光纖傳輸基本理論ppt課件-展示頁
2025-05-15 04:20本頁面
【正文】 ???tHHtEE????????光纖中的一般問題均可用標(biāo)量波動(dòng)方程解決。 ? 電矢量與磁矢量分離： 波動(dòng)方程 對麥克斯韋方程第 2式取旋度，并利用矢量關(guān)系，可得 ????????????????????00//BDtBEtDH?????????????????HBED??????? ? ? ??????????????????????????????????????????????EDDDEEEE????????112可得到只與電場強(qiáng)度 有關(guān)的方程式 E?? ?12222 ?????????? ????? t EEE???????? 同樣的過程對麥克斯韋方程的 1式進(jìn)行處理，可以得到只與磁場強(qiáng)度 有關(guān)的方程式 (21)式與 (22)式稱為 矢量波動(dòng)方程 ，這是一個(gè)普遍適用的精確方程。求解的基本思路，利用 分離變量法 進(jìn)行電、磁矢量分離和時(shí)、空坐標(biāo)的分離。分析手段上，首先，利用光線理論來分析光在光纖中的傳播特性，并對光纖中的模式及其基本性質(zhì)進(jìn)行初步討論；然后，用波動(dòng)理論來進(jìn)一步深入分析光纖中的導(dǎo)波場的特性，依據(jù)光纖波導(dǎo)的邊界條件求解波導(dǎo)場方程，導(dǎo)出本征值方程，并根據(jù)導(dǎo)模的截止和遠(yuǎn)離截止條件對光纖中的模式特性進(jìn)行詳細(xì)討論。 b.) 未作任何前提近似 ， 因此適用于各種折射率分布的單模光纖和多模光纖 。 而且當(dāng)工作波長于芯徑可比較 (單模光纖 )， 誤差較大 。 因此 ， 可以用幾何光學(xué)的方法來分析 光線的入射 、 傳播 (軌跡 )， 以及時(shí)延 (色散 )和光強(qiáng)分布 等特性 。前者描述起來比較復(fù)雜，需要麥克斯韋方程求解，但它可以精確的描述光的傳播特性；后者描述起來比較簡單直觀，易于理解。 我們知道光有波粒二重性，就是說即可以將其看成光波，也可以將其看成是由光子組成的粒子流。 因此，在描述光的傳輸特性時(shí)相應(yīng)的也有兩種理論，即 波動(dòng)理論 和 射線理論（幾何光學(xué)方法） 。 二、光纖傳輸基本理論 （ 1） 幾何光學(xué)射線法 當(dāng)光線芯徑遠(yuǎn)大于光波波長 時(shí) ， 可近似認(rèn)為 ,從而將光波近似看成由一根光線所構(gòu)成 。 優(yōu)點(diǎn)：簡單直觀 ， 在分析芯徑較粗的多模光纖時(shí)可以得到較精確的結(jié)果； 缺點(diǎn)：不能解釋諸如模式分布 、 包層模 、 模式耦合 ， 以及光場分布等現(xiàn)象 。 0? 00 ??（ 2） 波動(dòng)理論法 這是一種嚴(yán)格的分析方法 ， 嚴(yán)格性在于： a.) 從光波的本質(zhì)特性－電磁波出發(fā) ， 通過求解電磁波所遵從的麥克斯韋方程 ， 導(dǎo)出電磁場的場分布 ， 具有理論上的嚴(yán)謹(jǐn)性 。 幾何光學(xué)方法 波動(dòng)理論法 適用條件 ? d ? ~ d 研究對象 光線 模式 基本方程 射線方程 波導(dǎo)場方程 研究方法 折射 /反射定理 邊值問題 主要特點(diǎn) 約束光線 模式 分析思路 ? 光纖傳輸基本理論的分析，主要是為光纖技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 基本理論涉及內(nèi)容 ? 光纖模式的激勵(lì) (或光的入射 ) ? 光纖中的模式分布 (或光纖傳播軌跡 ) ? 模式的傳播速度 (或光線的時(shí)延
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