条件，即是 光纤的标量解