西北大学物理系：《光纤通信系统》第二章 光纤的结构与波导特性（1/2）（冯选旗）

第二章光纤的结构 与波导特性 冯选旗

第二章 光纤的结构 与波导特性 冯选旗

本章内容,重点和难点 本章内容 ●光纤的结构与类型 ●光纤的射线光学理论分析 ●光纤的波动光学理论分析 ●光纤的损耗、色散和非线性特性 光缆的构造、结构与型号 本章重点 光纤的损耗、色散和非线性特性 本章难点 ●光纤的波动光学理论分析 点专此处结束放殃 4合

2 本章内容、重点和难点 本章内容 ⚫光纤的结构与类型 ⚫光纤的射线光学理论分析 ⚫光纤的波动光学理论分析 ⚫光纤的损耗、色散和非线性特性 ⚫光缆的构造、结构与型号 本章重点 ⚫光纤的损耗、色散和非线性特性 本章难点 ⚫光纤的波动光学理论分析

3 学习本章目的和要求 ●了解光纤的结构与类型 ●学会用射线和波动光学理论分析光纤的特性 ●掌握光纤的损耗、色散和非线性特性 ●熟悉光缆的构造、结构与型号 点专此处结束放殃 4合

3 学习本章目的和要求 ⚫了解光纤的结构与类型 ⚫学会用射线和波动光学理论分析光纤的特性 ⚫掌握光纤的损耗、色散和非线性特性 ⚫熟悉光缆的构造、结构与型号

2.1光的导出原理与结构特性的航线分板析 2.2阶跃光纤的模式理论 2.3单浙刍 2.4光红级括 2.5光她推性线性应 2.6光纤光缆设计与制造 点专此处结束放殃 4合

4 2.1 光纤的导光原理与结构特性的射线分析 2.2 阶跃光纤的模式理论 2.3 单模光纤的色散 2.4 光纤损耗 2.5 光纤的非线性效应 2.6 光纤光缆设计与制造

5 21光纤的导光原理与结构特性的射线分析 21.1光纤的结构 光纤( Optical Fiber,O)就是用来导 光的透明介质纤维,一根实用化的光纤是 由多层透明介质构成的,一般可以分为三 部分:折射率较高的纤芯、折射率较低的 包层和外面的涂覆层,如图2.1所示。 点专此处结束放殃 4合

5 2.1光纤的导光原理与结构特性的射线分析 2.1.1 光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导 光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是 由多层透明介质构成的，一般可以分为三 部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的 包层和外面的涂覆层，如图2.1所示

2 1 2 纤芯包层 涂覆层 图21光纤结构示意图 点专此处结束放殃 4合

6 图2.1 光纤结构示意图

2.1.2光纤的类型 光纤的分类方法很多,既可以按照光纤截 面折射率分布来分类,又可以按照光纤中 传输模式数的多少、光纤使用的材料或传 输的工作波长来分类 点专此处结束放殃 4合

7 2.1.2 光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截 面折射率分布来分类，又可以按照光纤中 传输模式数的多少、光纤使用的材料或传 输的工作波长来分类

1.按光红载面上折物率分布分类 按照截面上折射率分布的不同可以将 光纤分为阶跃型光纤( Step-Index Fiber, SIF)和渐变型光纤( Graded- Index fiber, GIF),其折射率分布如图22所示。 点专此处结束放殃 4合

8 1. 按光纤截面上折射率分布分类 按照截面上折射率分布的不同可以将 光纤分为阶跃型光纤(Step-Index Fiber， SIF)和渐变型光纤(Graded-Index Fiber， GIF)，其折射率分布如图2.2所示

9 In 1 (a)阶跃型光纤 (b)渐变型光纤 图22光纤的折射率分布 点专此处结束放殃 4合

9 图2.2 光纤的折射率分布

10 光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。 7 r< a n(r)= 点专此处结束放殃 4合

10 光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示