光電子技術(shù)第四章(文件)
【正文】 的射線分析 ? 式中： g是折射率變化的參數(shù)； a是纖芯半徑； r是光纖中任意一點(diǎn)到軸心的距離。最大時(shí)延差的大小，對(duì)信號(hào)光線在光纖中的傳播特性影響很大，它產(chǎn)生了色散現(xiàn)象。定義 為數(shù)值孔徑，當(dāng) n1≈n 2 時(shí)，可化簡為 ? NA的大小表示了光纖收集光線的能力。 MON1n光纖中的子午射線子午 線與 子午面 二 .階躍型光纖的射線分析 光線在光纖中的傳播特性不僅與 n n2有關(guān)，還與相對(duì)折射率差△有密切關(guān)系 。為了以射線方法分析光在光纖中的傳播特性，要求光纖的線徑a遠(yuǎn)大于波長，即 aλ 。除了以上兩大類，根據(jù)實(shí)際需要，還出現(xiàn)了其他形式的折射率分布。光纖的基本結(jié)構(gòu)如下圖： 一 .概述 光纖一般由三部分組成，最里面的部分是纖芯，折射率為 n1；纖芯之外包有折射率為 n2(n1)的介質(zhì)包層，其功能是對(duì)纖芯起保護(hù)作用，包括增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，避免纖芯接觸到污染物質(zhì)，以及減少纖芯表面上由于過大的不連續(xù)性 (即界面兩邊的折射率差別過大 )而引起的散射損耗等；包層之外通常還有一層彈性耐磨塑料材料，它進(jìn)一步增加了光纖的強(qiáng)度，并能在機(jī)械上隔離或緩和幾何形狀的微小不均勻性、畸變或鄰近表面的粗糙度對(duì)光纖的影響，以避免可能產(chǎn)生的隨機(jī)微彎而引起的散射損耗。 32 nn ?039。12 ???ic nn???0a r c t a nc os)(s ina r c t a n 22212322213239。這 時(shí) 光波將被限制在薄膜內(nèi)沿 z軸傳播，與此對(duì)應(yīng)的電磁波稱為導(dǎo)模 ； 2~0?1312 ??? ??ixdO 1n2n3ni? i?z）導(dǎo)模a( 平板波導(dǎo)的模式 ? （ 2）當(dāng) ， 由襯底或包層射入到薄膜內(nèi)的光波在上下界面發(fā)生部分反射，因而將有一部分光波進(jìn)入到包層或襯底中。 )(?n)( ??n0xz??x???x入射光線彎曲光線在非均勻介質(zhì)中的 古斯－漢欣位移 光從折射率 為 的媒質(zhì)入射到折射率為 的媒質(zhì)（ ），且入射角大于臨界角時(shí)，雖然是發(fā)生全反射，但光能量實(shí)際上是 在 進(jìn)入了第二媒質(zhì)之后才返回第一媒質(zhì) 中 。 概論 ? 和平面波一樣，光線在兩種介質(zhì)分界面上的傳播服從反射定律和折射定律。第四章 光輻射在介質(zhì)波導(dǎo)上的傳播 ? 41 光在介質(zhì)分界面上的反射與折射 ? 42 介質(zhì)平板光波導(dǎo)的射線分析方法 ? 45 光纖中的射線分析 ? 46 光纖中的電磁波模式理論 ? 47 光纖的損耗與色散 光在介質(zhì)分界面上的反射與折射 ? 概論 ? 菲涅爾公式 ? 全反射的相移 ? 在非均勻介質(zhì)光線的彎曲 ? 古斯－漢欣位移 概論 ? 射線光學(xué)用光射線 (簡稱光線 )描述光的傳播，根據(jù)波動(dòng)理論，光線就是光波能量的傳播路線，它的方向就是能流密度矢量，即坡印廷矢量 S=E H的方向，其中 E和 H分別為電場與磁場的振幅矢量。 ? 在均勻介質(zhì)中，光線沿直線傳播，而在非均勻介質(zhì)中，光線沿曲線傳播。 菲涅爾公式 ? 首先先了解 一 下光的反射與折射示意圖： 菲涅爾公式 iEi? r?t?1n2n21 nn?xyrHrEtEtHziEi? r?t?1n2n21 nn?xyrHrEtEtHziH iH入射光線 入射光線反射光線反射光線折射光線 折射光線波（ TEa ) 波（ TMb ) 菲涅爾公式 TE波 的 反射系數(shù)： T
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