1、1、光纖結構(jigu)圖 1 光纖橫截面結構( jigu) 涂覆層 包層 纖芯 圖2 不同(b tn)芯徑的光纖第1頁/共23頁第一頁，共24頁。圖 3 光纖中的光線(gungxin)傳輸 a 單模光纖b 多模光纖 光纖五要素：纖芯/包層折射率、階躍型/漸變型、纖芯/包層直徑、數值孔徑以及(yj)材料 光線在包層和外界環境交界面處有一定的穿透深度，因此，這樣的光線可以感知外界環境的變化，從而可以進行傳感。第2頁/共23頁第二頁，共24頁。主要主要(zhyo)內容內容1、光纖結構2、模式(msh)概念3、光纖內模式(msh)傳輸的理論分析4、結論第3頁/共23頁第三頁，共24頁。2、模式(ms

2、h)概念1）模式是指滿足亥姆霍茲方程的一個(y )特解，并滿足波導中心有界、在邊界趨于無窮時為零等邊界條件。 2）一個(y )模式，實際上是正規光波導的光場沿橫截面分布的一種場圖。第4頁/共23頁第四頁，共24頁。3）模式是有序的。因為模式是微分方程的一系列特征解，所以是離散的、可以排序的。排序方法：一種是以特征方程中分離變量的根的序號排列；另一種是以之大小排序， 越大序號越小。4）許多個模式的線性組合構成了光波導中總的場分布。因此，一系列模式可以看成一個光波導的場分布的空間(kngjin)譜。5）一個模式在波導中傳播最基本的物理量是它的傳輸常數。第5頁/共23頁第五頁，共24頁。圖 4 幾種

3、(j zhn)低階模的場分布第6頁/共23頁第六頁，共24頁。主要主要(zhyo)內容內容1、光纖結構2、模式(msh)概念3、光纖內模式(msh)傳輸的理論分析4、結論第7頁/共23頁第七頁，共24頁。3 3、光纖內模式、光纖內模式(msh)(msh)傳輸的理論分析傳輸的理論分析基本思路：麥克斯韋(mi k s wi)方程組 柱坐標(zubio)下亥姆霍茲方程 貝塞爾函數及場解 邊界連續邊界連續色散方程 傳輸常數 回代回代 ttzzhehe、 ,第8頁/共23頁第八頁，共24頁。022202zzzztHEnkHEDBtBEtDJH0zztzztHhHHEeEE0110112220222222

4、0222zzzzzzHnkHrrHrrrEnkErrErrrzzrrzzrrHeHeHeHEeEeEeE zjerRzr,替換(t hun)zEzH和第9頁/共23頁第九頁，共24頁。 22221ddrkdrrdRrdrdrRrc0112222RXmdXdRXdXRdaremraWKBHaremraUJBHaremraWKAEaremraUJAEzjmzzjmzzjmzzjmzcos0cossin0sin22112211)(22212202222222022222120222nnakWUVankaWankaU其中(qzhng) 0222mddrHrjrEnjHkrHjErnjHkrHjErjE

5、kHrjrEjEkzzczzrczzczzrc20220202022m第10頁/共23頁第十頁，共24頁。圖 5貝塞爾函數(hnsh)（a）第一類貝塞爾函數(hnsh) （b）第一類變態貝塞爾函數(hnsh) （c）第二類貝塞爾函數(hnsh) （d）第二類變態貝塞爾函數(hnsh) 第11頁/共23頁第十一頁，共24頁。由邊界連續(linx)，可推出一般色散方程 22221222222121111mmmmmmmmJUK WJUn K WnmUJUWK WUJUnWK WUWn UW00000JUKWUJUWKW221020000n JUn KWUJUWKWTE模TM模0m0m且滿足(mnz)

6、弱導近似 2211WUmWWKWKUUJUJmmmm第12頁/共23頁第十二頁，共24頁。圖 6 傳輸常數(chngsh)計算第13頁/共23頁第十三頁，共24頁。圖 7 TE模不同折射率下一階色散(ssn)曲線第14頁/共23頁第十四頁，共24頁。圖 8 EH模不同(b tn)折射率下一階色散曲線第15頁/共23頁第十五頁，共24頁。aremraWKWKBHaremraUJUJBHaremraWKWKAEaremraUJUJAEzjmmzzjmmzzjmmzzjmmzcos)()(0cos)()(sin)()(0sin)()(2121212121212121,rrrrzzzzHHHHEEEE

7、HHEErHrjrEnjHkrHjErnjHkrHjErjEkHrjrEjEkzzczzrczzczzrc2022020202第16頁/共23頁第十六頁，共24頁。圖 9 幾種(j zhn)低階模的場分布第17頁/共23頁第十七頁，共24頁。圖 10 幾種線偏模功率(gngl)分布第18頁/共23頁第十八頁，共24頁。圖 11 歸一化傳輸(chun sh)常數2221222nnnnbeff第19頁/共23頁第十九頁，共24頁。主要主要(zhyo)內容內容1、光纖結構2、模式概念3、光纖內模式傳輸的理論分析(fnx)4、結論第20頁/共23頁第二十頁，共24頁。4 4、總、總 結結1） 不要被紙老虎所嚇倒，先把握大綱，了解(lioji)理論的來由。2）對于公式，不要求逐一推導，明白每一個符號的含義即可。只有在特殊要求的情況下，才有必要對相關公式進行推導。3）尋求計算方法時，但求最精不求最快。第21頁/共23頁第二十一頁，共24頁。第22頁/共23頁第二十二頁，共24頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第23頁/共23頁第二十三頁，共24頁。NoImage內容(nirng)總結1、光纖結構(jigu)。1）模式是指滿足亥姆霍茲方程的一個特解，并滿足波導中心有界、在邊界趨于無窮時為零等邊界條件。2）一個模式，實際上是正規光波導的光場沿橫截面分布的一種場圖。排序方法：一