光纖模式理論簡介,報(bào)告人：彭 石 軍 時(shí)間：2010年4月,主要內(nèi)容,1、光纖結(jié)構(gòu) 2、模式概念 3、光纖內(nèi)模式傳輸?shù)睦碚摲治?4、結(jié)論,1、光纖結(jié)構(gòu),圖 1 光纖橫截面結(jié)構(gòu),圖2 不同芯徑的光纖,圖 3 光纖中的光線傳輸,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(shù)值孔徑以及材料 光線在包層和外界環(huán)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(huán)境的變化，從而可以進(jìn)行傳感。,主要內(nèi)容,1、光纖結(jié)構(gòu) 2、模式概念 3、光纖內(nèi)模式傳輸?shù)睦碚摲治?4、結(jié)論,2、模式概念,1）模式是指滿足亥姆霍茲方程的一個(gè)特解，并滿足波導(dǎo)中心有界、在邊界趨于無窮時(shí)為零等邊界條件。 2）一個(gè)模式，實(shí)際上是正規(guī)光波導(dǎo)的光場沿橫截面分布的一種場圖。,3）模式是有序的。因?yàn)槟Ｊ绞俏⒎址匠痰囊幌盗刑卣鹘猓允请x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(gè)模式的線性組合構(gòu)成了光波導(dǎo)中總的場分布。因此，一系列模式可以看成一個(gè)光波導(dǎo)的場分布的空間譜。 5）一個(gè)模式在波導(dǎo)中傳播最基本的物理量是它的傳輸常數(shù)。,圖 4 幾種低階模的場分布,主要內(nèi)容,1、光纖結(jié)構(gòu) 2、模式概念 3、光纖內(nèi)模式傳輸?shù)睦碚摲治?4、結(jié)論,3、光纖內(nèi)模式傳輸?shù)睦碚摲治?基本思路：,麥克斯韋方程組,柱坐標(biāo)下亥姆霍茲方程,貝塞爾函數(shù)及場解,邊界連續(xù),色散方程,傳輸常數(shù),回代,替換,和,其中,圖 5貝塞爾函數(shù)（a）第一類貝塞爾函數(shù) （b）第一類變態(tài)貝塞爾函數(shù) （c）第二類貝塞爾函數(shù) （d）第二類變態(tài)貝塞爾函數(shù),由邊界連續(xù)，可推出一般色散方程,TE模,TM模,且滿足弱導(dǎo)近似,圖 6 傳輸常數(shù)計(jì)算,圖 7 TE模不同折射率下一階色散曲線,圖 8 EH模不同折射率下一階色散曲線,圖 9 幾種低階模的場分布,圖 10 幾種線偏模功率分布,圖 11 歸一化傳輸常數(shù),主要內(nèi)容,1、光纖結(jié)構(gòu) 2、模式概念 3、光纖內(nèi)模式傳輸?shù)睦碚摲治?4、結(jié)論,4、總 結(jié),1） 不要被紙老虎所嚇倒，先把握大綱，了解理論的來由。 2）對于公式，不要求逐一推導(dǎo)，明白每一個(gè)符號的含義即可。只有在