光纖傳感技術(shù)光學(xué)工程,李子忠-文庫(kù)吧
2025-08-27 20:35 本頁(yè)面
【正文】 ? 根據(jù)電介質(zhì)中電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程 ,考慮到光纖圓柱波導(dǎo)和纖芯 包層界面處的幾何邊界條件時(shí) ,則只存在波動(dòng)方程的特定 (離散 )的解。不同的允許存在的解代表許多離散的沿波導(dǎo)軸傳播的波。每一個(gè)允許傳播的波稱(chēng)為模式。每個(gè)波具有不同的離散的振幅和速度。采用 “ V值 ” 表述光在階躍型折射率光纖中的傳播特性 : ? 式中 ,a為纖芯半徑 ,λ 0為入射光在真空中的波長(zhǎng) (真空中的光波長(zhǎng)近似等于光在空氣中的波長(zhǎng) )。光纖 V值越大 ,則光纖所能擁有的 ,即允許傳輸?shù)哪Ｊ?(不同的離散波 )數(shù)越多。當(dāng) V值低于 ,只允許一個(gè)波或模式在光纖中傳輸。即圓柱波導(dǎo)的 “ 單模條件 ” 是 ： ? 在光導(dǎo)纖維中傳播模式很多對(duì)信息傳輸是不利的。因?yàn)橥还庑盘?hào)采取很多模式傳播 ,就會(huì)使這一光信號(hào)分為不同時(shí)間到達(dá)接收端的多個(gè)小信號(hào),從而導(dǎo)致合成信號(hào)的畸變。在信息傳輸中一般希望模式數(shù)量越少越好。希望 V小 ,纖芯直徑 d=2a不能太大 ,一般為幾個(gè)微米 ,不能超過(guò)幾十微米。 ? 另外 ,n1與 n2之差很小 (例如 ,一般纖芯折射率 n1可能是 ,而包層折射率n2可能是 )。一般要求 n2與 n1之差不大于 %~%。 ? 3. 傳播損耗 ? 光從光纖一端射入，從光纖另一端射出，光強(qiáng)發(fā)生衰減，單位長(zhǎng)度傳輸線的損耗即損耗系數(shù)定義為 : ? 式中 L－光線長(zhǎng)度 ? Pi、 Po－分別為光纖輸入輸出功率 ? 光纖傳播損耗分類(lèi)： ? 吸收損耗： 與組成光纖的材料的電子受激躍遷和分子共振有關(guān)。 ? 散射損耗： 由于材料密度的微觀變化，成分起伏，以及在制造光纖過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷引起的。 ? 輻射損耗： 當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生輻射損耗。 ? ? 材料色散：材料的折射率隨光波長(zhǎng)的變化而變化，使光信號(hào)中各波長(zhǎng)分量的光的群速度不同而引起的色散。 ? 波導(dǎo)色散：由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不同，某一波導(dǎo)模式的傳播常數(shù)隨著信號(hào)角頻率變化而引起色散。 ? 多模色散： 在多模光纖中，由于各個(gè)模式在同一角頻率下的傳播常數(shù)不同、群速度不同而產(chǎn)生的色散。 光纖的分類(lèi) ? 三、傳輸光的調(diào)制技術(shù) ? 強(qiáng)度調(diào)制 ? 相位調(diào)制
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