《光纖傳輸基本理論》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 ??? 00 ,0 k????????????????????????00000000020EHHEEnH??????? ? 0020 ????? EnE??0E? ? 22 n??? ?? 上述程函數(shù)方程，當(dāng)已知折射率分布，就可以得到光程函數(shù) ，并進(jìn)而可由下式確定等相位面 于是就確定了光線軌跡，因?yàn)楣饩€定義為等相位面的法線方向。 需要注意的是，幾何光學(xué)理論物理概念清晰，易于理解，但僅僅是波動(dòng)理論的零波長(zhǎng)近似，其結(jié)果僅適用于多模光纖，不適合單模光纖。 01kn??? 程函方程與射線方程 從亥姆霍茲還可以導(dǎo)出幾何光學(xué)理論的基本方程－ 程函方程和射線方程 , 它描述光線在任意光纖波導(dǎo) 中傳播的光線軌跡 。而使某一導(dǎo)模截止的頻率值，稱為導(dǎo)模的“截止條件”。光纖的很多特性與之都有關(guān)。 zyx EEE , zyx HHH ,? C) 橫向傳播常數(shù) 橫向傳播常數(shù)即波矢 K的橫向分量 這里， j取 1和 2分別對(duì)應(yīng)于纖芯和包層。 (4)混雜模 (HE或 EH):Ez≠0, Hz≠0。 但實(shí)際上這并不必要。 c) 模式具有確定的相速群速和橫場(chǎng)分布 . d) 模式是波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固有電磁共振屬性的表征。顯然，它也是一個(gè)典型的本征方程 。其特征是：場(chǎng)分布沿軸向的變化只體現(xiàn)在相位上，場(chǎng)強(qiáng)度不隨軸向傳播距離而變化 (假設(shè)光纖中無(wú)模式耦合，也不存在損耗與增益 )。 ? 空間坐標(biāo)縱、橫分離： 波導(dǎo)場(chǎng)方程 亥姆霍茲方程有一個(gè)重要的特征： 拉普拉斯算符 作用在函數(shù) 上的結(jié)果等于該函數(shù) 與一常數(shù) 的乘積。矢量波動(dòng)方程化簡(jiǎn)為下述 標(biāo)量波動(dòng)方程 H?? ? ? ?22222 ????????????? ??? t HHH ??? ????4104 ?? 0???? ?32222222????????????????tHHtEE????????光纖中的一般問(wèn)題均可用標(biāo)量波動(dòng)方程解決。求解的基本思路，利用 分離變量法 進(jìn)行電、磁矢量分離和時(shí)、空坐標(biāo)的分離。 b.) 未作任何前提近似 ， 因此適用于各種折射率分布的單模光纖和多模光纖 。 因此 ， 可以用幾何光學(xué)的方法來(lái)分析 光線的入射 、 傳播 (軌跡 )， 以及時(shí)延 (色散 )和光強(qiáng)分布 等特性 。 我們知道光有波粒二重性，就是說(shuō)即可以將其看成光波，也可以將其看成是由光子組成的粒子流。 二、光纖傳輸基本理論 （ 1） 幾何光學(xué)射線法 當(dāng)光線芯徑遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng) 時(shí) ， 可近似認(rèn)為 ,從而將光波近似看成由一根光線所構(gòu)成 。 0? 00 ??（ 2） 波動(dòng)理論法 這是一種嚴(yán)格的分析方法 ， 嚴(yán)格性在于： a.) 從光波的本質(zhì)特性－電磁波出發(fā) ， 通過(guò)求解電磁波所遵從的麥克斯韋方程 ， 導(dǎo)出電磁場(chǎng)的場(chǎng)分布 ， 具有理論上的嚴(yán)謹(jǐn)性 。 基本理論涉及內(nèi)容 ? 光纖模式的激勵(lì) (或光的入射 ) ? 光纖中的模式分布 (或光纖傳播軌跡 ) ? 模式的傳播速度 (或光線的時(shí)延 ) ? 模式沿光纖橫截面場(chǎng)分布； ? 光信號(hào)的傳輸損耗； ? 光信號(hào)的畸變； ? 模式的偏振特性； ? 模式的耦合； 麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程 ? 光纖是一種介質(zhì)光波導(dǎo)，這種波導(dǎo)有如下特點(diǎn)： a). 無(wú)傳導(dǎo)電流； b). 無(wú)自由電荷；
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