單模光纖的基模計(jì)算-文庫(kù)吧資料
2025-07-02 05:40本頁(yè)面
【正文】 ，分析和設(shè)計(jì)光學(xué)器件輕松方便。此軟件由美國(guó)RSOFT公司出品，1994年投入市場(chǎng)，被學(xué)院及產(chǎn)業(yè)公司的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員廣泛使用。以上我們簡(jiǎn)單介紹了多模光纖與單模光纖幾項(xiàng)重要的特性參數(shù)，盡管光纖的特性參數(shù)很多，但作為一個(gè)系統(tǒng)工作者能了解上述特性參數(shù)就已經(jīng)足夠了。因此，截止波長(zhǎng)的含義是，能使光纖實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)淖钚」ぷ鞴獠úㄩL(zhǎng)。 截止波長(zhǎng)我們知道，當(dāng)光纖的歸一化頻率V 小于其歸一化截止頻率Vc時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)單模傳輸，即在光纖中僅有基模在傳輸，其余的高次模全部截止。為了直觀和便于理解，模場(chǎng)直徑可近似地表達(dá)為其中：為光波波長(zhǎng)(um)，為單模光纖的最大理論數(shù)值孔徑。 模場(chǎng)直徑模場(chǎng)直徑表征單模光纖集中光能量的程度。km 以上，是多模光纖的60多倍（多模光纖的帶寬系數(shù)一般在1000MHz例如CCITT 微米處單模光纖的色散系數(shù)應(yīng)小于。色散系數(shù)越小越好。色散系數(shù)可以這樣理解：每公里的光纖由于單位譜寬所引起的脈沖展寬值。而對(duì)于單模光纖而言，由于實(shí)現(xiàn)了單模傳輸所以不存在模式色散的問(wèn)題，故其色散主要表現(xiàn)為材料色散與波導(dǎo)色散（統(tǒng)稱(chēng)模內(nèi)色散）。衰減量的大小通常用衰減系數(shù)來(lái)表示，單位是dB/km，衰減系數(shù)的定義為其中：為光纖長(zhǎng)度，為光纖輸入的光功率，為光纖輸出的光功率。查表得LP11模的歸一化截止頻率為Vc（LP11）=，而模式傳輸?shù)臈l件是VVc可傳，V≤Vc截止，因此，要保證光纖中只傳輸LP01一個(gè)模式，則必須要求Vc（LP01）《VVc（LP11）即0V,這就是階躍單模光纖的單模傳輸條件。 單模傳輸?shù)臈l件單模光纖是在給定的波長(zhǎng)上只傳輸單一基模的光纖，在階躍單模光纖中，只傳輸LP01（或稱(chēng)HE11）模。654光纖都屬于常規(guī)型單模光纖，若果從折射率分布情況來(lái)分析。ITU規(guī)定的G表21說(shuō)是的是一些低階LP模玉TE波、TM波、EH波和HE波的對(duì)應(yīng)關(guān)系。m和L表示不同LP模的特征。在研究波動(dòng)理論時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一些精確模的傳播速度接近相同，或者說(shuō)他們的傳播常數(shù)接近相同，通常把這種現(xiàn)象稱(chēng)為兼并，這種模式稱(chēng)為兼并模。 目前，通信用光纖的相對(duì)折射率差Δ1,稱(chēng)為弱導(dǎo)光纖。HE11模是光纖中的基膜，它的截止波長(zhǎng)為無(wú)窮大。這樣的電磁場(chǎng)就有很多模式，一般用TEmn、TMmn、EHmn和HEmn表示。 對(duì)于同一類(lèi)型的波，其場(chǎng)強(qiáng)在圓周方向或徑向方向的分布情況又會(huì)有所區(qū)別，及電磁場(chǎng)的分布會(huì)不盡相同。當(dāng)波在幾種介質(zhì)組成的空間中傳播時(shí)，根據(jù)傳播方向上電磁場(chǎng)分量又可以分為T(mén)E波、TM波、EH波和HE波。 在均勻光纖中，介質(zhì)材料一般是線性和各向同性的，并且不存在電流和自由電荷，因此在無(wú)源區(qū)域，均勻、無(wú)損、簡(jiǎn)諧形式的麥克斯韋方程組為從麥克斯韋方程組出發(fā)，可以導(dǎo)出光波所滿足的亥姆霍茲方程。 光波是一種特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，當(dāng)光在光纖中傳播時(shí)，實(shí)質(zhì)上就是電磁波在介質(zhì)波導(dǎo)中的傳播過(guò)程，因此，他必須滿足麥克斯韋方程組。 光纖的波動(dòng)理論分析一般有兩種方法用于討論光在光纖中的傳播，建立并解光線路徑方程或電磁場(chǎng)方程。松套光纖：所謂松套光纖是指，經(jīng)過(guò)予涂敷后的光纖松散地放置在一塑料管之內(nèi)，不再進(jìn)行二次、三次涂敷。未經(jīng)套塑的光纖，其衰耗──溫度特性本是十分優(yōu)良的，但經(jīng)過(guò)套塑之后其溫度特性下降。緊套光纖：所謂緊套光纖是指二次、三次涂敷層與予涂敷層及光纖的纖芯，包層等緊密地結(jié)合在一起的光纖。長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖因具有衰耗低、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于長(zhǎng)距離、大容量的光纖通信。不僅如此，而且在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)石英光纖的材料色散也大大減小。短波長(zhǎng)光纖屬早期產(chǎn)品，目前很少采用。按工作波長(zhǎng)分類(lèi)──短波長(zhǎng)光纖與長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。單模光纖是只能傳輸一種模式的光纖，單模光纖只能傳輸基模（最低階模），不存在模間時(shí)延差，具有比多模光纖大得多的寬帶，這對(duì)于高碼速傳輸是非常重要的。多模光纖的線芯直徑一般為50um，包層外徑為125um。在一定的工作波長(zhǎng)上，當(dāng)有多個(gè)模式在光纖中傳輸時(shí)，則這種光纖稱(chēng)為多模光纖。圖23 漸變光纖折射率分布漸變光纖的折射率變化也可以用折射率沿半徑的分布函數(shù)來(lái)表示為式中：為光纖折射率分布指數(shù)，為光纖纖芯半徑，為光纖的相對(duì)折射率差，為纖芯軸心處的折射率，為包層的折射率。圖22 階躍光纖折射率分布階躍光纖的折射率變化也可以用折射率沿半徑的分布函數(shù)來(lái)表示為漸變光纖：所謂漸變光纖是指光纖軸心處的折射率最大（n1），而沿剖面徑向的增加而逐漸變小，其變化規(guī)律一般符合拋物線規(guī)律，到了纖芯與包層的分界處，正好降到與包層區(qū)域的折射率n2相等的數(shù)值；在包層區(qū)域中其折射率的分布是均勻的即為n2。按折射率分布分類(lèi)──階躍光纖與漸變光纖。圖21 光纖基本結(jié)構(gòu) 光纖的分類(lèi)目前光纖的種類(lèi)繁多，但就其分類(lèi)方法而言大致有四種，即按光纖剖面折射率分布分類(lèi)，按傳播模式分類(lèi)、按工作波長(zhǎng)分類(lèi)和按套塑類(lèi)型分類(lèi)等。折射率高的中心部分叫纖芯，其折射率為n1，直徑為2a；折射率低的外圍部分稱(chēng)為包層，其折射率為n2，直徑為2b。2 光纖概述 光纖基本介紹 光纖的結(jié)
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