光模式理论简介课件.pptVIP

HarbinEngineeringUniversity主要内容1、光纤结构2、模式概念3、光纤内模式传输的理论分析4、结论

HarbinEngineeringUniversity1、光纤结构涂覆层包层纤芯图1光纤横截面结构图2不同芯径的光纤

HarbinEngineeringUniversityb多模光纤a单模光纤图3光纤中的光线传输光纤五要素：纤芯/包层折射率、阶跃型/渐变型、纤芯/包层直径、数值孔径以及材料光线在包层和外界环境交界面处有一定的穿透深度，因此，这样的光线可以感知外界环境的变化，从而可以进行传感。

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HarbinEngineeringUniversity2、模式概念1）模式是指满足亥姆霍兹方程的一个特解，并满足波导中心有界、在边界趋于无穷时为零等边界条件。2）一个模式，实际上是正规光波导的光场沿横截面分布的一种场图。

HarbinEngineeringUniversity3）模式是有序的。因为模式是微分方程的一系列特征解，所以是离散的、可以排序的。排序方法：一种是以特征方程中分离变量的根的序号排列；另一种是以?之大小排序，?越大序号越小。4）许多个模式的线性组合构成了光波导中总的场分布。因此，一系列模式可以看成一个光波导的场分布的空间谱。5）一个模式在波导中传播最基本的物理量是它的传输常数?。

HarbinEngineeringUniversity图4几种低阶模的场分布

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HarbinEngineeringUniversity3、光纤内模式传输的理论分析基本思路：麦克斯韦方程组柱坐标下亥姆霍兹方程贝塞尔函数及场解边界连续色散方程回代传输常数?

HarbinEngineeringUniversity替换和

HarbinEngineeringUniversity其中

HarbinEngineeringUniversity图5贝塞尔函数（a）第一类贝塞尔函数（b）第一类变态贝塞尔函数（c）第二类贝塞尔函数（d）第二类变态贝塞尔函数

HarbinEngineeringUniversity由边界连续，可推出一般色散方程TE模TM模且满足弱导近似

HarbinEngineeringUniversity图6传输常数计算

HarbinEngineeringUniversity图7TE模不同折射率下一阶色散曲线

HarbinEngineeringUniversity图8EH模不同折射率下一阶色散曲线

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HarbinEngineeringUniversity图9几种低阶模的场分布

HarbinEngineeringUniversity图10几种线偏模功率分布

HarbinEngineeringUniversity图11归一化传输常数

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HarbinEngineeringUniversity4、总结1）不要被纸老虎所吓倒，先把握大纲，了解理论的来由。2）对于公式，不要求逐一推导，明白每一个符号的含义即可。只有在特殊要求的情况下，才有必要对相关公式进行推导。3）寻求计算方法时，但求最精不求最快。