(23)--2-5-3光电子技术基础.ppt

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1、模式：光波在光纤传播特性主要概念；结合讨论内容，对模式有关概念讨论；思路：标量波动方程场分布方程特征方程 传输模特性 光纤中的电磁波模式理论 利用特征方程可以求出光纤中TE、TM、HE、EH四种模式的特征方程。当m=0时，可得到TE模和TM模的特征方程：当m0时，得到HE模或EH模特征方程记作：HEmn和EHmn记作：TE0n和TM0n横电（磁）波混合模式1、光纤中可能存在的模式弱导光纤，由于n1/n2 1，可采取近似解法标量近似解法。在弱导光纤中传播的电磁场近似为横向场，它具有横向场(x,y)极化方向不变的线极化特点，认为它是线极化波LPmn模。1、光纤中可能存在的模式m：贝塞尔函数阶数，意

2、义：光纤横截面沿圆周向光强极大值对数；n：贝塞尔函数根序号，意义：沿纤芯半径向光强极大值个数。1、光纤中可能存在的模式从几何光学角度还需满足横向谐振条件：一定，对应同一个模式。p一种频率的光波以不同角度入射到光纤端面，在横截面内形成不同的驻波。p波长不同的光线入射到光纤端面，不同角度也可以产生相同模式。2、模式与频率的关系一模式由不同 光波产生，高（短）光传播，芯与包层界面入射角远临界角，大部分能量集中纤芯远离截止态；同模式，低（长）波，纤心与包层界面入射角虽但更 临界角，多能量漏到纤芯外模式接近截止态；2、模式与频率的关系 ，传播光波在纤芯振荡 ，传播光波在包层衰减 3、导模成立条件和截止条

3、件导模条件横向约束截止条件横向辐射2、导模成立条件和截止条件参数不变，远离截止，高（短）入射到光纤，归一化V大；与 等，3、模式的远离截止和接近截止m阶贝塞尔函数，解出 ，一组m，n对应一模式；，根据求出根 ，相应模式传播常数；模式线性极化模，标记，临界时：3、模式的远离截止和接近截止p对任一模式LPmn，对应一个归一化截止频率Vcmn。当VVcmn,该模式可传输，反之截止。pm-1阶贝塞尔函数的第n个根，为LPmn的截止频率3、模式的远离截止和接近截止LP01模传输不截止；接近截止情况 p对模式LPonp对模式LP1n3、模式的远离截止和接近截止3、模式的远离截止和接近截止LPLP0101模可由不同频率产生，光纤参量不变，频率不同，模可由不同频率产生，光纤参量不变，频率不同，V V不同；不同；V V大意味光线更靠近轴传播，大意味光线更靠近轴传播，LPLP0101模场分布集模场分布集中纤芯。中纤芯。V V ，场向包层转移，纤芯传播能量，场向包层转移，纤芯传播能量 。