- 1、本文档共63页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第4章 光波导技术基础;主要内容;光波导技术基础;传统光学传输介质: 空气 ,+透镜、棱镜、光栅
长距离传输:存在水吸收、微粒散射,光学元件菲涅尔反射等
气体透镜:将圆管中充满清洁的空气,四周加热,调整气体流速以保持层流, 用气体温差构成气体透镜,使通过的光向中心汇聚,不致耗散,但难实现。
介质光波导:可以用来引导光按需要的路径传播,并且损耗可以做到很小,
分类:平面(薄膜)介质波导、条形介质波导和圆柱形介质波导。;光波导技术基础;渐变折射率光纤
专利:1963年,日本的西呎等人申请
产品:1968年,日本玻璃板公司研制。
1970年,美国Corning公司研制出20dB/km的低损耗光纤,开始光纤通信产业化。
;学习重点:
平面波导:结构最为简单、直观与精练,便于建立清晰概念
光 纤:应用最广光波导,并且是典型的柱面结构。
电磁场分布特性:
芯区:集中
衬底与覆盖层:紧贴着芯区,沿芯区底外法线方向场指数衰减。
;条件:
光波导:无源、无荷、线性、均匀、各向同性、不导电、无损介质界面
入射光:均匀平面波
过程:全反射
结果:沿界面方向传播的非均匀平面波:
光密介质中,波场沿界面法向按驻波分布——导引波
光疏介质中,波场沿界面法向按指数衰减分布——消逝波;4.1平面介质光波导中的光传播与导引波、消逝波、波导
;4.1.1 光在介质界面的传播特性;4.1.2 光密媒质中的波场——导波
;4.1.2 光密媒质中的波场——导波;(1)合成场的等相位面(z为常数)垂直于波传播方向,等振幅面(x为常数)平行于界面,二者互相垂直,因而属非均匀平面波。;4.1.2 光密媒质中的波场——导波;4.1.3 光疏媒质中的场——消逝波
;4.1.3 光疏媒质中的场——消逝波;4.1.3 光疏媒质中的场——消逝波;4.2平面介质光波导中光导模的几何光学分析 ; 以三层平板波导为例:
波导层、衬底层、包层(覆盖层)折射率分别为 且
平面光以θ角入射到厚度为d的波导层中, θ 不同,则光传输情况不同:;4.2平面介质光波导中光导模的几何光学分析;平板波导中的导模及其场分布 ;4.2平面介质光波导中光导模的几何光学分析
;4.2平面介质光波导中光导模的几何光学分析;(2);(1) (即全反射);传播常数 ;4.3平面介质光波导中光导波的物理光学分析 ;4.4 光纤——圆柱介质光波导;1. 按折射率变化分:
a. 阶跃折射率光纤
b. 渐变折射率光纤;光纤的分类:;4.4.2 光纤的结构参数 ;于是得;;(3)相对折射率Δ;;纤芯折射率分布通式为:;4.5 光纤中光导波的线光学分析 ;4.5.2 偏射光 ;两散焦面之间光波按驻波分布,其外场沿径向按指数衰减。
入射角 越大,内焦面越逼近外焦面, 时两焦面重合,光纤端面光线入射面与圆柱面相切,光纤中的传导光线为一条与圆柱面相切的螺线。;PP′、QQ′平行于OO′,交端面圆周于P′、Q′,AP与PP′(即与轴线)交角为 ,称为折射角(又称轴线角);AP与端面夹角 ;入射面与子午面夹角为γ, 为AP在界面的入射角,则;; 为偏射光线m阶模式的最大允许入射角,而 为子午光线m阶模式的最大允许入射角。由于 ,因而 ,可见满足 时, 可依γ
的取值不同而取到直到 的值:γ=0时, 取最小值 ;而
时, 为 。因而 对 没有限制。但是否
的光都能形成光导波,还要受 取值的限制。也就是说 的光线中,只有某部分 相应的光线才能形成导波。;;;;4.7光纤色散与脉冲展宽 ;4.7光纤色散与脉冲展宽 ;4.7.1 脉冲展宽的傅里叶分析 ;4.7.1 脉冲展宽的傅里叶分析;一个是相速度 ,表征光纤中某一导模的等相面移动速度; ;称为
文档评论(0)