【正文】 通信已進入實用階段。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體以實現(xiàn)通信，這一幾百年來人們夢寐以求的幻想在今天已成為活生生的現(xiàn)實。目前，通信用的光纖絕大多數(shù)是用石英材料做成的橫截面很小的雙層同心圓柱體，外層的折射率比內(nèi)層低。此外按光纖的組成成份分類，除目前最常應用的石英光纖之外，還有含氟光纖與塑料光纖等。如圖23所示。多模光纖截面折射率的分布有均勻和非均勻兩種。單模光纖的折射率一般呈階躍型分布，線芯直徑一般為8~10um，包層直徑為125um。長波長光纖：后來隨著研究工作的不斷深入， 微米附近。按套塑類型分類──緊套光纖與松套光纖。這是因為套塑材料的膨脹系數(shù)比石英高得多，在低溫時收縮較厲害，壓迫光纖發(fā)生微彎曲，增加了光纖的衰耗。實際上前者是后者的短波長極限，由于單模光纖的工作波長已經(jīng)和其尺寸相比擬，幾何光學的處理方式已不合適，而將光在光纖中的傳播看作一個電磁場邊值問題則能得到一個，幾個或一系列嚴格解，并且此方法對單模和多模光纖都適用。電場矢量和磁場矢量的亥姆霍茲方程可以簡寫為在單一均勻介質(zhì)中傳播的波為平面波，稱為橫電磁波，用TEM表示，TEM波的電場方向與磁場方向與波的傳播方向垂直，即在波導的傳播方向上既沒有磁場分量也沒有電場分量，即三者兩兩垂直。通常把一種電磁場的分布就叫做一個模式。單模光纖中傳播的就是這種模式。這些簡并模疊加的結果是一極化方向幾乎保持不變的模，即線偏振模（LPM），因此，如果暫不考慮TE、TM、EH和HE的區(qū)別，而只注意各精確摸的傳播常數(shù)，就可以把傳播常數(shù)相同的模式給一個相同的名稱，即LPmL模。 表21 LP模與精確模的對應關系LP模名稱精確模名稱與數(shù)量簡并度LP01HE1122LP11TE01，TM01，HE2124LP21EH112，HE3124LP02HE1222LP12TE02，TM02，HE2224LP03HE1222LP13TE03，TM03，HE23243 單模光纖 單模光纖是在給定的波長上，只能傳輸單一基模的光纖。常見的結構有兩種，即階躍型單模光纖和下凹型單模光纖。 單模光纖的特性參數(shù) 衰減系數(shù)再設計光纖通信系統(tǒng)時，一個重要的考慮是沿光纖傳輸?shù)墓庑盘柕乃p，它是線路上決定中繼距離的主要因素。綜合考慮單模光纖的材料色散與波導色散，統(tǒng)稱色散系數(shù)。光纖的色散系數(shù)越小，就意味著其帶寬系數(shù)越大即傳輸容量越大。km 以下）。例如：某一單模光纖參數(shù)為=，=則其最大理論數(shù)值孔徑可求當它工作在 = 微米時，其模場直徑為 um可以極其粗略地認為（很不嚴格的說法），模場直徑d 和單模光纖的纖芯直徑相近。也就是說，盡管其它條件皆滿足，但如果光波波長不大于單模光纖的截止波長，仍不可能實現(xiàn)單模傳輸。此軟件使用先進的有限差分光束傳播法 (finitedifference beam propagation method)來模擬分析光學器件。軟件界面如圖41所示。圖51 全局設置畫出一根光纖波導，調(diào)制它的位置，使其豎直放置，再設置光源的特性和觀察的路徑。 圖52 新建路徑然后再點擊”Monitors”按鈕，會彈出一個小對話框，設置一個與路徑相匹配的探測器，選擇Fiber Mode power，如圖53所示。選擇Fiber Mode和基模即可，如下圖54所示。為了驗證光纖波導參數(shù)的正確性，而在CAD界面只看俯視圖不能完全了解波導結構，我們還需要查看波導橫截面的結構。其中藍線的高低表示光功率的大小。圖56也驗證了這一點，光功率主要分布在纖芯和纖芯包層界面處，然后隨著半徑的增大，光功率逐漸降為零。最后得到的仿真圖如圖5圖5圖59所示。從另一個角度也可以分析，對應著歸一化截止頻率的波長為截止波長，用表示，它是保證單模傳輸?shù)谋匾獥l件。單擊菜單欄Run，再選擇Compute Mode 0~3，進行橫截面?zhèn)鬏斈Ｊ椒抡?。圖510 圖511 圖512 光纖的歸一化頻率當增大時，增大，當增大到一定數(shù)值時，可能不再滿足，即不再滿足單模傳輸條件，這與仿真結果相符。最后得到的傳輸模式仿真圖如圖41圖41圖415所示。6 心得體會課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。課程設計也讓我學會了要充分的查找資料，利用身邊的資源以及學會冷靜的面對課程設計中出現(xiàn)的問題，從而去有效地解決問題。通過這次設計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力