【冶金精品文檔】光纖通信(編輯修改稿)
2025-02-09 09:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在纖芯和包層交界處連續(xù)的特點，即在 r = a處 Eφ1 = Eφ2, Hφ1 = Hφ2，可以求出導波 特征方程為 222 2 2 1212 2 2 2 2J ( ) K ( ) J ( ) K ( ) 11J ( ) K ( ) J ( ) K ( )m m m mm m m mu w u w nnn n mu u w w u u w w u w u w??? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ? ????? ? ? ? ??2． 四類導波模式 （ 1） TE0n（ n = 1, 2, 3, … ）模式，稱為橫電波。 特點：縱向無電場，僅有磁場，即 Ez = 0， Hz≠0。 （ 2） TM0n（ n = 1, 2, 3, … ）模式，稱為橫磁波。 特點：縱向無磁場，僅有電場，即 Hz = 0， Ez≠0。 （ 3） EHmn（ m = 1, 2, 3, … ； n = 1, 2, 3, … ）模式，稱 為混合波。 特點：縱向既有電場，又有磁場，即 Ez和 Hz≠0。 （ 4） HEmn（ m = 1, 2, 3, … ； n = 1, 2, 3, … ） 模式 ， 稱為混合波 。 特點：縱向既有電場，又有磁場，即 Ez和 Hz≠0。 3． 導波模式的存在條件 表 22 導波模式與歸一化截止頻率 Vc的對應關系 導波模式（矢量模） Vc HE11 0 TE01, TM01, HE21 EH11, HE12, HE31 EH21, HE41 TE02, TM02, HE22 ? ? 理論指出，實際光纖中能夠傳輸?shù)膶РＪ奖仨殱M 足 V ＞ Vc (216) 對于實際光纖，可以先由 (217)式算出 V的數(shù)值大小 ，然后利用 (216)式就可確定該光纖傳輸?shù)膶РＪ? 2 2 2 2122 aV U W a n n??? ? ? ?(217) 結(jié)論： （ 1） HE11模式（ Vc = 0）在任何光纖中都存在（因為單模和多模光纖總有 V＞ 0）。 HE11 模式稱為基模。 （ 2）滿足 0＜ V≤，僅含基模，稱為單模光纖；反之，滿足 V＞ ，則含有基模和其他模式，稱為多模光纖。于是得到 光纖的單模工作條件為 0＜ V≤ 多模工作條件為 V＞ （ 3）纖芯越細，高階模數(shù)量越少；纖芯越粗，高階模數(shù)量越多。 （ 4）工作波長越長，高階模數(shù)量越少；工作波長越短，高階模數(shù)量越多。 （ 5）光纖端面臨界入射角 ?0越小，高階模數(shù)量越少； ?0越大，高階模數(shù)量越多。 （ 6）理論算得光纖傳導模的總數(shù) N 為 階躍多模光纖 N ≈ V 2/2 漸變多模光纖 N ≈ V 2/4 標量模又稱為線性偏振模 由于通常光纖 (n1–n2)/n1≤，故可將光纖內(nèi)傳播的光線近似看成是與光纖軸心線平行的。因而，所傳光線的電磁場橫向分量很大，而縱向分量則很小，并且近似認為，在入射光線的傳播過程中，場的橫向偏振方向保持不變，即視傳播光線為線性偏振，因而可以用一個標量來描述。 標量模的存在條件為 V ＞ Vc’ (220) 表 23 標量模 LPmn的歸一化截止頻率 Vc’ Vc’ m 0 1 2 3 … n 1 0 (LP01) (LP11) (LP21) (LP31) … 2 (LP02) (LP12) (LP22) (LP32) … 3 (LP03) (LP13) (LP23) (LP33) … ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ 光纖特性參數(shù) 數(shù)值孔徑 1． 定義：數(shù)值孔徑等于光纖端面臨界入射角的正弦值 （ 1） 階躍光纖數(shù)值孔徑 220 1 2 139。39。0s i n 2s i n / co sNA n n nNA NA???? ? ? ? ???階躍光纖的斜射光線比子午光線可以有較大的入射角 （ 2） 漸變光纖數(shù)值孔徑 220 ( ) 1 2 139。 39。 2 20 ( ) G( ) s i n ( ) ( ) 2 ( )( 0 ) s i n N A ( ) / 1 ( / ) s i nrrNA r n r n n r rNA r r r a???? ? ? ? ?? ? ? ?漸變光纖的斜射光線比子午光線也可以有較大的入射角 （ 3）最大理論數(shù)值孔徑 （ 4）遠場強度有效數(shù)值孔徑 1maxn22t 0 ( t ) 1 m a x 2 1 m a x m a xNAN A si n n n n 2N A ( 0)??? ? ? ? ? ???e f f eN A sin ?? NAeff和 NAt之間的關系： NAeff = 式中 ? 是纖芯折射率分布指數(shù)。 階躍光纖： 拋物漸變光纖： /2 t1 N A??e f f tN A N A?e f f tN A 0. 97 5 N A?2． 數(shù)值孔徑與光源波長的關系 e f f e f fttN A ( 0 .85 m ) 0 .987 N A ( 0 .633 m )0 .987 N
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