【正文】 94 ? 橫截面的場分布與靜態(tài)場的分布完全一樣。電場和磁場同相位，沿軸向的變化規(guī)律是相同的。 同軸線中 TEM模的場結(jié)構(gòu) 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 795 ? 同軸線中 TEM模是一種非均勻的平面波，其傳播特性與均勻平面波的傳播特性完全一樣。 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 同軸線中 TEM模的傳播特性 ? TEM模是同軸線中的主模，也是其主要的工作模式，在任何頻率上都能傳播。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 796 ? 同軸線中 TEM模的功率容量和導(dǎo)體衰減可以按照上一節(jié)的分析方法得到。 （ ） （ ） 同軸線的功率容量和導(dǎo)體衰減 —— 同軸線所填介質(zhì)的擊穿場強 —— 同軸線所用導(dǎo)體的表面電阻 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 797 同軸線中的高次模 ? 同軸線高次模的特點 ? 同軸線高次模的本征方程 ? 同軸線高次模的傳播特性 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 798 同軸線高次模的特點 ? TEM模是同軸線中的主模，也是其主要的工作模式，在任何頻率上都能傳播。 ? 隨著工作頻率的升高，波長變小，同軸線中的 TE模和 TM模也會同時傳播，從而影響其主模的傳播。 ? 分析同軸線高次模的主要目的就是通過了解它的電磁場分布，確定截止條件，采取措施以使其不能傳播。 ? 同軸線中高次模的電磁場分量可直接利用圓柱坐標系中標量亥姆霍茲方程的解來分析。 ? 與圓波導(dǎo)不同的是，由于 不在所求場的區(qū)域內(nèi)，因此，同軸線中高次模的場分量與第二類貝塞爾函數(shù)及其導(dǎo)函數(shù)也有關(guān)。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 799 同軸線高次模的本征方程 ? 同軸線高次模的縱向場分量 ? 同軸線高次模的邊界條件 ? 同軸線高次模的本征方程 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7100 ? 同軸線中的 TE模的縱向場分量 ? 同軸線中的 TM模的縱向場分量 （ ） （ ） 同軸線高次模的縱向場分量 ? 只要分別將兩個縱向場分量代入圓柱坐標系中橫向場分量與縱向場分量的關(guān)系式，就可以得到同軸線中 TE模和 TM模的的所有場分量。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7101 同軸線高次模的邊界條件 （ ） ? 只要將同軸線中 TE模和 TM模的場分量分別再代入相應(yīng)的邊界條件，就可以得到同軸線中的 TE模和 TM模的截止波數(shù)所滿足的方程（特征方程或本征方程）。 ? 同軸線中的高次模與主模式滿足的同樣的邊界條件 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7102 ? 同軸線中的 TE模的 特征方程 ? 同軸線中的 TM模的 特征方程 （ ） （ ） ? 特征方程式（ ）和式（ ）均為超越方程，他們的嚴格求解十分困難，一般采用數(shù)值解法或近似解法。 同軸線高次模的本征方程 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7103 ? 同軸線中高次模的截止波長的數(shù)值解 同軸線高次模的傳播特性 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7104 ? 同軸線中高次模的截止波長的特點 ? 同軸線中最低型高次模是 模。 ? 該模式的截止波長近似為 ? 同軸線 TEM模單模工作的最小波長 同軸線高次模的傳播特性 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7105 光導(dǎo)纖維中的導(dǎo)行電磁波 ? 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和特點 ? 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的特征方程 ? 光導(dǎo)纖維中傳播模式及其截止條件 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7106 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和特點 ? 光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種以光頻工作的由兩種不同的介質(zhì)組成的特殊的圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7107 ? 光導(dǎo)纖維的特點： ? 單根光纖由纖芯、包層和保護層所構(gòu)成。纖芯的折射率略大于包層的折射率。 ? 光纖按用途可分為照明用光纖、圖像傳輸用光纖和通信光纖。 ? 光纖按組成成分可分為石英光纖、多組份光纖、液態(tài)光纖和塑料光纖。 ? 光纖按折射率分布可分為突變折射率光纖（階躍光纖）、漸變折射率光纖 W型光纖。 ? 最簡單的光纖是內(nèi)外兩種介質(zhì)都是均勻的階躍光纖。 ? 由于光波也是一種電磁波，因此，可以通過分析光纖中的導(dǎo)行電磁波來了解光纖的傳播特性。 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和特點 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7108 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的特征方程 ? 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的電磁場 ? 光導(dǎo)纖維中的邊界條件 ? 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的特征方程 ? 根據(jù)表面波特性，當包層足夠厚時，包層外的場很小，可以忽略不計。所以，分析導(dǎo)行波時可將光纖視為一般圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7109 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的電磁場 ? 纖芯和包層內(nèi)的縱向場分量： ? 時 ? 時 其中 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7110 ? 纖芯和包層內(nèi)的其他場分量： ? 時 ? 時 （ ） （ ） （ ） （ ） 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的電磁場 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7111 光導(dǎo)纖維中的邊界條件 ? 光導(dǎo)纖維中的電磁場滿足介質(zhì)分界面處電磁場的切向分量連續(xù)的邊界條件。 ? 由此可得 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7112 光導(dǎo)纖維中導(dǎo)行波的特征方程 ? 行列式形式的特征方程： ? 化簡得到的特征方程： ? 將上式與式（ ）和式（ ）聯(lián)立，就可一確定光纖中導(dǎo)行電磁波的傳播特性。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7113 光導(dǎo)纖維中傳播模式及其截止條件 ? 介質(zhì)波導(dǎo)各種模式的傳播條件 ? 光導(dǎo)纖維中的傳播模式 ? 光纖中的主模 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7114 介質(zhì)波導(dǎo)各種模式的傳播條件 ? 與金屬波導(dǎo)不同，介質(zhì)波導(dǎo)的傳播條件不是只要場沿著縱向是傳播的，即 即可，而是要使場在沿 軸傳播的同時，還沿橫向（ ）方向沒有能量的輻射，以及場在纖芯內(nèi)呈駐波分布。 ? 光纖中各種模式的傳播條件為 或 （ ） （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7115 ? 滿足傳播條件的模式被稱為光纖中的導(dǎo)波模式，而在光纖包層中出現(xiàn)場的輻射現(xiàn)象的模式被稱為輻射模式或泄漏模式。光纖的截止是指其中的場由導(dǎo)波模式變成了輻射模式。 ? 光纖中各種模式的傳播條件為 或 ? 求解 時的特征方程得到 ，就可確定光纖中不同傳播模式的截止頻率。 （ ） （ ） 光導(dǎo)纖維中的傳播模式 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7116 ? 光纖中的導(dǎo)波?？煞殖伤念?，即 模。 ? 不同的模式對應(yīng)著不同的特征方程，這些特征方程的求解要用數(shù)值解法。 ? 若只討論各種模式的截止條件，即求解 時的特征方程，可利用貝塞爾函數(shù)的近似式求出近似解。 光導(dǎo)纖維中的傳播模式 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導(dǎo)中的導(dǎo)行電磁波 7117 ? 光纖中的主模是 模。 ? 模幾乎在任何頻率上都能傳播，永不會截止。 ? 隨著頻率升高，最容易出現(xiàn)的是 模和 模。 ? 模和 模截止頻率為 ? 光纖中主模 模的單模傳播條件為 ? 單模工作的光纖，傳輸損耗小，沒有模式色散，頻帶寬，適合于大容量、長距離的通信干線。 （ ） （ ） 光纖中的主模