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2024-10-20 07:39本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 一、 光纖的結(jié)構(gòu) 目前通信用的光纖大多采用石英玻璃 (SiO２ )制成的橫截面很小的雙層同心圓柱體 ， 未經(jīng) 涂覆和套塑時(shí)稱為裸光纖 ， 如圖所示 。 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 二、 光纖的分類 1. 通常采用的是階躍型光纖和漸變型光纖兩種 。模式不同 ， 其分布不同 ， 根據(jù)光纖中傳輸模式數(shù)量來(lái)分 ， 可分為單模光纖和多模光纖 。 波動(dòng)理論法是根據(jù)電磁場(chǎng)理論 ， 用麥?zhǔn)戏匠糖蠼夤饫w的場(chǎng)方程 、 特征方程 ， 根據(jù)解答式分析其傳輸特性；射線法是將光波看成是一條條幾何射線 ， 用光射線理論分析光纖的傳輸特性 。 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 在這里，我們僅用射線法分析光波在光纖中的傳輸。用光射線來(lái)研究光波傳輸特性的方法，稱為射線 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 一 、 光波在兩介質(zhì)交界面的反射和折射 二 、 光波的全反射 三 、 光纖中光射線的分析 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 一、 光波在兩介質(zhì)交界面的反射和折射 光波屬于電磁波的范疇 ， 在均勻介質(zhì)中傳輸時(shí) ， 其軌跡是一條直線 ， 當(dāng)光射線 射到兩種介質(zhì)交界面時(shí) ， 將發(fā)生反射和折射 。 下面我們以斯涅爾定律說(shuō)明其物理概念 。 ＞ θ１ ＞ θ c 階躍型光纖就是利用光波的全反射原理，將光波限制在纖芯中向前傳播。 1. 階躍型光纖中光射線的分析 (1) 階躍型光纖中的光射線 在光纖中可存在如下不同形式的光射線：子午線和斜射線 。 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 (2) 階躍型光纖中主要特性參數(shù)的定義 ① 相對(duì)折射指數(shù)差 n１ 和 n２ 差的大小直接影響著光纖的性能，我們引入相對(duì)折射指數(shù)差這樣一個(gè)物理量來(lái)表示它們相差的程度，用 Δ表示，即 當(dāng) n１ 與 n２ 的差別極小時(shí) ， 這種光纖稱為弱導(dǎo)波光纖 ， 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單推導(dǎo) ， 可知其相對(duì)折射指數(shù)差可用近似式表示： 2122212 nnn ???121nnn ???現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 ② 數(shù)值孔徑是表示光纖捕捉光射線能力的物理量 。 根據(jù)折射定律 ， 經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得出它的表示式為： NA=n1√ ２ Δ (3) 階躍型光纖的導(dǎo)光原理 階躍型光纖是靠全反射原理將光波限制在纖芯中并向前傳播 。 (1) 漸變型光纖的導(dǎo)光機(jī)理 非均勻光纖是靠折射原理將子午線限制在纖芯中向前傳播 。 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 ① 在漸變型光纖中 ， 不同射線具有相同軸向速度的這種現(xiàn)象 ， 稱為自聚焦現(xiàn)象 ， 具有這種自聚焦現(xiàn)象的光纖稱為自聚焦光纖 。 ararnrn ??????? ???2/12)(21)0()(現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 ③ 漸變型光纖的本地?cái)?shù)值孔徑 NA(r)＝ √ n12（ r） n２ 2 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 單模光纖 單模光纖是在給定的工作波長(zhǎng)上，只傳輸單一基模的光纖。 1. LP模 弱導(dǎo)波光纖中存在 的電磁場(chǎng)模式可近似地認(rèn)為是線極化波 ， 用 LPmn表示 。 由階躍型光纖場(chǎng)方程可推出 V＝ √ 2Δ k０ n１ a 從式中可看出 ， V值的大小決定于光纖的參數(shù) ， 而且它是一個(gè)直接和光的 頻率成正比的無(wú)量綱的量 ， 因此稱為歸一化頻率 。 因此 ， LP01模是階躍型光纖中的最低工作模式 ， 又稱為主模或基模 。 因此 LP01模是單模光纖的主模 。 2. 截止波長(zhǎng) 通常可用它來(lái)判斷光纖中是否單模工作。 3. 模場(chǎng)直徑 模場(chǎng)直徑就是衡量光纖橫截面上一定場(chǎng)強(qiáng)范圍的物理量。 光纖本身?yè)p耗的原因，大致包括兩類：吸收 損耗和散射損耗。 散射損耗是由于光纖的材料、形狀、折射 率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光 現(xiàn)代通信技術(shù) 人民郵電出版社 二 、 光纖的色散特性 由于光纖中色散的存在 ， 會(huì)使得輸入脈 沖在傳輸過(guò)程中展寬 ， 產(chǎn)生碼間干擾 ， 增加 誤碼率 ， 這樣就限制了通信容量和傳輸距離 。 從光纖色散產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，它包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散三種。 材料色散是由于光纖材料本身的折射率隨頻率 而變化 ， 使得信號(hào)各頻率成分
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