光纤通信第一章--光纤的基本理论ppt课件.pptx

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1、CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多光纤通信光纤通信B授课老师：覃国车授课老师：覃国车Email：2015年秋年秋CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多教教材材：顾畹仪，光纤通信（第2版），人民邮电出版社，2011。参考书参考书：1.Joseph C.Palais，光纤通信（第5版），电子工业出版社，2015。2.王辉 等，光纤通信(第3版)电子工业出版社，2014。3.马丽华 等，光纤通信系统北京邮电大学出版社，2009

2、。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第1章章 光纤的基本理论光纤的基本理论1.光纤的结构与分类光纤的结构与分类2.光纤的射线光学分析光纤的射线光学分析3.光纤的波动光学理论光纤的波动光学理论4.光纤的损耗光纤的损耗5.光纤的色散光纤的色散6.光纤的非线性效应光纤的非线性效应CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义

3、的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构纤纤芯芯：位位于于光光纤纤中中心心，直直径径2 2a为为5 57575m,作用是作用是传输光波传输光波。包包层层：位位于于纤纤芯芯外外层层，直直径径2 2b b为为100100150150m,m,作用是作用是将光波限制在纤芯中将光波限制在纤芯中。纤纤芯芯和和包包层层即即组组成成裸裸光光纤纤，两两者者采采用用高高纯纯度二氧化硅（度二氧化硅（SiOSiO2 2）制成。制成。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构为为了

4、了使使光光波波在在纤纤芯芯中中传传送送，应应对对材材料料进进行行不不同同掺掺杂杂，使使包包层层材材料料折折射射率率n2比比纤纤芯芯材材料料折折射射率率n1小，即小，即光纤导光的条件是光纤导光的条件是n1n2。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构 一次涂覆层 纤芯 包层 套层一次涂覆层 包层 纤芯 套层CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构 一次涂覆层 包层 纤芯 套塑

5、层一一次次涂涂敷敷层层是是为为了了增增强强裸裸光光纤纤的的柔柔韧韧性性而而在在其其表表面面涂涂上上的的聚聚氨氨基基甲甲酸酸乙乙脂脂或或硅硅酮酮树树脂脂层层，厚厚度一般为度一般为 30 30150150mm。套套塑塑层层又又称称二二次次涂涂覆覆层层，多多采采用用聚聚乙乙烯烯塑塑料料或或聚聚丙丙烯烯塑塑料料、尼尼龙龙等等材材料料。一一次次涂涂覆覆层层和和套套塑塑层层之之间间填填充充了了缓缓冲冲材材料料以以提提高裸光纤的高裸光纤的机械强度机械强度。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构

6、为为了了使使光光纤纤能能在在各各种种环环境境中中使使用用，必必须须把把光光纤纤与与其其他他元元件件组组合合起起来来构构成成光光缆缆，使使其其具具有有良良好好的的传传输输性性能能以以及及抗抗拉拉、抗抗冲冲击击、抗抗弯弯、抗抗扭扭曲曲等等机机械械性性能能。光缆一般由光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。缆芯、加强元件和护层三部分组成。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、光纤的结构一、光纤的结构 缆缆芯芯：由由单单根根或或多多根根光光纤纤芯芯线线组组成成，有有紧紧套套和和松松套两种结构。套两种结构。加加强

7、强元元件件：用用于于增增强强光光缆缆敷敷设设时时可可承承受受的的负负荷荷。一般是金属丝或非金属纤维。一般是金属丝或非金属纤维。护护层层：具具有有阻阻燃燃、防防潮潮、耐耐压压、耐耐腐腐蚀蚀等等特特性性，主主要要是是对对已已成成缆缆的的光光纤纤芯芯线线进进行行保保护护。根根据据敷敷设设条条件件可可用用铝铝带带、聚聚乙乙烯烯等等，护护层层可可分分为为内内护护层层和和外外护层。护层。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (一一)按光纤横截面折射率分布分类按光纤横截面折射率分布分类阶阶跃跃

8、型型：纤纤芯芯折折射射率率为为常常数数n1n1，包包层层折折射射率率为为常常数数n2,n2,且且n1n2,n1n2,纤纤芯芯和和包包层层相相对对折折射射率率差差为为1%1%2%2%。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (一一)按光纤横截面折射率分布分类按光纤横截面折射率分布分类渐渐变变型型：纤纤芯芯折折射射率率在在中中心心处处为为常常数数n1n1，随随着着半半径径的的增增大大而而逐逐渐渐减减小小，在在纤纤芯芯和和包包层层界界面面处处减减小小至至n2n2，包包层层折折射率为常数射

9、率为常数n2n2。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (一一)按光纤横截面折射率分布分类按光纤横截面折射率分布分类W W型型：在在纤纤芯芯与与包包层层之之间间设设有有一一折折射射率率低低于于包包层层的的缓缓冲冲层层，使使包包层层折折射射率率介介于于纤纤芯芯和和缓缓冲层之间。冲层之间。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (二二)按光纤中的传导模式数量分类按光纤中的

10、传导模式数量分类模模式式：通通常常将将光光波波信信号号在在光光纤纤中中的的电电磁磁场分布图称为场分布图称为“模式模式”。P21 图图1-11光光纤纤中中可可以以传传输输的的模模式式数数量量取取决决于于光光纤纤的的工工作作波波长长、光光纤纤横横截截面面折折射射率率的的分分布布和光纤的和光纤的参数结构参数结构。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (二二)按光纤中的传导模式数量分类按光纤中的传导模式数量分类单单模模光光纤纤在在给给定定的的工工作作波波长长上上只只传传输输单单一一基基模

11、模。在在单单模模光光纤纤中中光光线线沿沿着着平平行行于于纤纤芯芯轴轴线线的的方方向向传播。传播。2b=125m 2a 10 m。多多模模光光纤纤纤纤芯芯内内传传输输多多个个模模式式的的光光波波。在在多多模模光光纤纤中中光光线线在在纤纤芯芯和和包包层层的的界界面面来来回回全全反反射射曲曲折折向向前前传传播播，不不同同模模式式沿沿不不同同的的路路径径传传播播。2b=125m 2a=50 m,62.5 mCH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、光纤的分类二、光纤的分类 (三三)按光纤构成的原材料分类按光纤构成的原

12、材料分类石英石英系光纤系光纤多组分玻璃光纤多组分玻璃光纤塑料包层光纤塑料包层光纤全塑光纤全塑光纤CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 射射线线光光学学理理论论：当当光光波波导导尺尺寸寸远远大大于于光光波波长长时时，可可忽忽略略光光波波长长用用光光射射线线代代表表光能量传输路线的方法光能量传输路线的方法。光纤的分析方法光纤的分析方法波波动动光光学学理理论论：求求解解满满足足边边界界条条件件的麦克斯韦方程组的麦克斯韦方程组的光场。的光场。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实

13、而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析n n全反射全反射n n光纤的相对折射率差光纤的相对折射率差n n光纤的数值孔径光纤的数值孔径n n最大群时延差最大群时延差CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析（一）全反射（一）全反射CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、

14、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析阶阶跃光纤的子午光线跃光纤的子午光线1.入射角入射角=最大入射角最大入射角CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析阶阶跃光纤的子午光纤跃光纤的子午光纤2.入射角入射角 最大入射角最大入射角CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析

15、光学理论分析阶阶跃光纤的子午光线跃光纤的子午光线CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析（三）数值孔径（三）数值孔径CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析（三）相对折射率（三）相对折射率差差CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但

16、是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析（四）最大群时延差（四）最大群时延差CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 三、多模阶跃型光纤的三、多模阶跃型光纤的射线射线光学理论分析光学理论分析CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多四四、渐变折射率光纤、渐变折射率光纤的的射线射线光学理论分析光学理论分析包层包层n1n11n12n2包层包层n11n12n2CH 1寒假

17、来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多四四、渐变折射率光纤、渐变折射率光纤的的射线射线光学理论分析光学理论分析1.同同样样的的入入射射角角，传传输输路路径径变变短短（入入射射角为零除外），从而减小最大群时延差。角为零除外），从而减小最大群时延差。与阶跃型光纤比较与阶跃型光纤比较2.离离 轴轴 心心 越越 远远，传传 播播 速速 度度 越越 快快（v=c/n）,进一步减小最大群时延差。进一步减小最大群时延差。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的

18、陷阱很多四四、渐变折射率光纤、渐变折射率光纤的的射线射线光学理论分析光学理论分析CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多四四、渐变折射率光纤、渐变折射率光纤的的射线射线光学理论分析光学理论分析用用射射线线方方程程可可以以证证明明，当当折折射射率率分分布布取取双双曲曲正正割割函函数数时时，所所有有的的子子午午线线都都具具有有完完善善的的自聚焦自聚焦性质。性质。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多四四、渐变折射率光纤、渐变折射率

19、光纤的的射线射线光学理论分析光学理论分析渐渐变变光光纤纤中中引引入入本本地地数数值值孔孔径径的的概概念念 光光纤纤端端面面上上某某一一点点的的数数值值孔孔径径 ，体体体体现现现现了了了了改改改改点聚集光线的能力。点聚集光线的能力。点聚集光线的能力。点聚集光线的能力。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波

20、动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论根根据据波波动动光光学学理理论论可可知知，若若光光纤纤的的结结构构参参数数（a,n,等等）给给定定，则则在在特特定定波波长长上上只只有某些有某些特定的传播模式特定的传播模式存在。存在。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论光光波波由由高高速速震震荡荡的的电电场场和和磁磁场场组组成成，这这些场以波的形态高速传播。些场以波的形态高速传播。电磁波电磁波电场峰电场峰值幅度值幅度光波角光波角频率频率传播因子传播因子

21、 k=/v(rad/m)光波频率光波频率 光波传播方向光波传播方向CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论电磁波电磁波t=t1t=t2t=t3z相位相位光波光波传播距离播距离z后后产生的相移生的相移CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论如何才能形成稳定的干涉模式？如何才能形成稳定的干涉模式？t1t2t

22、3CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论如何才能形成稳定的干涉模式？如何才能形成稳定的干涉模式？驻波图形驻波图形LCH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论如何才能形成稳定的干涉模式？如何才能形成稳定的干涉模式？LZCH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假

23、。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论如何才能形成稳定的干涉模式？如何才能形成稳定的干涉模式？通通过过改改变变光光线线的的入入射射角角来来改改变变光光程程，使使得得总总相相移移等等于于2的的整整数数倍倍，从从而而可可以以产产生生稳稳定的干涉波。定的干涉波。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组光光纤纤是是一一种种无无传传导导电电流流、无无自自由由电电荷荷且且

24、各各向向同同性的介质光波导。性的介质光波导。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程若若若若电电电电磁磁磁磁场场场场做做做做简简简简谐谐谐谐振振振振荡荡荡荡，由由由由波波波波动动动动方方方方程程程程可可可可以以以以推推推推导导导导出出出出均匀介质中的矢量亥姆霍兹方程：均匀介质中的矢量亥姆霍兹方程：均匀介质中的矢量亥姆霍兹方程：均匀介质中的矢量亥姆霍兹方程：传播因子传播因子介质折射率介质折射率真空中的真空中的传播因子传播因子真

25、空中的光波波长真空中的光波波长CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程在在在在直直直直角角角角坐坐坐坐标标标标系系系系中中中中，电电电电场场场场和和和和磁磁磁磁场场场场的的的的x x、y y、z z分分分分量量量量均均均均满足标量的亥姆霍兹方程满足标量的亥姆霍兹方程满足标量的亥姆霍兹方程满足标量的亥姆霍兹方程CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷

26、阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解假假假假设设设设光光光光纤纤纤纤为为为为弱弱弱弱导导导导波波波波光光光光纤纤纤纤（很很很很小小小小），则则则则可可可可认认认认为为为为光光光光纤纤纤纤里里里里的的的的横横横横向向向向电电电电磁磁磁磁场场场场的的的的幅幅幅幅度度度度满满满满足足足足标标标标量量量量亥亥亥亥姆姆姆姆霍霍霍霍兹兹兹兹方方方方程程程程，因此可求出近似解，即为标量阶。因此可求出近似解，即为标量阶。因此可求出近似解，即为标量阶。因此可求出近似解，即为标量阶。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准

27、备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解选选选选择择择择横横横横向向向向电电电电场场场场的的的的偏偏偏偏振振振振方方方方向向向向沿沿沿沿y y轴轴轴轴，则则则则它它它它满满满满足足足足标标标标量量量量亥姆霍兹方程：亥姆霍兹方程：亥姆霍兹方程：亥姆霍兹方程

28、：在圆柱坐标在圆柱坐标系中展开系中展开CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解采用分离变量法求解得：采用分离变量法求解得：采用分离变量法求解得：采用分离变量法求解得：常数常数电场强度沿电场强度沿光纤径向变光纤径向变化状态化状态电场强度沿圆周电场强度沿圆周方向变化状态方向变化状态电场强度沿光电场强度沿光纤轴向变化状纤轴向变化状态态CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒

29、假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解电场强度沿电场强度沿电场强度沿电场强度沿z z向呈向呈向呈向呈行波行波行波行波状态：状态：状态：状态：kh纤芯和包层界面全反射角纤芯和包层界面全反射角纵向传播因子纵向传播因子/相位常数相位常数CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解电场强度沿圆周方向呈电场强度沿圆周方向呈电场强

30、度沿圆周方向呈电场强度沿圆周方向呈驻波驻波驻波驻波状态：状态：状态：状态：CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解将将将将E Ey y=R(r)=R(r)()Z(z)Z(z)代入标量亥姆霍兹方程，得：代入标量亥姆霍兹方程，得：代入标量亥姆霍兹方程，得：代入标量亥姆霍兹方程，得：CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率

31、光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解M阶贝塞尔函数阶贝塞尔函数CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解m阶第阶第2类修正贝塞尔函数类修正贝塞尔

32、函数CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程标量解标量解CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解标量解几个重要参数几个重要参数归一化径向相位常数归一化径向相位常数U：归一化径向衰减常数归一化径向衰减常数W：CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一

33、个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解标量解几个重要参数几个重要参数光纤归一化频率光纤归一化频率V：CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解标量解CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解标量解纤芯中的波阻

34、抗芯中的波阻抗包包层中的波阻抗中的波阻抗CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解标量解CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解的特征方程标量解的特征方程CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光

35、纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量解的特征方程标量解的特征方程CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性1.V值情况下值情况下相当于光在折射率为相当于光在折射率为n1的无限大空间中传播的无限大空间中传播kCH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标

36、量模及其特性1.V值情况下值情况下CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性1.V值情况下值情况下CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性U=mn为使得为使得Jm(x)=0的第的第n个根。个根。1.V值情况下值情况下 n m012102.404833

37、.8317123.831715.520087.0155937.015598.6537310.17347CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性1.V值情况下的几点结论值情况下的几点结论CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件

38、，归一化截止频率和单模传输条件模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件 CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件 以归一化衰减常数以归一化衰减常数W的取值作为衡量标准的取值作为衡量标准CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤

39、的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件 以归一化衰减常数以归一化衰减常数W的取值作为衡量标准的取值作为衡量标准归一化截止一化截止频率率截止截止时的的归一化径向相位常数一化径向相位常数CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件模的截止条件，归

40、一化截止频率和单模传输条件 CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件 CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性2.LPmn模的截止条件，归一化截止频率和

41、单模传输条件模的截止条件，归一化截止频率和单模传输条件 m n012102.404833.8317123.831715.520087.0155937.015598.6537310.17347CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论标量模及其特性标量模及其特性CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论矢量解

42、矢量解求满足边界条件的求满足边界条件的矢量亥姆霍兹方程矢量亥姆霍兹方程的解即为矢量解。的解即为矢量解。在在圆圆柱柱坐坐标标系系中中出出Ez，Hz外外，其其他他横横向向分分量量都都不不满满足足标量的亥姆霍兹方程标量的亥姆霍兹方程。矢矢量量解解法法从从Ez，Hz的的标标量量亥亥姆姆霍霍兹兹方方程程入入手手，再再通通过场的过场的横向分量与纵向分量的关系横向分量与纵向分量的关系求解其他分量。求解其他分量。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论矢量解矢量解

43、TE模和模和TM模模CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多五、阶跃折射率光纤的波动光学理论五、阶跃折射率光纤的波动光学理论矢量解矢量解EH模和模和HE模模CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光纤的损耗六、光纤的损耗光光纤纤对对光光波波产产生生的的衰衰减减作作用用称称为为光光纤纤的的损耗损耗。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光

44、纤的损耗六、光纤的损耗产生损耗的原因产生损耗的原因吸吸收收本征吸收非本征吸收红外吸收紫外吸收杂质吸收过渡金属离子OH根离子原子缺陷CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光纤的损耗六、光纤的损耗产生损耗的原因产生损耗的原因散散射射本征散射非本征散射瑞利散射波导散射玻璃密度不均匀各种氧化物成分分布不均匀CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光纤的损耗六、光纤的损耗产生损耗的原因产生损耗的原因其其他他光纤弯曲引起的辐射损耗

45、非线性效应引起受激散射连接损耗、耦合损耗CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光纤的损耗六、光纤的损耗损耗系数损耗系数损损损损耗耗耗耗系系系系数数数数定定定定义义义义为为为为单单单单位位位位长长长长度度度度（kmkm）光光光光纤纤纤纤引引引引起起起起的的的的光功率衰减。光功率衰减。光功率衰减。光功率衰减。光光纤输入功率入功率光光纤输出功率出功率CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多六、光纤的损耗六、光纤的损耗损耗系数损耗

46、系数CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散色色散散是是指指介介质质的的折折射射率率n随随波波长长而而变变化化的现象的现象.即即n=f()。正正常常色色散散：介介质质的的折折射射率率n随随波波长长的的增增加而减小的色散。加而减小的色散。反反常常色色散散：介介质质的的折折射射率率n随随波波长长的的增增加而增加的色散。加而增加的色散。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散光光

47、纤纤的的色色散散是是在在光光纤纤中中传传输输的的光光信信号号随随传传输输距距离离增增加加，由由于于不不同同频频率率成成分分或或不不同同传传播播模模式式的的光光传传输输时时延延不不同同引引起起的的脉脉冲冲展展宽宽的物理效应。的物理效应。色色散散主主要要影影响响系系统的的传输容容量量，也也对中中继距离有影响。距离有影响。产生色散的原因产生色散的原因CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散模式色散模式色散在在光光纤纤中中同同一一波波长长光光波波（速速度度相相等等）由由于于传传播播模模式式不

48、不同同使使得得光光程程不不同同，不不同同模模式式到到达达时时间间不不同同造成色散。造成色散。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散材料色散材料色散材材料料色色散散是是由由于于光光纤纤的的折折射射率率随随波波长长变变化化而而使使模式内不同波长的光时间延迟不同产生的色散。模式内不同波长的光时间延迟不同产生的色散。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散波导色散波导色散材材料料

49、色色散散是是由由于于同同一一模模式式的的相相位位常常数数随随波波长长变变化化而使模式内不同波长的光时延不同产生的色散。而使模式内不同波长的光时延不同产生的色散。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散光纤色散的表示方法光纤色散的表示方法1.色色散散系系数数D():单单位位光光谱谱线线宽宽光光源源在在单单位位长长度度光光纤上所引起的时延差。纤上所引起的时延差。单位位长度光度光纤上的上的时延差，延差，单位是位是ps/km光源的光光源的光谱宽度度CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校

50、生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散光纤色散的表示方法光纤色散的表示方法2.最最大大时时延延差差:描描述述光光纤纤中中速速度度最最快快和和最最慢慢的的光波成分的时延之差。光波成分的时延之差。CH 1寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多七、光纤的色散七、光纤的色散光纤色散的表示方法光纤色散的表示方法3.光光纤纤带带宽宽B:光光纤纤每每公公里里传传输输带带宽宽。光光脉脉冲冲在在光光纤纤中中传传输输后后，光光波波的的幅幅度度随随着着调调制制频频率率增