第五章.ppt-不再因为别人过得好而焦虑.ppt

阶跃折射率 渐变折射率 第 五 章普通光纤的基础理论 内容提要 前言 §1阶跃折射率光纤的光线理论 § 2偏射光线的传播 § 3光纤波导中的模式理论 § 4阶跃光纤的标量近似分析 前言 1.光纤与光纤通信基本情况: 占光学工业 时 间 产值比例 1982年 09.2% 1985年 20.7% 2000年 46.0% 3.优点： 良好的传导性能、巨大信息容量(一条光频 通路上同时可容纳几十亿人通话，传送上千套电 视节目)。 与金属传输线相比: (1)机械方面:直径细(μm)、重量轻(30g/km )、可绕性好(节省铜料、价格低廉，一公斤 熔融硅棒可拉光纤几百公里，100公里长18 路同轨电缆需铜12吨、铅50吨)。 (2)电气方面:电气绝缘性好、无感应。本身 不辐射电磁场、噪声信号。 (3)化学方面:耐火、耐水性好，耐腐蚀性好 (安全)。 (4)传输特性方面:低损耗(0.2dB/km 1.55 μm，0.5dB/km 1.3μm，2.5db/km 0.8μm)、宽频带(1GHz · km 、 2.5GHz · km)、无串音。 密集波分复用系统Dense wavelength division multiplexing system (密集波分复用器：Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM；光波分复用器：Optical Multiplexer,OM；光解波分复用器：Optical Demultiplexer,OD；光放大器：Optical Amplifer,OA) The East Asia Crossing network will connect Japan, Taiwan, Singapore, Hong Kong, Malaysia, South Korea, and the Philippines. 5.光纤的分类 1 从材料来分： （1）高纯度石英（SiO2），0.2db/km（1500nm） （2）多组分玻璃，3.4db/km, 840nm （3）塑料光纤，150db/km, 650nm （4） 液芯光纤 （5）晶体光纤 2 从模式来分： （1）单模光纤，芯径4－10微米 （2）多模光纤，芯径50微米 3 从折射率分布来分： （1）阶跃型光纤 （2）梯度折射率型光纤 4 从制作方法来分： （1）CVD（化学气相沉积法） MCVD（改进化学气相沉积法） （2）双坩锅法（适用于制作多组分玻璃) 5 按传输偏振态来分： （1） 保偏光纤 （2） 非保偏光纤 6 按结构来分： （1） 普通光纤 （2） 光子晶体光纤 §1 阶跃折射率光纤的光线理论 按照折射率分布: 1. 阶跃型光纤:光纤中心芯到包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高，。阶跃型光纤通常称为普通光纤。 2. 渐变型光纤:光纤中心芯到包层的折射率是渐变的。 1.1 子午光线的传播 3.子午面:在光纤中，通过光纤中心轴的任何平面。 4.子午光线:位于子午面内的光线.根据光的反射定律，入射光线和反射光线始终在同一平面内。因此，子午光线经过多次全反射后仍在原入射面内，子午光线是(平面曲线)。 5.偏射线:另一种光线不在一个平面里， 不经过波导的轴，它们碰到边界时做内部全反 射，也和点平面边界一样，反射角等于入射 角，(空间曲线)。 如图1所示，n1，n2分别是纤芯和包 层的折射率，n0为光纤周围介质折射率。设 图1 光纤的传光原理 光线