北京交通大学：《光纤测量原理》课程教学课件（PPT讲稿）第三讲 光纤折射率分布测量

上一讲 知识点回顾1、光纤的制造：光纤预制棒的制作、拉丝一个在横向上尺寸被放大了很多倍的实际光纤的大型复制品核心公式：高温→ SiO, ↓ +2Cl, 个Sicl, + O,MCVD、PCVD、OVD、VAD拉丝的原则：等比例拉制2、光缆的基本结构光纤、涂覆层、紧套层\松套层、加强件、护层（内护层\外护层）

上一讲 知识点回顾 1、光纤的制造：光纤预制棒的制作、拉丝 一个在横向上尺寸被放大了很多倍的实际光纤的 大型复制品 核心公式： MCVD、PCVD、OVD、VAD 拉丝的原则：等比例拉制 2、光缆的基本结构 光纤、涂覆层、紧套层\松套层、加 强件、护层（内护层\外护层）

1光纤折射率分布和几何参数的测量1.1、光纤制造技术与光缆1. 1. 1 光纤制造技术1. 1. 2 光缆1.2、光纤的基本结构与分类1.2.1 光纤基本结构1.2.2光纤折射率分布的类型1.2.3单模光纤与多模光纤1.3、光纤的折射率分布和几何参数的测量1. 3. 1 折射近场法1.3.2 近场扫描法1. 3. 3 反射法

1 光纤折射率分布和几何参数的测量 1.1、光纤制造技术与光缆 1.1.1 光纤制造技术 1.1.2 光缆 1.2、光纤的基本结构与分类 1.2.1 光纤基本结构 1.2.2 光纤折射率分布的类型 1.2.3 单模光纤与多模光纤 1.3、光纤的折射率分布和几何参数的测量 1.3.1 折射近场法 1.3.2 近场扫描法 1.3.3 反射法

光纤通信基础2光纤的基本结构与分类1.光纤的基本结构2.光纤折射率分布的类型3.单模光纤与多模光纤2025/11/3

2025/11/3 4 2 光纤的基本结构与分类 1. 光纤的基本结构 光纤通信基础 2. 光纤折射率分布的类型 3. 单模光纤与多模光纤

法线BA1S872,入射介质折射介质02行C光的反射与折射示意图

光的反射与折射示意图

18, 188, 18n,nn--8.814n210一-(a)(b)(e)光的全反射示意图

光的全反射示意图

光纤通信基础1.光纤的基本结构Tnna最基本的光n(r)纤结构由芯n(r)0子和包层两aa部分组成bbrr(a)坐标系统(b）阶跃折射率分布(c)渐变折射率分布渐变型光纤：光纤芯子的阶跃折射率分布光纤：光折射率分布是渐变的，包纤芯子和包层的折射率都层的折射率是均匀的是均匀的

1. 光纤的基本结构 光纤通信基础 (a) 坐标系统 A r  y x z b a (b) 阶跃折射率分布 O b b r r a a n2 n1 n(r) O b b r r a a n2 n1 n(r) (c) 渐变折射率分布 最基本的光 纤结构由芯 子和包层两 部分组成 阶跃折射率分布光纤：光 纤芯子和包层的折射率都 是均匀的 渐变型光纤：光纤芯子的 折射率分布是渐变的，包 层的折射率是均匀的

1①?n1阶跃光纤的导光原理示意图

①② n1 n2 阶跃光纤的导光原理示意图 1  2  0  3  4

阶跃型光纤折射率是沿径向呈阶跃分布，在轴向呈均匀分布，n2是包层折射率，n是纤芯折射率。假设图中的阶跃型光纤为理想的圆柱体，光线若垂直于光纤端面入射，并与光纤轴线重合，或平行，这时光线将沿纤芯轴线方向向前传播。若光线以某一角度入射到光纤端面时，光线进入纤芯会发生折射。当光线到达纤芯与包层的界面上时，发生全反射或折射现象。若要使光线在光纤中实现长距离传输，必须使光线在纤芯与包层的界面上发生全反射，即入射角大于临界角。由前面分析已知光纤的临界角为0。 = arcsin( n2)n

阶跃型光纤折射率是沿径向呈阶跃分布，在轴向呈均匀 分布， 是包层折射率， 是纤芯折射率。假设图中的阶跃 型光纤为理想的圆柱体，光线若垂直于光纤端面入射，并 与光纤轴线重合，或平行，这时光线将沿纤芯轴线方向向 前传播。若光线以某一角度入射到光纤端面时，光线进入 纤芯会发生折射。当光线到达纤芯与包层的界面上时，发 生全反射或折射现象。 若要使光线在光纤中实现长距离传输，必须使光线 在纤芯与包层的界面上发生全反射，即入射角大于临界角 。由前面分析已知光纤的临界角为 n2 n1 arcsin( ) 1 2 n n  c =

BBU渐变型光纤的模式色散渐变型多模光纤的模式色散较小折射率分布n,n2nin渐变型光纤中的光线的传播stop

光纤通信基础1.光纤的基本结构材料及几何尺寸：目前的通信用低损耗光纤的主要成分是高纯石英（SiO2），材料纯度为ppm（百万分之一）至ppb（十亿分之一）量级。纤芯通过微量掺入适当杂质以提高其折射率，通常为掺锗（Ge）石英纤芯直径在4~50um范围。包层一般为ppb级的纯石英材料。通信光纤的包层直径统一为125um√为了增加光纤的机械强度、柔韧性和耐老化特性，光纤外面通常用环氧树脂或硅橡胶涂覆。含涂覆层的通信光纤直径统一为250um

1. 光纤的基本结构 光纤通信基础 材料及几何尺寸： ➢ 目前的通信用低损耗光纤的主要成分是高纯石英（SiO2），材料纯度为 ppm（百万分之一）至ppb（十亿分之一）量级。 ➢ 纤芯通过微量掺入适当杂质以提高其折射率，通常为掺锗（Ge）石英。 纤芯直径在4~50 um范围。 ➢ 包层一般为ppb级的纯石英材料。通信光纤的包层直径统一为125um。 ➢ 为了增加光纤的机械强度、柔韧性和耐老化特性，光纤外面通常用环氧 树脂或硅橡胶涂覆。含涂覆层的通信光纤直径统一为250 um