【正文】 f3dB=440△ Γ(ns)(MHz)56光纖的傳輸損耗是光纖通信系統(tǒng)中一個非常重要的問題，低損耗是實現(xiàn)遠距離光纖通信的前提。光在包層模的速率比纖芯大，故產(chǎn)生時延差使得脈沖展寬。色散引起的脈沖展寬示意圖52光纖中的色散對于單模光纖來說，主要是材料色散和波導色散；而對于多模光纖來說，模式色散占主要地位。也可以從波形在時間上展寬的角度去理解，即光脈沖在通過光纖傳播期間，其波形在時間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象就稱為色散。上述條件下，除 HE11模以外，截止所有其它模式 ,稱為 單模光纖光纖中任意一個模式 傳播條件 為 波動方程分析法波動方程分析法46o 在光纖中，當不能滿足單模傳輸條件（0V）時，將有多個導波同時傳輸，故稱 多模光纖 。若光纖中只傳輸 LP01模時，此光纖為單模光纖。這些不同模式的截止頻率即為不同的 j,m的 μ j,m值。HE11模是任何光纖中都存在，永不截止的模式，稱為基模或主模。 若 V， TE01(TM01)模在光纖中存在 ，反之，就不是導模。 波動方程分析法波動方程分析法37對應一個給定的 ν 值，上式有 m個根，分別為 TEνm 、 TMνm 、 EHνm、 HEνm 模。 它們的表達式為 波動方程分析法波動方程分析法32 為第一類貝塞爾 (Bessel)函數(shù) 為第二類貝塞爾函數(shù)。 對 HZ也可以推導出完全一樣的方程。ε: 介電子數(shù)（電容率）μ ：磁導率 波動方程分析法波動方程分析法26對均勻光波導 得均勻波導的波動方程 : 纖芯中 : 包層中 : 即 :纖芯和包層有不同的介電常數(shù) ,但有相同的磁導率 . 將 (1)式同時取旋度 : 亥姆霍茲方程、亥姆霍茲方程 波動方程分析法波動方程分析法27 選用圓柱坐標（ r,?,z)，使 z軸與光纖中心軸線一致，如圖，則電場的 z分量 Ez的波動方程為： 圖 波動方程及其解、波動方程及其解 波動方程分析法波動方程分析法28 為求解上式，采用分離變量法。 波動方程法是基于電磁場理論的。39。n39。θ39。不同入射角相應的光鮮，雖然經(jīng)歷路程不同，但是最終會聚在一點，漸變折射率光纖對光的這種作用也稱為自聚焦。39。纖芯包層 n2n39。39。漸變型光纖的纖芯折射率不是常數(shù)，在中心軸線處最高，然后沿徑向逐漸減小。 幾何光學分析法幾何光學分析法17例 n1＝ 、 n2＝ 值孔徑是多少？最大接收角是多少？解： 數(shù)值孔徑還可以表示成 幾何光學分析法幾何光學分析法18 傳播時延和時延差 光線在纖芯中的傳輸速度。 幾何光學分析法幾何光學分析法15 光源與光纖端面之間存在著空氣縫隙，入射到光纖端面上的光，一部分是不能進入光纖的，而能進入光纖端面內(nèi)的光也不一定能在光纖中傳輸，只有符合特定條件的光才能在光纖中發(fā)生全內(nèi)反射而傳播到遠方。另一類是斜光線，見圖 （ b）。當光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；反之，折射角小于入射角。折射率越高，介質(zhì)材料密度越大，光在其中傳播的速度越慢。 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)8短波長光纖 ~ 短距離 ，小容量長波長光纖 ~ 中長距離，大容量超長波光纖 2um 超長距離， 大容量4. 按傳輸?shù)牟ㄩL來分 5. 按套塑結(jié)構(gòu)來分 松套光纖緊套光纖 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)9光的波粒二象性電磁波 麥克斯韋方程式粒子流 幾何光學（結(jié)論精確，計算復雜抽象）（簡單直觀） 光纖傳輸原理10 幾何光學分析法是用射線光學理論分析光纖中光傳輸特性的方法。（ b）多模均勻光纖 （ c）多模非均勻光纖 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)73. 按光纖的材料來分 這 種光 纖 的 纖 芯和包 層 是由 SiO2摻 有適當?shù)?雜質(zhì) 制成。因此，它適用于大容量、長距離的光纖通信。根據(jù)光纖中傳輸模式的數(shù)量，可分為 單模光纖 和 多模光纖 。 （ a）均勻光纖的折射率剖面分布 圖 23 光纖的折射率剖面分布2b2aa b rn(r) n1n2 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)4如果纖芯折射率沿著半徑加大而逐漸減小，而包層折射率是均勻的，這種光纖稱為漸變型光纖，又稱為非均勻光纖。它的剖面形式如圖 21所示。一般可分為三層同軸圓柱形。它的結(jié)構(gòu)如圖 23（ a）所示。模式不同，其場型結(jié)構(gòu)不同。由于單模光纖只傳輸基模，從而完全避免了模式色散，使傳輸帶寬大大加寬。多模光纖的纖芯直徑約為 50 um，由于模色散的存在使多模光纖的帶寬變窄，但其制造、耦合、連接都比單模光纖容易。 （ 3）塑料光纖（ 1）石英系光纖這種光纖的芯子和包層都由塑料制成?？諝獾恼凵渎式茷?1。 將折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)，折射率較小的稱為光疏介質(zhì)。光纖中光的傳播 我們將光纖內(nèi)的光線分成兩類：一類是子午光線，見圖 （a）。圖 。 設(shè)空氣的折射率為 ，在空氣與光纖端面上運用斯奈爾定律，有 （ ）式中 與臨界入射角 之間的關(guān)系為 （ ） 幾何光學分析法幾何光學分析法16 由（ ）式和（ ）式可得 對空氣，有 ≈1，故有 （ ） 顯然， 越大，即纖芯與包層的折射率之差越大，光纖捕捉光線的能力越強，而參數(shù) 直接反映了這種能力，我們稱為光纖的數(shù)值孔徑 NA(Numerical Aperture)