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3.6可导与截止 1可导与截止的概念 传输常数β的变化范围为k0 n1＞β＞k0 n2时，导波应限制在纤芯中，以纤芯和包层的界面来导行，沿轴线方向传输。称为电磁波可导。 否则辐射损耗增大，使光波能量不再有效地沿光纤轴向传输，这时，即认为出现了辐射模，导波处于截止状态。 3.7渐变型光纤的理论分析 1最佳折射指数分布 由渐变型光纤导光原理可知，只要n(r)取得合适，那么不同模式的光线就会具有相同的轴向速度。 即具有不同条件的子午射线，从同一地点出发，达到相同的终端。这种现象称为光纤的自聚焦现象，相应的折射指数分布称为最佳折射指数分布。 通常选取平方律型分布形式 (3-7-2)式称为渐变型光纤的最佳折射指数分布。 3.8光纤的损耗特性 1.衰减系数 损耗是光纤的一个重要传输参量，是光纤传输系统中继距离的主要限制因素之一。 损耗的大小可以用衰减常数α定义。 通常α表示成dB/km为单位的形式。 。 3光纤损耗特性的分析 光纤损耗主要包括： (1) 材料的吸收损耗 (2) 光纤的散射损耗 (3) 辐射损耗 3.9光纤的色散特性 1什么是光纤色散 信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，从而引起色散。 也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，即光脉冲在通过光纤传播期间，其波形在时间上发生了展宽，这种观象就称为色散。 3.10 单模光纤 1、什么是单模光纤 单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。 在单模光纤中不存在模式色散，因此它具有相当宽的传输频带，适用于长距离、大容量的传输，近年来，单模光纤通信系统得到迅速发展 2、单模光纤的折射率分布 (1) 阶跃型单模光纤折射率分布形式 (2) 下凹型单模光纤 3、单模传输条件 0＜V＜2.40483 (3-10-1) 上式称为单模光纤的单模传输条件。 3.11光纤的传输带宽 色散使沿光纤传输的光脉冲展宽，最终可能使两个相邻脉冲发生重叠。重叠严重时使接收机无法区分它们，造成误码(图3-11-1)。 4、单模光纤的特征参数 (1) 衰减系数α 对于单模光纤在1.31μm附近α约为0.35dB/km，在1.55μm附近，α可降至0.2dB/km以下。 (2) 截止波长λc 所谓截止波长，一般指的是LP11模的截止波长 (3) 模场直径d 对于均匀单模光纤，基模场强在光纤横截面上近似为高斯分布。通常，将纤芯中场分布曲线最大值的1/e处，所对应的宽度定义为模场直径，用d表示。 * * 3.1光纤概述 3.2光纤的导光原理 3.3相对折射指数差Δ和数值孔径NA 3.4阶跃型光纤的波动光学理论 3.5阶跃型光纤的标量模 3.6可导与截止 3.7渐变型光纤的理论分析 3.8光纤的损耗特性 3.9光纤的色散特性 3.10单模光纤 3.11光纤的传输带宽 第三章 光纤 1光纤结构 光纤的典型结构是多层同轴圆柱体由图3-1-1所示，自内向外为纤芯、包层及涂覆层。纤芯和包层合起来构成裸光纤，光纤的光学及传输特性主要由它决定。涂覆层的作用是增强光纤的机械强度。 2 阶跃型光纤和渐变型光纤 光纤按折射率分布来分类，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。 (1) 阶跃型光纤 如果纤芯折射率(指数)n1半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤，称为阶跃型光纤，又可称为均匀光纤，它的结构如图3-1-2(a)所示。 (2) 渐变型光纤 如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤，它的结构如图3-1-2(b)所示。 ?1阶跃折射率光纤的导光原理 光线入射在纤芯与包层界面上会发生全反射，当全反射的光线再次入射到纤芯与包层的分界面时，它被再次全反射回纤芯中，这样所有满足θ1＞θc的光线都会被限制在纤芯中而向前传输，这就是光纤传光的基本原理。 ? 2渐变型折射率光纤的导光原理 渐变折射率光纤可以降低模间色散，如图3-2-2所示 选择合适的折射率分布就有可能使所有光线同时到达光纤输出端。 相对折射指数差Δ和数值孔径NA是描述光纤性能的两个重要参数。 1相对折射指数Δ 光纤纤芯的折射率和包层的折射率的相差程度可以用相对折射指数差Δ来表示 相对折射指数Δ很小的光纤称为弱导波光纤 2数值孔径NA 表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA表示。 数值孔径越大表示光纤捕捉射线的能力就越强。由于弱导波光纤的相对折射指数差Δ很小，因此其数值孔径也不大。 对于阶跃型光纤，数值孔径为常数 对于渐变型光纤，由于纤芯中各处的折射率是不同的因此各点的数值孔径也不相同。我们把射入点r处的数值孔径称为