光纤通信课件第二章浅析.pptVIP

第2章 光纤和光缆 ;本章内容、重点和难点;学习本章目的和要求;预备知识;2、dB与dBm的定义;（2）dBm——描述功率的绝对值;2.1 光纤的结构和类型;2.1 光纤的结构和类型;2.1 光纤的结构和类型;2.1 光纤的结构和类型;2.1 光纤的结构和类型; 2.1 光纤的结构和类型;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;2.1.2 光纤的分类;光子晶体的基本性质;光子晶体的基本性质;光子晶体的基本性质;光子晶体的应用 ——波导;;;;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理; 3. 阶跃型多模光纤光射线的理论分析(全反射导光) (1)相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2） 定义：;（2）数值孔径 为简便起见，以突变型多模光纤的交轴(子午)光线为例，进一步讨论光纤的传输条件。设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1， 纤芯中心轴线与z轴一致， 如图2.4。;o;定义临界角θc的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。根据定义和斯奈尔定律;（3）时间延迟 现在我们来观察光线在光纤中的传播时间。根据图2.4，入射角为θ的光线在长度为L(ox)的光纤中传输，所经历的路程为l(oy)， 在θ不大的条件下，其传播时间即时间延迟为;4 渐变型多模光纤光射线的理论分析(自聚焦导光） 渐变型光纤折射率分布的普遍公式为;（1）局部数值孔径 由于渐变型多模光纤折射率分布是径向坐标r的函数，纤芯各点数值孔径不同，所以要定义局部数值孔径NA(r)和最大数值孔径NAmax ;（2）射线方程的解 用几何光学方法分析渐变型多模光纤要求解射线方程，射线方程一般形式为：; 如式(2.6)所示，一般光纤相对折射率差都很小，光线和中心轴线z的夹角也很小，即sinθ≈θ。由于折射率分布具有圆对称性和沿轴线的均匀性，n与φ和z无关。在这些条件下， 式(2.7)可简化为; 解这个二阶微分方程， 得到光线的轨迹为：;（3）自聚焦效应：为观察方便，把光线入射点移到中心轴线(z=0, ri=0)，由式(2.12)和式(2.13)得到; 渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。 这是因为 (1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。 (2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。 所以这些光线的时间延迟近似相等。 ;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理;2.2 光纤的导光原理; （3）模场直径和有效面积 ? 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度的参量。 ? 有效面积与模场直径的物理意义相同，通过模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。 模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比降低，影响系统性能。 因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有效面积）越大越好。 图2-13所示为模场直径示意图。;图2-13 模场直径;2.3 光纤特性;2.3 光纤特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光??的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.2 光纤的传输特性;2.3.3 光纤的机械特性;2.3.3 光纤的机械特性;2.3.3 光纤的机械特性;2.3.4 光纤的温度特性;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.4 光缆的结构和种类;2.