光纖光學(xué)基礎(chǔ)

光纖光學(xué)基礎(chǔ)光纖的基本概念光纖的光學(xué)特性光纖傳感原理物理量的光纖傳感原理1第1章光纖傳輸?shù)幕纠碚摴饫w：光導(dǎo)纖維，它是工作在光波波段的一種介質(zhì)波導(dǎo)，通常為圓柱形。緩沖涂覆層包層纖芯把光波能量利用全反射的原理約束在其界面內(nèi)，并引導(dǎo)光波沿光纖軸線前進(jìn)。2光纖的分類(lèi)：345§1.1

均勻折射率的光纖光線理論我們利用幾何光學(xué)的方法，即光的直線傳播理論，討論光在階躍折射率光纖中的傳輸特性。Primary:子午光線和斜光線的傳播Secondary:纖面傾斜及光纖彎曲時(shí)的傳播特性Third:圓錐形光纖的傳輸特性MainGoals61.子午光線的傳播子午面：通過(guò)光纖中心軸任意平面都稱(chēng)為子午面，子午面有無(wú)數(shù)個(gè)。子午線：位于子午面內(nèi)的光線，它和光纖的軸線平行或相交。 子午線傳播的特征：子午光線的入射線、反射線和分界面的法線三者均在同一子午面內(nèi),分界面的法線方向即為纖芯的半徑。

7子午線在光纖內(nèi)傳輸?shù)臈l件：89孔徑角

0：當(dāng)纖端入射角

小于

0時(shí)，光線在光纖內(nèi)滿(mǎn)足全反射條件，光線被限制在光纖內(nèi)傳輸。

0反映了光纖的集光能力稱(chēng)之為孔徑角。數(shù)值孔徑角NA：在光纖中光線的路徑為一折線，光路的實(shí)際長(zhǎng)度S′光纖長(zhǎng)度L的關(guān)系：10光纖長(zhǎng)度L對(duì)應(yīng)的反射點(diǎn)的數(shù)量為

′：11光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度傳輸?shù)穆烦虄H取決于纖端入射角

以及相對(duì)折射率n0/n1，與光纖的直徑無(wú)關(guān)。光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度內(nèi)全反射的次數(shù)不僅取決于纖端入射角

以及相對(duì)折射率n0/n1，且與光纖的成直徑反比。122.斜光線的傳播斜光線：不在子午面內(nèi)的光線，它與光纖的軸線既不平行也不相交，其空間軌跡為空間螺旋折線。它可以是左旋，也可以是右旋，但它與光纖的中心軸是等距的。 斜光線在光纖內(nèi)傳輸?shù)臈l件：13數(shù)值孔徑角NA：斜光線的數(shù)值孔徑比子午光線大。14同樣可得：斜入射時(shí)，光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度內(nèi)全反射的次數(shù)大于子午線時(shí)的情形。斜入射時(shí)，光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度的傳輸?shù)穆烦痰扔谧游缇€時(shí)的情形。153.光纖的彎曲光纖彎曲時(shí)，數(shù)值孔徑、光路長(zhǎng)度和反射點(diǎn)數(shù)等參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化：數(shù)值孔徑角NA：光纖彎曲時(shí)，光線在光纖入射端面上各點(diǎn)的孔徑角不同，是沿光纖彎曲方向由大到小變化。16單位光纖長(zhǎng)度的光路長(zhǎng)度：光纖彎曲時(shí)，光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度的傳輸?shù)穆烦绦∮谧游缇€時(shí)的情形。17單位光纖長(zhǎng)度的反射點(diǎn)數(shù)：光纖彎曲時(shí)，光線在光纖內(nèi)單位長(zhǎng)度的反射點(diǎn)數(shù)小于子午線時(shí)的情形。結(jié)論：光線彎曲時(shí)，比起不彎曲時(shí)其數(shù)值孔徑、光路長(zhǎng)度和反射點(diǎn)的數(shù)目都會(huì)減??；透光量會(huì)隨之下降。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)R/a<50,透光量開(kāi)始下降；R/a

20，