光電子技術(shù)第四章-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 22122202122111212????????????????mdxxnkmdxNxnmdxxnkmdxNxnxxxxxx對(duì)稱結(jié)構(gòu)）(...2,1,0?m非對(duì)稱結(jié)構(gòu)）(...2,1,0?m4－ 5 光纖中的射線分析 光纖是工作在光頻的一種介質(zhì)波導(dǎo)，其形狀通常呈圓柱形，它將光波約束在其內(nèi)部，并引導(dǎo)光沿著與軸平行的方向前進(jìn)。在階躍型光纖里，纖芯的折射率是均勻分布的，而漸變型光纖中，纖芯的折射率在軸線上最大，然后沿著橫截面的徑向逐漸變小，形成一個(gè)連續(xù)變化的梯度，所以也叫梯度光纖。 ? 實(shí)際應(yīng)用中， n1比 n2稍大，使得入射光只有以近軸光線入射，才能在光纖中傳播，這種類型的光纖又稱弱導(dǎo)波光纖。 子午面： 包含子午線的平面 稱為 子午 面。因?yàn)?cosφ c=sinθ 1，而端面入射角與折射角關(guān)系為 n0sinθ i=nlsinθ 1，則光線在纖芯與包層界面剛好產(chǎn)生全反射時(shí)，對(duì)應(yīng)的端面入射角滿足以下關(guān)系 ? 當(dāng) n0＝ 1（相對(duì)于空氣）則 nnn ??? 2011010 s in1s ins in ???222121210 )(1s in nnnnn ?????二 .階躍型光纖的射線分析 ? 任何入射角小于 的光線入射到光纖后，都能在光纖與包層界面上產(chǎn)生全反射，從而實(shí)現(xiàn)光在光纖的傳播。 0?0sin ??NA?? 21nNA二 .階躍型光纖的射線分析 在數(shù)值孔徑范圍內(nèi)的光線雖然可以在光纖中傳播，但不同角度入射的光線在進(jìn)入光纖后的軸向速度不相等，因此由同一點(diǎn)出發(fā)的不同角度的光線到達(dá)軸線上另一點(diǎn)的時(shí)間也不相等，造成了時(shí)延差現(xiàn)象，也稱為色散，如圖所示： O zi? vv ?2n2n1n1?生時(shí)延差不同方向入射的光線產(chǎn)子午光 線 在光 纖 中的 時(shí) 延差 二 .階躍型光纖的射線分析 ? 一束光線通過(guò)長(zhǎng)為 z的距離時(shí)，所產(chǎn)生的兩個(gè)極值時(shí)延分別為： ? 這束光纖通過(guò)單位長(zhǎng)度的最大時(shí)延差為 cznvztznvztzz1m a xm i n221m i nm a x?????????? nnz tt 1211m i nm a xm a x )1(?二 .階躍型光纖的射線分析 ? 當(dāng) n1≈n 2時(shí) ? 為弱導(dǎo)光纖中的最大時(shí)延差。 cnn 21m a x???二 .階躍型光纖的射線分析 （ 1）光纖的直徑不均勻 ? 錐形光纖 光線在幾種特殊形狀光纖中的傳播 二 .階躍型光纖的射線分析 ? （ 2）光纖端面傾斜 ? 端面傾斜的光纖 二 .階躍型光纖的射線分析 ? （ 3）光纖彎曲 三 .漸變型光纖的射線分析 ? 漸變型光纖纖芯的折射率 nl隨著半徑的增加而按一定規(guī)律逐漸減少，到纖芯與包層交界處為包層折射率 n2，纖芯的折射率不是均勻常數(shù)?？刹捎镁植繑?shù)值孔徑的概念 ，推導(dǎo)出數(shù)值孔徑表示式 ： 對(duì)于 光纖 端面上的其他點(diǎn)，局部數(shù)值孔徑的表達(dá)式為： )()0(s in39。 22rA )211)(0()( 22 rAnrn ??ArAz00s ina r c s inc o s???拋物線型折射率分布條件下的軌跡方程 三 .漸變型光纖的射線分析 梯度光纖中光線的 軌跡 是正 弦 曲線，但不同入射角對(duì)應(yīng)了不同的空間周期，這將會(huì)引起色散現(xiàn)象，不利于信息的
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