第一部分概述(3)

1.4光导纤维 1、光纤的结构

2、光纤的分类

（1） 按照光纤的横截面折射率分布来进行划分 ·均匀光纤——阶跃型光纤

·非均匀光纤——渐变型光纤

折射率分布: n(r)?n(0)[1?2?()?]1/2 含义 ： Δ——相对折射率差， ??n1?n2 n1ra?——折射指数（表示折射率分布形状的参数）

（2）根据纤芯中所传输的模式数量来进行划分

单模光纤——

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多模光纤——

说明：光波长窗口

长波长区（不可见光区）

—— 1.31μm和1.55μm

短波长区（可见光区）—— 0.85μm 特点：1.31μm——理论上的色散最小点

1.55μm——理论上衰减最小点

3、导光原理 （1）阶跃型光纤

①阶跃型光纤的导光原理——全反射

产生全反射的条件：

折射定律： n1sin?i?n2sin?2 设：?2?90? 临界角?C?sin?1全反射条件： *n1?n2 *?i??C 说明：两者同时成立

②集光能力

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n2 n1数值孔径的概念：表示光纤集光能力的物理量。 表达式：数值孔径NA?n12?

?——相对折射指数差

（2） 渐变型光纤

① 渐变型光纤的导光原理——折射定律+全反射

②集光能力

＊ 本地数值孔径的概念： ＊ 本地数值孔径NA(r)?③平方律光纤

自聚焦的概念：

2n2(r)?n2

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说明：不存在理想的自聚焦光纤。

近似自聚焦光纤——平方律光纤

n2(r)?n2(0)[1?g2r2]

平方律光纤的特点：模式色散最小。

4、模式理论分析法中的重要结论 ①重要的参数 —— V

V——归一化频率,它是一个无量纲的参数。

V?n1k0a2?=n1②工作状态分析：

传输状态（或导波状态）——k1???k2→V?Vc 截止状态——??k2→V?Vc

临界状态——??k2，或W=0 →V?Vc ③单模传输条件 0?V?2.40483 主模LP01 Vc?0 次高模LP 11 Vc?2.40483

5、光纤的传输特性

光纤传输特性内容：衰减特性和色散特性

（1）衰减特性 原因：两种??吸收损耗

?散射损耗2??0a2?

·吸收损耗：它是指当光波通过光纤时，光纤材料会吸收一部

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分光波的能量，将其转换成热能，从而造成光功率的损耗，这种损耗就称为~。

·散射损耗：由于光纤材料、形状等方面的缺陷或不均匀，当光在这样的光纤中传输时，将产生光散射，从而造成光功率的损耗，这种损耗称为~。 （2） 色散特性

①光纤的色散：光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，而且它们有不同的传输速度，从而出现脉冲展宽的现象。这种现象就是~。 ②色散的分类

·模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数不同，因而所引起的色散称为~。

·材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈现的非线性关系，从而使光的传播速度随波长的变化而变化，这样引起的色散就是~。

·波导色散：光纤中同一模式在不同的频率下传输时，其相位常数不同，这样引起的色散称为~。 色散的度量：色散系数D 单位：ps/nm·km

7、 新型单模光纤 (1) 色散位移单模光纤

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