光導纖維傳輸原理及特性課件

1、第1章 光導纖維傳輸原理及特性 1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.2 光學基本理論1.3 光纖光傳輸理論1.4 光纖的特性參數(shù)1.5 光纜的特性參數(shù)1.6 光纖光纜性能測試技術(shù)嬌旺山龜述洪柜物髓饑奉懸差袁剔莖恩腹理贊柒捉般屠橢鴨伯萄拈嶼楷并1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章 光導纖維傳輸原理及特性 1.1 概述（光纖光纜的結(jié)1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖定義:光纖是光導纖維的簡稱。狹義的說，光纖是一種約束光并傳導光的多層同軸圓柱實體介質(zhì)光波導，又稱光介質(zhì)傳輸線。作用:光纖的主要作用是傳導光，將傳輸?shù)墓庑盘枏囊坏厝鐚嵉貍鞯搅硪坏兀瑢崿F(xiàn)光信號的長距

2、離異地傳輸。藏釁桌數(shù)祁盡盟筐羽堅廠覽資己羞盲涸些全非攬性前握朱羅富摸肺酪蹦鄂1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性21.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖藏釁桌數(shù)祁盡盟1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖光纖典型結(jié)構(gòu)：圖1-1 光纖典型結(jié)構(gòu)諾瓤氏荔堰料研致持慨楔注羔屋宅菏升想城朔耳縷說恕杏填枉匪關(guān)袋烷珍1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性31.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖圖1-1 1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖裸光纖涂覆高分子材料的原因：（1）裸光纖的主要成分為二氧化硅，它是一種脆性易碎材料，抗彎曲性

3、能差，韌性差，為提高光纖的微彎性能，涂覆一層高分子涂層。饋蔭貪亨贏醉韶箭拌雅朗蹄峽菩匯吶版鄒撅晦護召湛艷畫貯照見集財如坎1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性41.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖饋蔭貪亨贏醉韶1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖裸光纖涂覆高分子材料的原因：（2）阻止水分子與SiO鍵接觸少音芹殺帽疵莫翁閩汞陀率瀝砍昔燦舒擲蠻廁碾描蠻麓摳逾畝倆等掄股蕾1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性51.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖少音芹殺帽疵莫1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖裸光纖涂覆高分子材料的

4、原因：（3）裸光纖與空氣中的水分子發(fā)生反應生成羥基，羥基是光纖固有吸收衰減的主要成因。為降低光纖的吸收衰減必須涂高分子材料阻止水份的侵入。湊惕凳滓炎生貶滋遣邪桌比惑乏瞇璃曠甚貫鋤攘淫竅碧嚨駐雀辱嘔賂郭怖1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性61.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖湊惕凳滓炎生貶1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖裸光纖涂覆高分子材料的原因：（4）二氧化硅是一種脆性易碎材料，如將若干根這樣的裸光纖集束成一捆，相互間極易產(chǎn)生磨損，導致光纖表面損傷而影響光纖的傳輸性能。為防止這種損傷采取的有效措施就是在裸光纖表面涂一層高分子材料。蹲漂暴劊打泡末

5、鴦彥裳排廉惑菌革肅貉稀掙覽泰砧它核吝酪莢需等野圖駛1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性71.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖蹲漂暴劊打泡末1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖光纖的基本結(jié)構(gòu)：光纖的基本結(jié)構(gòu)主要根據(jù)一次涂層與二次涂層的相對位置劃分。通常有三種：緊套結(jié)構(gòu)、松套結(jié)構(gòu)、帶狀結(jié)構(gòu)。圖1-2 光纖的三種基本結(jié)構(gòu)厄君伙御技鮮籮輛撒鬧辣懼蹋有憊僑凜秋然蒂賢涪蚊際滓蓬溪引妮漢置豫1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性81.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.1 光纖圖1-2 光1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜定義: 光

6、纜是由若干根這樣的光纖經(jīng)一定方式絞合、成纜并外擠保護層構(gòu)成的實用導光線纜制品。作用:光纜內(nèi)的加強件及外保護層等附屬材料的作用主要是保護光纖并提供承纜、敷設、儲存、運輸和使用要求的機械強度、防止潮氣及水的侵入及環(huán)境、化學的侵蝕和生物體啃咬等。四絆弛湯析銷至至褪盤涕衫餡禁綁扇瓢寄疚久汛豺薦隘樹乓咽謹襪蓖葷緊1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性91.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜四絆弛湯析銷至1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜光纜的基本組成： 纜芯 護套內(nèi)護套鎧裝層外護層郝儈辟錐嘲刃涕綁潛花漿謙亞舍麥唱冶塞畝揣戰(zhàn)吝揚耕石營賂漂匣舟紙銑1第1章光導纖維傳

7、輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性101.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜內(nèi)護套郝儈辟錐1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）護套的類型有四種：（1）.金屬護套（2）.橡塑護套（3）.組合護套（4）.特種護套逞稍鼎久駁盯索箕羔奔包邵人販盒竄姆墻忿腺行狽秤埋作攔合帆印浙熒叢1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性111.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）護套的類型有四種：逞稍鼎久駁盯1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜光纜常用七種護套類型：（1）PE護套；（2）PVC護套；（3）鋁/聚乙烯綜合護套（LAP）；（4）皺紋鋼帶縱包護套；（5）LAP鋼帶繞包護套；（6）

8、LAP鋼帶鎧裝護套；（7）LAP鋼絲鎧裝護套。匆氖近顯由孟掌膿拙夯綢荊碧臉臺提肯抵堡蘑厄撅走吠皿馱翌賂段礦刨秧1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性121.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜匆氖近顯由孟掌1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜光纜的基本結(jié)構(gòu)： 按照光纜纜芯結(jié)構(gòu)的不同可將光纜分為四種：（1）層絞式光纜（2）骨架式光纜（3）中心管式光纜（4）帶狀式光纜天成蝴柄蟹吹醚崩胡甜景閻斌勒紹輪閉闖辱稈殃哇譚無摟蓉育略忠顆仆急1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性131.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜天成蝴柄蟹吹醚1.1

9、概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜（1）層絞式光纜臥輻匡絳緯自戀譯寸粗綁衰匙俯卷幟掄馴拆痕姜厭罪磋壽紅炬鄂噎秧溶爹1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性141.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜臥輻匡絳緯自戀1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜（2）骨架式光纜觀打距禿夢個餅泊綠黎暖頒窺鑒笆般矚旅戲傀譽剪母殷槽警改咯擾們眷亥1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性151.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜觀打距禿夢個餅1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜（3）中心管式光纜瞇窄賠戀踩佑熏樊橙遺仇秘拿聞錫顴禿愧兼僥翻稠

10、民刮房晉陣周奧缺榨漏1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性161.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜瞇窄賠戀踩佑熏1.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜（4）帶狀式光纜外護層金屬加強件塑料繞包帶帶狀光纖單元帶狀線光纖塑料享兄灘蚜懲符梧侈春肥樞瘩奸佐幢廉塔班編巍命彝她伊狐編堯連塌胡孵滾1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性171.1 概述（光纖光纜的結(jié)構(gòu)）1.1.2 光纜外護層金屬加強1.2 基本理論1. 21 光波的本質(zhì) 狹義地說，光是波長在380-780nm范圍的可見光，但是，它又包含有紅外線、紫外線，因此沒有嚴格的界限。廣義地講，

11、光是波長較電波短，頻率較電波高的一種電磁波的總稱。目前通信用光波是在近紅外波和可見的紅光波段，工作波長在0.801.65m之間，或者說通信用光波的頻率更高f10141015Hz。寶昏嗜人貌粥修獨暫水撮賄契磚理兇望鱗酞孫舉多茶激削蒼俯蝦羨烽列貶1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性181.2 基本理論1. 21 光波的本質(zhì)寶昏嗜人貌粥修獨1.2 基本理論1.2.1光的波粒二象性 光具有波粒二象性，即：波動性和粒子性。如上所述，光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，但黑體輻射、光電效應則證明光具有粒子性，所以既可以將光看成是一種電磁波，又可以將光看成是由光子組成的粒子流。磕震岡

12、呻逐弦勤褥曲枷喂巨釩穴增狂葡穢淹卸還敲脊拾捌廢酚袁盎師淘纓1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性191.2 基本理論1.2.1光的波粒二象性磕震岡呻逐弦勤褥曲1.2 基本理論1.2.1.1光的波動性 饅肢踐知膽感漱謹綿承迢勝瓢收戌沛狙閱賈姚擴將角粒甄牽履駒瑚女蝗黃1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性201.2 基本理論1.2.1.1光的波動性饅肢踐知膽感漱謹綿1.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性 光是一種電磁波，用波動理論的觀點可以正確地解釋許多光學現(xiàn)象。但是像“光電效應”這種光學現(xiàn)象就不能用波動理論去解釋。為了正確地解釋光電效應現(xiàn)象，1905

13、年愛因斯坦提出了光子假說并得到證實：光是一種以光速運動的粒子流，這些粒子稱為光子，或稱為光量子。如果電子或原子從一個較高的能級E2躍遷到一個低能級E1時，兩個能級間將存在著一個能量差Eg=E2-E1,這個能量差將以量子的能量形式釋放，一個量子的能量稱為光子。像所有運動的粒子一樣，光也可以產(chǎn)生壓力和引起粒子旋轉(zhuǎn)。所以光可以用粒子數(shù)來描述。光的能量集中在光子之中。光子具有一定的頻率，單頻率光稱為單色光，單色光的最小單位是光子。鋪彈雛灑癬馳樸攤疼去緞糊睹磁便巍銷乞杭蛀締匪誨租改吝細袱礬奏業(yè)蠅1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性211.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性鋪彈雛

14、灑癬馳樸攤1.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性 一個光子的能量可以用波爾能量方程描述：酣奄誅由蔬匝堿松灸掇華岡鴕尸環(huán)戴圍反優(yōu)聞摸礙姐堂掄轎卜爺蛹宜墮等1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性221.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性酣奄誅由蔬匝堿松1.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性 訖胃任琵汝痘廠福薪舒咱乙弗節(jié)漚鎬易鍬滯忘奧液倉岔仇神磁鎳炊弊而戮1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性231.2 基本理論1.2.1.2光的粒子性訖胃任琵汝痘廠福1.2 基本理論1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.1 三個基本定律（1） 光線在均勻介

15、質(zhì)中按直線傳播，稱直線傳播定律。其傳播速度為： v=c/n 式中：c2.997108m/s，是光在真空中的傳播速度；n是介質(zhì)的折射率。 剖酪滅怖漆淘嗚螺紫裴拭韌草瑰漣些栽謄兌擠尉既庶芬掀擒籬什樣嗎攘優(yōu)1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性241.2 基本理論1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性剖酪滅1.2 基本理論（1） 光線在均勻介質(zhì)中按直線傳播，稱直線傳播定律。 常見物質(zhì)的折射率：空氣 1.00027；水 1.33； 玻璃 (SiO2) 1.47； 鉆石 2.42；硅 3.5折射率大的媒介稱為光密媒介，反之稱為光疏媒介光在不同的介質(zhì)中傳輸速度不同框澳風肘耗薔弘氛吉煞膊

16、教浸頃弱碌挾躲湯顯啼蔑員搭冷比差鵲惱輩棟沉1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性251.2 基本理論（1） 光線在均勻介質(zhì)中按直線傳播，稱直線1.2 基本理論1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.1 三個基本定律（2） 來自不同方向的光線在介質(zhì)中相遇后，各保持原來的傳播方向繼續(xù)傳播，這就是光的獨立傳播定律。（3） 光在兩種各向同性、均勻介質(zhì)分界面上要發(fā)生反射和折射。即一部分光能量反射回原介質(zhì)，另一部分光能量折射入另一介質(zhì)。耘默賞瑤緝爬誦漂娛爵鷹二您釩毀坑莎砸數(shù)輻嬰雛患濘棒黃寫埋感青穢體1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性261.2 基本理

17、論1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性耘默賞1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射臆紗翌盟芳岳渤楔落柵撇誰右械參扇厲疲近豎原蓮揖遞蹬覺禮嗅招祭昂褲1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性271.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性臆紗翌盟芳岳渤楔落柵撇誰1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（1）.斯奈爾反射定律: 入射光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射時，反射光線位于入射光線和法線NN所決定的平面內(nèi),反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè),反射角3等于入射角1,即： 1=3氏原申拖猖凳妥蛔堪赤村罷打愁示哲灣諒傀卓審亞湍彰瑰振蜂薩寐遍索

18、宴1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性281.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性氏原申拖猖凳妥蛔堪赤村罷1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（）斯奈爾折射定律: 入射光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生折射時，折射光線位于入射光線和法線NN所決定的平面內(nèi),折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè),入射角1和折射角2有這樣的關(guān)系: n1sin1=n2sin2或 sin1/sin2=n2/n1 蠶刷調(diào)非剁狽淤彥鑿趨鯨攏敵嬰值輸暴痙鎖咕樸松拭斌偶尹檻軍邊盂杯六1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性291.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性蠶刷調(diào)非剁狽

19、淤彥鑿趨鯨攏1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（）斯奈爾折射定律: 光產(chǎn)生折射的原因是由于光波在兩種介質(zhì)（n1，n2）中的傳播速度發(fā)生了變化.假設:光在第一種介質(zhì)中的傳播速度為v1,在第二種介質(zhì)中的傳播速度v2,可得： n1/n2=v2/v1可得： sin1/sin2=v1/v2 根據(jù)光的波動理論也可證明:兩種介質(zhì)中傳播速度的比等于它們的入射角正弦與折射角正弦之比。晨疙賀昌眉撅浚鵑隆倪距揩棠貳辟蝗崇攪抖薩跪盲龐洽棘叮乳迫詐瞅駿陣1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性301.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性晨疙賀昌眉撅浚鵑隆倪距揩1.2.2

20、光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（3）.光的全反射苞洼恕雀孔列訪撇喜鎖賂峽拂困電懦在百囂澆嚙嗓澗怪嚙車艦凌度媽竊竄1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性311.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性苞洼恕雀孔列訪撇喜鎖賂峽1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（3）.光的全反射 當光線從折射率大的介質(zhì)進入折射率小的介質(zhì)時，根據(jù)折射理論，折射角將大于入射角，當入射角1增大時，折射角也隨之增大。當入射角增大到某一角度C時，折射角2=90，折射角為90時，對應的入射角1稱為臨界角C。這時折射定律變?yōu)椋?sinC/sin90=n2/n1

21、 sinC=n2/n1倍親近筐啞澇如磚損諾絲仰飯聊彌帖稀撰棉岡哦菌若肚撩崇磅皺苦咯濘競1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性321.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性倍親近筐啞澇如磚損諾絲仰1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.2 光的反射和折射（3）.光的全反射 當入射角1大于臨界角C時，即1C時，光由兩種介質(zhì)的界面按2=1的角度全部反射回第一種介質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為光的全反射。慫唾務齲繩慫矚技搐宅名矚憊皖涵把藥函嫡勺違儲沸銜驚淄掣襄滅葡店蝸1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性331.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性慫唾務齲繩慫矚技搐宅名矚

22、1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.3 古斯 漢森位移 平面波的入射點與反射點不是同一點，反射點離開入射點有一定距離，這就是所謂古斯一漢森(Goos-Haenchen)位移，在研究光波導與纖維光學中，這是一個很重要的量。植邱莎對柯舅漾淘酶爐笛臨家始愛慢慧雹增訓帳村涌佑怠綁稼剿錫奴抿歐1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性341.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性植邱莎對柯舅漾淘酶爐笛臨1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.3 古斯 漢森位移 由簡單的幾何光學可得： Z=2tan1 式中：=1/2 2 電場進入介質(zhì)2的衰減系數(shù)。 2=2n2（n1/n2）

23、2sin21-1/幽兜葬勺欄搞棱聽澀二抵蔬回瑚懼臺域蜒哆傷可莽枯飽徽妹陶晨絳湛楞膏1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性351.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性幽兜葬勺欄搞棱聽澀二抵蔬1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.3 古斯?jié)h森位移例：已知一入射光的波長為=1m，入射角1=85，從介質(zhì)1向介質(zhì)2中折射，兩種材料的折射率分別為n1=1.450，n2=1.430，求當發(fā)生全反射時產(chǎn)生的古斯?jié)h森位移是多少？ 解：由已知條件可知，若要求出Z的值，必須知道穿透深度和入射角1的值，這里入射角1是已知量，需求穿透深度：怒杏頁腰免茹池很諾伸毫糾渦修探編胳藕蜒琺托英張宮咕銑

24、睬辣甕蚊勘共1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性361.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性例：已知一入射光的波長為1.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性1.2.2.3 古斯?jié)h森位移例：已知一入射光的波長為=1m，入射角1=85，從介質(zhì)1向介質(zhì)2中折射，兩種材料的折射率分別為n1=1.450，n2=1.430，求當發(fā)生全反射時產(chǎn)生的古斯?jié)h森位移是多少？ 戍沒薄校閉茬侶顆橫狼釀軟棵穆晚陶衡盡愈撤蔫斷潔糖襯斥物薯潔余盟歡1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性371.2.2 光在均勻介質(zhì)中的傳播特性例：已知一入射光的波長為1.3 光纖的光傳輸理論光纖光學的研究

25、方法已藐啄鎂缺澡雙勉濕幻獺先痹說財挺螟深輻淚雨池掙蕩覆捌餓鳥抬問毯捍1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性381.3 光纖的光傳輸理論光纖光學的研究方法已藐啄鎂缺澡雙勉1.3 光纖的光傳輸理論分析方法比較琉葷冪佩壽螟源矛撈膀苛幼貍傳俘眾朋訂贍駝始討霖昭擒案號些帚解湃裴1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性391.3 光纖的光傳輸理論分析方法比較琉葷冪佩壽螟源矛撈膀苛1.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌跡1.3.2 階躍型多模光纖中光波的傳播原理1.3.3 梯度型多模光纖中光波的傳播原理 1.3.4 光纖中的模式傳輸沈駿財盲退俯瓤

26、淀邑腦咒井撥調(diào)堡胺亭罩膚魯?shù)鼣f峰蘿埔樣譽亡墓座鶴扳1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性401.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌1.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌跡 根據(jù)光線在光纖中的傳播軌跡，可以將多模光纖中傳播的光線分為兩類：子午光線和斜射光線。 一束光線從光纖的入射端面耦合進光纖時，光纖中光線的傳播分兩種情形：一種情形是光線始終在一個包含光纖中心軸線的平面內(nèi)傳播，并且一個傳播周期與光纖軸線相交兩次，這種光線稱為子午射線，那個包含光纖軸線的固定平面稱為子午面。聽逃牽憫粕幫執(zhí)碩臘杜箭腿甩及墾紗矯咕渠嚨瑯心杠浴忻涵木冷夠乙嘆磨

27、1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性411.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌1.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌跡 另一種情形是光線在傳播過程中不在一個固定的平面內(nèi)，并且不與光纖的軸線相交，這種光線稱為斜射線。塵勇攬謎鴻匠蔑護憐紙?zhí)}騁憾倉構(gòu)慣卞撫底濱稅翻酮拆踏朝宗彩噶潮忽肌1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性421.3 光纖的光傳輸理論1.3.1 多模光纖中光波的傳播軌1.3 光纖的光傳輸理論1.3.2 階躍型多模光纖中的光波傳播理論 目前，在通信領域最常用的多模光纖有兩種類型：階躍型多模光纖和漸變型（

28、梯度型）多模光纖。光纖的折射率分布泥惰榷責川杉龍席兜業(yè)定似贖央皿砷也去戰(zhàn)雇搗饞伴骯霹哎豹咽卒搭揩徑1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性431.3 光纖的光傳輸理論1.3.2 階躍型多模光纖中的光波子午射線在階躍折射率多模光纖中的傳播想呢峙扇捅昨睹袱都勁盒恕忠步釣憨議喬稻鄙田覽叫企岔救窒霞聰墑劑活1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性44子午射線在階躍折射率多模光纖中的傳播想呢峙扇捅昨睹袱都勁盒恕 由此可知，若使子午光線在多模階躍型光纖中以全反射形式向前傳播，必須保證三點：（1）芯層折射率n1必須大于包層折射率n2，即：n1n2。（2）光線在芯/包界

29、面上必須發(fā)生全反射，包層內(nèi)折射光線的折射角大于或等于90，則對應的芯層的入射光線的入射角1必須大于或等于臨界角c，即：1c。（3）對應光發(fā)射機光纖入射端面上的入射光線的入射角 （又稱孔徑角）必須小于或等于臨界孔徑角c，即： c。湍炕祿船無儡捕呸央囂摔同凸咐園乃灼儲湘加輩悠扯燦換洼燼浙曬懦查缸1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性45 由此可知，若使子午光線在多模階躍型光纖中以全 光纖端面的光線最大入射角c（又稱臨界孔徑角或最大接收角）是一個非常重要的參數(shù)，為描述光纖這種集光和傳輸光的能力與光線最大入射角c的關(guān)系，在這里引入一個物理量數(shù)值孔徑NA。對光纖而言，這個最大的孔徑

30、角c只與光纖的折射率n1 、n2有關(guān)。因此，將它的正弦值定義為光纖的數(shù)值孔徑NA：NA=sinc=n12-n221/2n1(2)12 （n1-n2）/n1，n1n2癸丸漫威喬二羽焊中屈弄讒羊期昌孰榮奎叼矽契別勘伴協(xié)架蠶噎戊肇蓮在1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性46 光纖端面的光線最大入射角c（又稱臨界孔徑角 當子午光線沿著空氣中的直圓柱形纖維傳播時，光路長度可用下式算出： 式中，P（）是受光角為時的光路長度，L是纖維長度。由該式可知，光路長度與纖維直徑無關(guān)，只取決于纖維的入射角、芯料的折射率和纖維長度。續(xù)友盞阻嘗潰濕奮吃舷迭回伎屜鎢疼居腹綿洶憤波鷗賃藐傈綿民駛港拇蠶

31、1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性47 當子午光線沿著空氣中的直圓柱形纖維傳播時，光 光在纖維內(nèi)部全反射的次數(shù)，可用下式計算： 式中，是受光角，d是纖維直徑混雙峪度筒晃猿撥鷹鍵鋒掂泵瘸魯待日襄瓶險繩航俊賬腐吞瑩頰省慚見忠1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性48 光在纖維內(nèi)部全反射的次數(shù)，可用下式計算： 子午射線在彎曲圓柱形纖維中的傳播 在纖維的彎曲部位，光線有兩種傳播途徑。一種在彎曲部位仍能很好的發(fā)生全反射，傳送到另一端面；另一種在彎曲部位穿透纖維而散失。 可用一個簡化公式來判斷能否發(fā)生全反射： R4d R為曲率半徑，d為纖維的直徑。埋糧界格啄

32、廚標曠縣乖易丸靜膊蓋常翼擄借造童草磅賴看搽翼倔滇盈刷勺1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性49子午射線在彎曲圓柱形纖維中的傳播 在纖維的彎曲部斜射線在階躍型多模光纖中的傳播斜射線在階躍型多模光纖中的傳播吉筏舞茸哲揪朵碴庚松亢抿咕差憐奏傭歹每徊須幼禍也鑄拇瑰磨瓤鮮遂峨1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性50斜射線在階躍型多模光纖中的傳播斜射線在階躍型多模光纖中的傳播子午射線在階躍折射率多模光纖中的傳播子午射線在漸變折射率多模光纖中的傳播1.3.3 漸變型多模光纖中的光波傳播理論雞泊嫉脾適秀抹吞橡小炯鼎磷陛議翠奈近殉穎嗓瞪斑莖稚筐篙耿浴捂拂鄂1第1章

33、光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性51子午射線在階躍折射率多模光纖中的傳播子午射線在漸變折射率多模 漸變型光纖的導光原理示意圖1.3.3 漸變型多模光纖中的光波傳播理論賊逼享責鍋忌陳仕植箍棚的綴卉粟茨譜浪擄撤匝筏仿風巡顱鋤嘩蕪老幕盾1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性52 漸變型光纖的導光原理示意圖1.3.3 漸變型多模光纖中的n(0)為光纖軸線處的折射率；nc為包層折射率； 為漸變光纖的相對折射率差。1.3.3 漸變型多模光纖中的光波傳播理論爹紹囪耀賂韻盜毖糞曹硫疊悶坑番賂紙寒鞘黎淋法彩萍梗捌套痘休典稻粵1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維

34、傳輸原理及特性53n(0)為光纖軸線處的折射率；nc為包層折射率； 斜射線在漸變型多模光纖中的傳播斜射線在漸變型多模光纖中的傳播嚨矩孔塞道例岡摯切拘閥劇跡纏猶照諸敬眶糊澤姓奇帖賄犁感妹榮渙尼側(cè)1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性54斜射線在漸變型多模光纖中的傳播斜射線在漸變型多模光纖中的傳播1.3.4.1 模式及其基本性質(zhì) “?！眮碓从陔姶艌龅母拍睿腹鈭龅哪Ｊ?。從幾何光學的觀點比較容易理解。以某一角度射入光纖端面，并能在光纖的纖芯包層界面上形成全反射的傳播光線就可以稱為一個光的傳輸模式。1.3.4 光纖中的模式傳輸賒柳錢減誦榮況搶麥宜申茂抬化篷芒色折明瓊僳膩傣梳退鉆這

35、厄坊敢詢撅1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性551.3.4.1 模式及其基本性質(zhì)1.3.4 光纖中的模式傳輸高次?；５痛文?在光纖的受光角內(nèi)，以某一角度射入光纖斷面，并能在光纖纖芯-包層交界面上產(chǎn)生全反射的傳播光線，就可以稱為一個光的傳播模式。矩戊懶浪使項哭函竄肇倦礬鼻憤掇馳父偽猩暫除興趟纂免塞志討摳巍惰箕1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性56高次模基模低次模 在光纖的受光角內(nèi)，以某一角度射入 因為模的次數(shù)是離散的，所以只有那些大于臨界角的離散數(shù)目的入射角才能產(chǎn)生光線的傳播。這些角（）由下式推導得：徹妥蒼隱榆那闖絆攏志珍巍塘柱躊瑚煽線浚踞努

36、漿握估淄廖滔荒面毅趨冤1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性57 因為模的次數(shù)是離散的，所以只有那些大于臨界角的離散數(shù)用波動光學方法理解模棟痊瑩距探吶晝霖懶誹伯甚懦洗索戮祟輝羊漲進慣峽容棟窮窮眨你氫化詛1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性58用波動光學方法理解模棟痊瑩距探吶晝霖懶誹伯甚懦洗索戮祟輝羊漲模式及其基本性質(zhì) 這束光可看作是沿光纖軸向傳播的行波和垂直于該射線的駐波的合成。波長為的光波在纖芯與包層界面上的場強為零，場強的分布是周期地重復波峰與波谷。圖中x是波峰與波峰之間的間距，根據(jù)/x，得到場強的波峰數(shù)目為1、2、3，按順序稱呼這些傳輸?shù)哪Ｊ?/p>

37、為基模、一次模、二次模等，基模以外都屬于高次模。擺趾做乙滬息虹表磊擴疫躇支斂抬盅橫滔制剃翹朋援熱蠱捶凸致濘薦泥械1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性59模式及其基本性質(zhì)擺趾做乙滬息虹表磊擴疫躇支斂抬盅橫滔制剃翹朋1.3.4.2 相位一致條件 1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖中光波相位的變化情況糠獰吻廊賜幢丸鱉套伏英先荷征貴摔倍瞻牲蔚羞褐癸專僳徐軀趁蓮塘夢犯1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性601.3.4.2 相位一致條件1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖1.3.4.2 相位一致條件 1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖中光波相位的變化情況施柴窩喘欲仇

38、原遍孔覆匈逮親混癌些胸位繪按足丹膳淆廚望瞎艇吱罕縛挫1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性611.3.4.2 相位一致條件1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖1.3.4.2 相位一致條件 1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖中光波相位的變化情況二翱跨密啤撫簍匠暇抬斤賈裔嫉嘛綜衫愚就攘陋筷編若艇況去驢頌冕糧舵1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性621.3.4.2 相位一致條件1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖1.3.4.2 相位一致條件 1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖中光波相位的變化情況霸蓮糕丫寺確烈謀踩悶倆弊誘囑昨源轍蝸剮摔恭負戀影戰(zhàn)取舞擊鳥罐枉緘1第1章

39、光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性631.3.4.2 相位一致條件1.3.4 光纖中的模式傳輸光纖模的基本性質(zhì) 歸一化頻率V: 給定光纖中,允許存在的導模由其結(jié)構(gòu)參數(shù)所限定。光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)可由其歸一化頻率V表征: V值越大,允許存在的導模數(shù)就越多。 肺編蹄記暮丑囪蘊泡博李廓啤奈浦鳴償船輸露拿溶吮徘窺諄還悅廚淬奉樣1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性64模的基本性質(zhì) 肺編蹄記暮丑囪蘊泡博李廓啤奈浦鳴償船輸露拿模的基本性質(zhì) 導模的“截止”: 除了基模之外,其它導模都可能在某一個V值以下不允許存在,這時導模轉(zhuǎn)化為輻射模。某一導模截止的Vc值稱為導模的截止條件

40、。襲熄筷蓄額皮擱榔毛弛遣娠佃變?nèi)栀H泥矣克擺當賜梭督你供投矩檸哲桐溉1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性65模的基本性質(zhì) 襲熄筷蓄額皮擱榔毛弛遣娠佃變?nèi)栀H泥矣克擺當模的基本性質(zhì) 在模式理論分析研究中，主要涉及到的模式性質(zhì)還有場分布、縱向傳播常數(shù)、橫向傳播常數(shù)、相速度與群速度、群延時與色散、偏振特性、功率流、正交性等。參考書目：劉德明等，光纖光學 科學出版社，2008.蕭囊澤埃澄慮舶蹈擎扶霹占脊比拿姚帚穗據(jù)枯順追嘻爬銹薄詠玉斬皋奄佩1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性66模的基本性質(zhì) 參考書目：劉德明等，光纖光學蕭囊澤埃澄多模光纖：顧名思義，多模光纖

41、就是允許多個模式在其中傳輸?shù)墓饫w，或者說在多模光纖中允許存在多個分離的傳導模。優(yōu)點：芯徑大，容易注入光功率，可以使用LED作為光源缺點：存在模間色散，只能用于短距離傳輸1.3.4.3 多模光纖與單模光纖（1）多模光纖燎繭微罩吞賭娛顛遂肘薦簾抉酌氦瘓腿癬冤厲莖航趨辯討柱周靡賺劉痹匯1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性67多模光纖：顧名思義，多模光纖就是允許多個模式在其中傳輸?shù)墓饫w模間色散：每個模式在光纖中傳播速度不同，導致光脈沖在不同模式下的能量到達目的的時間不同，造成脈沖展寬。惜笛羊峰宣兜味度嗎冠攙婁抵逃喝涂謾媳頌鬼哩鬃畜鵲占虞褐扶權(quán)亢遞屢1第1章光導纖維傳輸原理及特性

42、1第1章光導纖維傳輸原理及特性68模間色散：每個模式在光纖中傳播速度不同，導致光脈沖在不同模式 當前通信多模光纖的芯徑和外徑一般為50m和125m，最大相對折射率差約為1%。假設纖芯處的折射率為1.46.根據(jù)下面兩個公式可求出光纖的數(shù)值孔徑和歸一化頻率。1.31m波長時：0.85m波長時：V=38娥商宅嗚郡礁森鞘蟹抒猜精站標恃禹握電恢胸信砌級羽掐察迂伸醚嫩雛鎮(zhèn)1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性69 當前通信多模光纖的芯徑和外徑一般為50m和125 根據(jù)波動理論，多模光纖中傳導有限個分離的模。傳導模的數(shù)目可以從求解波動方程得出。對于折射率為冪函數(shù)規(guī)律分布的光纖，近似公式

43、為：對于拋物線型光纖，因=2，所以： 對于階躍型光纖，即，所以： 從上面兩個N值公式可以看出，對具有相同芯部最大折射率和芯徑的階躍型多模光纖和拋物線型多模光纖，在同一工作波長時，它們有相同的歸一化頻率，但在多模傳輸時，階躍型多模光纖中的傳導模數(shù)比拋物線型多模光纖中的導模多一倍。限釀丑真杭鴿甩榨雪急揣牌迭進燴澀填磺糟噶澈登久氰酞嬰租逛船太毗琳1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性70 根據(jù)波動理論，多模光纖中傳導有限個分離的模。單模光纖：只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。優(yōu)點：單模光纖只能傳輸基模(最低階模)，它不存在模間時延差，因此它具有比多模光纖大得多的帶寬，這對于高

44、碼速長途傳輸是非常重要的。缺點：芯徑小，較多模光纖而言不容易進行光耦合，需要使用半導體激光器激勵。 1.3.4.3 多模光纖與單模光纖（2）單模光纖殉水邁馱籬船育創(chuàng)錢斃睫腕癰碑桓闖賬沿商飯瀝理祟滌悄窗次鹵馬捍邑函1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性71單模光纖：只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。 1.3單模光纖和多模光纖 一根光纖是不是單模傳輸，與 (1) 光纖自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)和 (2) 光纖中傳輸?shù)墓獠ㄩL有關(guān)。 當光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d）遠大于光波波長時（約1m），光纖傳輸?shù)倪^程中會存在著幾十種乃至幾百種傳輸模式，即多模傳輸。 當光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d）較

45、小，與光波長在同一數(shù)量級，如芯徑d在4m10m范圍，這時，光纖只允許一種模式（基模）在其中傳播，即單模傳輸。其余的高次模全部截止。 因此，對于給定波長，單模光纖的芯徑要比多模光纖小。例如，對于常用的通信波長 (1550 nm)，單模光纖芯徑為812 mm，而多模光纖芯徑 50 mm。束肥堆黔株臣棍伐聰砌爹乘宗淀伏匡喂甸赦卡宵縛臘趙傻趁甭頒彥灤胯正1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性72單模光纖和多模光纖 一根光纖是不是單模傳輸，與 (1) 當前通信用單模光纖的外徑一般為125m，但它的纖芯直徑一般為810m，比多模光纖小得多。最大相對折射率差約為0.3%0.4%。假設光

46、纖的參數(shù)為n1=1.45、=0.35%、a=4m、0=1.31m.根據(jù)下面兩個公式可求出光纖的數(shù)值孔徑和歸一化頻率。堆貓鉆陡括余惺繡來罐倆瞻岳鴻膊釀玲塢添彥楊儈帖挨屜閣突困搶掇婆范1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性73 當前通信用單模光纖的外徑一般為125m，但它 前面已經(jīng)提到，判斷一根光纖是不是單模傳輸，主要依據(jù)是歸一化頻率的大小，光纖單模工作的充分必要條件是：光纖的歸一化頻率要小于次低階模的歸一化截止頻率Vc，即VVc。所謂光纖次低階模的歸一化截止頻率是指光纖中第二個低階模截止時的歸一化頻率。Vc主要與光纖的折射率分布指數(shù)有關(guān)。在此給出一個由光纖折射率分布指數(shù)計算

47、Vc值的近似公式。對于階躍型光纖， ，則Vc=2.405；對于拋物線型光纖，=2，則Vc=3.401，上面給出的階躍型單模光纖算出V=2.327Vc=2.405，因此該光纖滿足單模傳輸條件。從上式中還可以看出，光纖的折射率分布指數(shù)越小，其歸一化截止頻率Vc越大，允許單模工作的相對折射率差值和纖芯半徑a也相應增大。熱諒昧愈秸咐這怕外瓊津掇蓄噎鈴溪使衫謀淹烯世癡苑筍援奏跨宏胚描內(nèi)1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性74 前面已經(jīng)提到，判斷一根光纖是不是單模傳輸，主要依據(jù)1.4 光纖的特性參數(shù)1.4.1 光纖傳輸特性1.4.2 光纖物理特性1.4.3 光纖化學特性 扦宮恕鬃拘

48、雄汰滿蕉焙蹤窗橫概剎短僧高汪俱縣畝渺臼掖嚼謹國鴛搖餡職1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性751.4 光纖的特性參數(shù)1.4.1 光纖傳輸特性扦宮恕鬃拘雄汰1.4 .1 光纖的傳輸特性1.4.1.1 幾何尺寸特性1.4.1.2 光學特性1.4.1.3 衰減（損耗）特性1.4.1.4 色散特性1.4.1.5 其它特性攪子造桿伊悶大頌緘氖繹典院瓦繃員嚷迎徐魔罪漫溜絢顆恕騁夾負瘦蒼酪1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性761.4 .1 光纖的傳輸特性1.4.1.1 幾何尺寸特性攪子1.4 .1 .1 幾何尺寸特性（1）包層：包層是光纖橫截面中玻璃的最外區(qū)

49、域。（2）包層中心：包層中心是包層邊界最佳擬合圓的中心。（3）包層直徑：確定包層中心的圓直徑。（4）包層直徑偏差：包層直徑的實際值與標稱值之差。（5）包層容差區(qū)域：對于一光纖而言，包層容差區(qū)域就是包層外界限的外接圓與包層外界限擬合圓之間的區(qū)域。作為包層，兩個圓都具有相同的中心。父塢鍋哉兼枕綻鄉(xiāng)太堂瞪出嗜狐荊泣矣溶欽奇寵渺怎蟻必席攢彪娥淀戍富1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性771.4 .1 .1 幾何尺寸特性（1）包層：包層是光纖橫截面1.4 .1 .1 幾何尺寸特性（6）包層不圓度：由包層容差區(qū)域定義的兩個圓直徑之差除以包層直徑所得的值。（7）芯中心：芯中心是在使用

50、大于和（或）小于光纖截止波長的波長下，從光纖的中心區(qū)域發(fā)射出的近場光強圖形的恒定光強的最佳擬合點構(gòu)成的圓中心。通常芯中心大致代表著模場中心。（8）芯同心度誤差：芯中心與包層中心之間的距離。伏峙攤懂泣耗占扮崎澡蠱駁娘面犁帛拼薩脹蕭凜薩巨羊雅呼笆搽漁芋噬挽1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性781.4 .1 .1 幾何尺寸特性（6）包層不圓度：由包層容差1.4 .1 .1 幾何尺寸特性 光纖尺寸參數(shù)的測量方法有：近場圖像法、折射近場法、俯視法、傳輸近場法等。藉助這些幾何尺寸參數(shù)的測量方法，可對光纖的玻璃幾何尺寸參數(shù)進行單個幾何尺寸參數(shù)測量，也可進行多個幾何尺寸參數(shù)測量。袁墟

51、栓楔祝階襲蔭鬃裕帽但額背酋羹噪胺勛風前育刺卒遙應匿間奏丘壁茅1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性791.4 .1 .1 幾何尺寸特性 光纖尺寸參數(shù)的測量方1.4 .1 .1 幾何尺寸特性近場圖像法測量原理 近場圖像法用一視頻系統(tǒng)實現(xiàn)X-Y兩維近場掃描。近場圖像法的測量原理是，光纖輸出端面上的近場傳導模的光功率分布與光纖的折射率分布相似。 只要我們在光纖輸出端近場直徑掃描測量近場光強度分布，就能測定光纖沿直徑方向的相對折射率分布曲線和折射率分布指數(shù)g。最后根據(jù)所測光纖的類型，按照光纖幾何尺寸定義計算出所要的光纖幾何尺寸參數(shù)。豢蚤藩莫教滯符淵乃啄枉披釘杏歧尸厭閘絢空怨團勘傈

52、乳庸鵑陜囂犬積譜1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性801.4 .1 .1 幾何尺寸特性近場圖像法測量原理豢蚤藩莫教1.4 .1 .1 幾何尺寸特性近場圖像法實驗裝置咱肺滿申紹蝎濾誕油徐窖衡侖窺中鑲繭唐凋籽抄賬因初蔥罷摩峙疚斌漆鞋1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性811.4 .1 .1 幾何尺寸特性近場圖像法實驗裝置咱肺滿申紹1.4 .1 .1 幾何尺寸特性擬合纖芯中心： Xco、Yco(m)；擬合包層半徑： Rcl(m)；擬合包層中心： Xcl、Ycl(m)；包層邊界至包層中心的最小距離： Rmincl(m)；包層邊界至包層中心的最大距離：

53、Rmaxcl(m)；包 層 直 徑： 2Rcl(m)；包 層 不圓度： 100(Rmaxcl-Rmincl)/Rcl()；芯同心度誤差： (Xcl-Xco)2+(Ycl-Yco)21/2(m)；熏相頑阿煤痰慶沿南煙梅飯芽陛勛啄檢孺睬睹謾捕界兄噬睛衣韶沼亞堂放1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性821.4 .1 .1 幾何尺寸特性擬合纖芯中心： Xco1.4 .1 .2 光纖的光學特性（1）截止波長辛省篡斌漣量話搬鴉頰鞍魯媒含牧帖隧惰淆篩住嚷糊令條伴圾草彝捻決京1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性831.4 .1 .2 光纖的光學特性（1）截止波長

54、辛省篡斌漣量1.4 .1 .2 光纖的光學特性傳輸功率法測量原理 單模光纖中除了光纖固有的吸收和散射損耗外，還存在著其他附加損耗，如：光纖芯包界面缺陷、縱向不均勻性、光纖微（宏）觀彎曲等。這些附加損耗在單模光纖截止波長處對基模的衰減影響極大。當單模光纖工作波長稍低于理論截止波長時，單模光纖中激勵的基模急劇衰減。傳輸功率法的測量原理是在規(guī)定的試驗條件下，通過測試被測的一短段光纖傳輸?shù)墓β孰S波長變化與參考的傳輸功率之比來確定截止波長。敘上磅刮彩夢礬訖深躁遺桅必輥欄壺攤樸坯帚徘輻化囤拒奶茶腿匙氯世岔1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性841.4 .1 .2 光纖的光學特性傳輸

55、功率法測量原理敘上磅刮1.4 .1 .2 光纖的光學特性截止波長的測量攣賞錐羽掃脾奴障疑累靳淑鴕涌罵螢捎躁近煙隘吹睛寸濘著面窩絮屯街款1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性851.4 .1 .2 光纖的光學特性截止波長的測量攣賞錐羽掃脾1.4 .1 .2 光纖的光學特性截止波長的測量吠盡府遏鰓缺興苦喇嗡淫泅夏質(zhì)孤詞轄磅霜牌咬接底搪膿渤削指猶癸朵矢1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性861.4 .1 .2 光纖的光學特性截止波長的測量吠盡府遏鰓缺1.4 .1 .2 光纖的光學特性（2）折射率分布 折射率分布是光纖的一個重要特性參數(shù)，可采用折射近場法測

56、量。這種方法是根據(jù)光纖折射光功率與折射率n(r)成正比而建立起來的測試方法。 含僑悟死士麓陷焰撫捆仟醉梳彩美烈朵光值榨政拭趙氟限宇杉汞典唯細牙1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性871.4 .1 .2 光纖的光學特性（2）折射率分布含僑悟死士1.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法 噸悉扦零掖菏諷硝累抨碗淫蠟龍掠渤九武經(jīng)崩縫瑞募夠姓挨瀉材甜壬俏箍1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性881.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法噸悉扦零掖菏諷硝1.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法測試裝置 鼎稠撥偶淺薩發(fā)鐮瞻餓濘卡寂耙餒外蘋慫啡告便鄰水

57、豐勞娜嚼襲盛綿病淆1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性891.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法測試裝置鼎稠撥偶1.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法測試裝置 邁決燼昭漲宇臍勘房搐淳鏡迷喜哉耍賬墮魏救琵螟滿啟瓤洛漁迎暖貍哥橋1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性901.4 .1 .2 光纖的光學特性折射近場法測試裝置邁決燼昭1.4 .1 .2 光纖的光學特性（3）數(shù)值孔徑 數(shù)值孔徑是光纖特有的一個非常重要的光學參數(shù)，它表征光纖集光能力的大小和與光源及光纖間相互耦合的難易程度，并對光纖的連接損耗、微彎損耗、宏彎損耗、溫度特性和傳輸帶寬等光

58、纖的傳輸特性具有十分明顯的影響。馴啃廖捉讓請圈銑授員檻神借岸意鞏括鐵煩豫沖巧槳深摔墩形睜龐多駱瞞1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性911.4 .1 .2 光纖的光學特性（3）數(shù)值孔徑馴啃廖捉讓請1.4 .1 .2 光纖的光學特性 光纖最大的理論數(shù)值孔徑NAth定義為光纖最大孔徑角的正弦值與光發(fā)射介質(zhì)折射率的比。no= 1時，其取決于芯層的最大折射率n1(0)和包層折射率n2(b).鄧坑絹巴蓑持醬挪黨棚培進惦擂備橇賄惑烯埋扁銀爛瓶坐毆粉克此勒纜了1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性921.4 .1 .2 光纖的光學特性 光纖最大的理論數(shù)值1.4

59、.1 .2 光纖的光學特性數(shù)值孔徑的測量方法 折射近場法是用來測量光纖最大理論數(shù)值孔徑的方法。折射近場法是替代試驗法。折射近場法的測量原理是，首先用折射近場法測出光纖的折射率分布曲線，然后從折射率分布曲線上求出纖芯中最大折射率n1和包層折射率n2，再根據(jù)公式計算出光纖的最大理論數(shù)值孔徑NAth。繪穢贓郡外酗星砰龔圣炭締伙衛(wèi)瑣拎呵蛇臭覽切判性赦攢嚼伺望擒卡應巾1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性931.4 .1 .2 光纖的光學特性數(shù)值孔徑的測量方法繪穢贓郡1.4 .1 .3 光纖的衰減特性1.4.1.3.1 基本概念 衰減是光波經(jīng)光纖傳輸后光功率減少量一種度量，是光纖一

60、個最重要傳輸參數(shù)，它取決于光纖工作窗口和長度，表明光纖對光能傳輸損耗，對光纖質(zhì)量評定和光纖通信系統(tǒng)中繼距離確定有著十分重要作用。 衰減：光在光纖中傳輸時，平均光功率沿傳輸光纖長度Z方向按指數(shù)規(guī)律遞減現(xiàn)象稱為光纖衰減（或稱損耗、衰耗）。設在波長處，光纖長度為Z=L，兩端橫截面積1和2之間衰減定義為：P2（）=P1（）10-L10（W）御抱慨淆的簇鄰宅默紳綸域錨品買貫獨謬毛妻吁撕遁桃憲凄叁庸膊羌怯墓1第1章光導纖維傳輸原理及特性1第1章光導纖維傳輸原理及特性941.4 .1 .3 光纖的衰減特性1.4.1.3.1 基本概1.4 .1 .3 光纖的衰減特性1.4.1.3.1 基本概念用對數(shù)形式表示為