光纖通信第2講光纖(編輯修改稿)
2025-06-03 22:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 θ0 第二種情況 : 光線以大于 θ 0的角度入射光纖端面 ,它產(chǎn)生的界面入射角將小于 θ c ，光線在包層中的折射角小于 900 ，該光線將射入包層（散失掉）。 2022/6/4 27 階躍光纖 (stepindex fiber)的射線光學分析 (續(xù) ) ? n0 n2 θ2 ? n1 θ1 ? θ ? θ0 第三種情況 : 光線以小于 θ 0的角度入射光纖端面 ,它產(chǎn)生的界面入射角將大于 θ c ，光線在包層中的折射角大于 900 ,該光線將在界面產(chǎn)生全反射 (從而向前傳播 )。 2022/6/4 28 階躍光纖 (stepindex fiber)的射線光學分析 (續(xù) ) ? n0 n2 θ2 ? n1 θ1 ? θ ? θ0 可見入射臨界角 θ0是個很重要的參量 ,它與光纖折射率的關系為 : sin θ0 = n1 sin(900 – θc)= （ n12 n22 )1/2 ≈ n1 (2△ ) 1/2 △ 為纖芯和包層的 相對折射率差 : △ = (n12 n22)/ 2n12 ≈(n1 n2)/n1 2022/6/4 29 階躍光纖 (stepindex fiber)的射線光學分析 (續(xù) ) ? n0 n2 θ2 ? n1 θ1 ? θ ? θ0 定義光纖的 數(shù)值孔徑 為 入射臨界角 θ 0 的正弦 ,即 : ? △ 越大 ,NA越大，光纖聚光能力越強，可得到越高的耦合效率。 ???? 212221 nnnNA2022/6/4 30 臨界光錐與數(shù)值孔徑 非 全 反 射 光 全 反 射 光臨 界 光 錐包層 (n2)纖芯 (n1＞ n2)?c2022/6/4 31 階躍光纖 (stepindex fiber)的射線光學分析 (續(xù) ) NA表示光纖接收和傳輸光的能力 ， NA(或θc)越大，光纖接收光的能力越強，從光源到光纖的 耦合效率 越高。 對于無損耗光纖，在 θc 內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。 NA越大， 纖芯對光能量的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好 。 但 NA越大，經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號畸變越大，因而 限制了信息傳輸容量 。 所以要根據(jù)實際使用場合，選擇適當?shù)?NA。 2022/6/4 32 階躍光纖 (stepindex fiber)時間延遲 n0 n1 l y θ1 θ o L x ? 現(xiàn)在我們來觀察光線在光纖中的傳播時間。圖中，入射角為 θ的光線在長度為 L(ox)的光纖中傳輸，所經(jīng)歷的路程為 l(oy)，在 θ不大的條件下，其傳播時間即時間延遲為 : τ= (n1l)/c = (n1Lsecθ1 )/c ≌ (n1L)/c*(1+ θ12/2) 式中 C為真空中的光速。 2022/6/4 33 階躍光纖 (stepindex fiber)時間延遲 由上式得到最大入射角 (θ= θ0)和最小入射角(θ=0)的光線之間時間延遲差近似為 : Δτ = (n1L)/c*(1+ θ12/2) (n1L)/c Δτ = Lθ02 /(2n1c) ≌ LNA 2/(2n1c
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