光纖傳輸基本理論ppt課件(參考版)
2025-05-09 04:20本頁面
【正文】 Thanks 。 為折返點(diǎn) (或外散焦散面 )半徑， 為內(nèi)焦散面半徑。 偏斜光線在傳播過程中總與一個圓柱面相切，此圓柱面稱為內(nèi)焦散面，子午光線是內(nèi)焦散面半徑趨于零的特例。 tpr2 tpr梯度折射率光纖 a p Q 1n2nicr??p Q T 偏斜光線的傳播路徑及其在橫截面內(nèi)的投影 階躍折射率光纖 這種是傳播路徑不與光纖軸線相交的光線，稱為偏斜光線 (空間光線 )。 階躍折射率光纖 子午光線仍然定義為傳播過程中過光纖纖芯的光線。而且可以證明 ,光線總是向折射率 高的區(qū)域彎曲。 ? dr/dS是光線切向斜率 , 對于均勻波導(dǎo)， n為常數(shù) ,光線以直 線形式傳播 。 r dr z x y r+dr 路徑 dsdr??? ????????n??????dsdrnndsdrndsd ????????射線方程 )()( rndS rdndSd ????物理意義： ? 將光線軌跡 (由 r描述 )和空間折射率分布 (n)聯(lián)系起來 。 ?? ? c o n s tr ??? 考察右圖所示的光線軌跡圖。 ??? 00 ,0 k????????????????????????00000000020EHHEEnH??????? ? 0020 ????? EnE??0E? ? 22 n??? ?? 上述程函數(shù)方程，當(dāng)已知折射率分布，就可以得到光程函數(shù) ，并進(jìn)而可由下式確定等相位面 于是就確定了光線軌跡，因?yàn)楣饩€定義為等相位面的法線方向。一般情況下，麥克斯韋的試探解可以寫成振幅與相位的形式 上式中 和 都是位置的函數(shù)，而 則稱為光程函數(shù)，把這個表達(dá)形式代入麥克斯韋方程后，可以得到 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ??????rjkrHHrjkrEE??0000ex pex p??????????????????????????????????????00000000000000020ln HkjHkjEHkjHEkjHEHkjEnH???????? ?rE0 ? ?rH0 ??r?? 根據(jù)光線理論的幾何光學(xué)近似條件，這里我們感興趣的是電磁波的波長趨于零或頻率趨于無窮的情況，即 。 需要注意的是，幾何光學(xué)理論物理概念清晰，易于理解，但僅僅是波動理論的零波長近似，其結(jié)果僅適用于多模光纖，不適合單模光纖。程函數(shù)方程也完全可以從費(fèi)馬原理得到，而不必借助麥克斯韋的電磁波理論。 01kn??? 程函方程與射線方程 從亥姆霍茲還可以導(dǎo)出幾何光學(xué)理論的基本方程－ 程函方程和射線方程 , 它描述光線在任意光纖波導(dǎo) 中傳播的光線軌跡 。每一個導(dǎo)模都對應(yīng)于一合適的 V值使其遠(yuǎn)離截止，稱之為導(dǎo)模的 “ 遠(yuǎn)離截止條件 ” 。而使某一導(dǎo)模截止的頻率值，稱為導(dǎo)模的“截止條件”。 ???? 22 1022210anknnaV ??? V越大，允許存在的導(dǎo)模數(shù)就越多。光纖的很多特性與之都有關(guān)。為方便起見，定義三個實(shí)參數(shù) U， W和 b 01kn??1? 02kn?? 2?? ?2,122
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