《光电子技术》课程教学资源（PPT课件）第五章 普通光纤的基础理论

2-4章平面介质波导5-10章光纤波导 阶跃折射率 多模 阶跃折射率 单模 渐变折射率 渐变折射率 对称 保护层 n。覆盖层 非对称 导波层 包层 衬底层 纤芯 射线光学 子午光线 射线光学 偏射光线 波动分析(模式) 波动分析—标量近似(模式)

阶跃折射率 渐变折射率 射线光学 波动分析（模式） 2－4章 平面介质波导 5－10章 光纤波导 阶跃折射率 渐变折射率 射线光学 波动分析 多模 单模 子午光线 偏射光线 标量近似（模式） nc n1 ns 覆盖层 导波层 衬底层 对称 非对称 保护层 包层 纤芯

耦合: 透镜 透镜 棱镜 光栅 外耦合〈光栅 外耦合 劈形 光纤锥 全 全息 波导耦合 光纤波导焊接 (耦合波理论)

耦合： 外耦合 透镜 棱镜 光栅 劈形 全息 外耦合 透镜 光栅 光纤锥 全息 波导耦合 （耦合波理论） 光纤波导焊接

调制 强度 电光强度 内调制位相(千涉) 位相 法拉第 调制〈声光〈偏振调制 偏振{克尔 光弹 频率 频率(多普勒效应 磁光波长 外调制 波长

调制 调制 电光 声光 磁光 强度 位相 偏振 波长 频率 调制 内调制 外调制 强度 位相 （干涉） 偏振 波长 频率（多普勒效应 ） 法拉第 克尔 光弹

第五章 普通光纤的基础理论

第 五 章 普通光纤的基础理论

内容提要 前言 §1阶跃折射率光纤的光线理论 §2偏射光线的传播 §3光纤波导中的模式理论 §4阶跃光纤的标量近似分析

内容提要 前言 §1阶跃折射率光纤的光线理论 § 2偏射光线的传播 § 3光纤波导中的模式理论 § 4阶跃光纤的标量近似分析

前 1.光纤与光纤通信基本情况: 米\ 维隹 占光学工业 光电 子器 光 时间产值比例 件/学 1982年09.2 集成光学 1985年20.7% 2000年 46.0 图11光电子技术 主体发展 t 图1.2阶跃折射 率光纤的横界面图 En np 稳阿距六

前言 1.光纤与光纤通信基本情况: 占光学工业 时 间 产值比例 1982年 09.2% 1985年 20.7% 2000年 46.0% 图1.2 阶跃折射 率光纤的横界面图

2.历史的回顾 1854年,就认识到光纤导光传播的基本原理 全内反射。 十九世纪二十年代,制成了元包层的玻璃光纤; 二十世纪五十年代,用包层可以改善光纤特性 当时的主要目的是传輸图像, 1967, NSKapany, Fiber Optics: Principles and Aplications(Academic, New York) 缺点:损耗大α~1000dB/km

2. 历史的回顾 1854年，就认识到光纤导光传播的基本原理 — 全内反射。 十九世纪二十年代，制成了无包层的玻璃光纤； 二十世纪五十年代，用包层可以改善光纤特性， 当时的主要目的是传输图像。 1967年，N.S.Kapany，Fiber Optics：Principles and Aplications (Academic，New York) 缺点：损耗大 α~1000dB/km

七十年代:随着光纤制造技术的突破,使损耗降低 到~0.2dB/km(155μm附近)仅受瑞利散射损 耗限制。 1973年从理论上预言通过光纤的色散和非线性互 作用可以产生光孤子;1980年从实验上获得了光 孤子,将超短光脉冲压缩到了6fs

七十年代：随着光纤制造技术的突破，使损耗降低 到~0.2dB/km（1.55μm附近）仅受瑞利散射损 耗限制。 1973年从理论上预言通过光纤的色散和非线性互 作用可以产生光孤子；1980年从实验上获得了光 孤子，将超短光脉冲压缩到了6fs

光年通想每光纤故大器 领域的草命 掺条光纤激光器 低损耗光纤 受激喇曼散射 非线性光纤 光学新领域诞生〈受激布里渊散射 光纤群速色散,自相位调制 超短光脉冲的产生、压缃和控制

掺铒光纤放大器 掺杂光纤激光器 受激喇曼散射 受激布里渊散射 光纤群速色散,自相位调制—— 超短光脉冲的产生、压缩和控制 光纤通信 领域的革命 低损耗光纤 非线性光纤 光学新领域诞生

3优点: 良好的传导性能、巨大信息容量(一条光频 通路上同时可容纳几十亿人通话,传送上千套电 视节目)。 与金属传输线相比: (1)机械方面:直径细(μm)、重量轻(30g/km )、可绕性好(节省铜料、价格低廉,一公斤 熔融硅棒可拉光纤几百公里,100公里长18 路同轨电缆需铜12吨、铅50吨)

3.优点： 良好的传导性能、巨大信息容量(一条光频 通路上同时可容纳几十亿人通话，传送上千套电 视节目)。 与金属传输线相比: (1)机械方面:直径细(µm)、重量轻(30g/km )、可绕性好(节省铜料、价格低廉，一公斤 熔融硅棒可拉光纤几百公里，100公里长18 路同轨电缆需铜12吨、铅50吨)