文档介绍：2017-3-4 1第二讲第二讲(1) (1) 光纤 Fiber 2017-3-4 2 主要内容主要内容 1、本讲对光纤的结构和分类,光纤的导光原理,光纤的传输特性作一介绍。 2、对于导光原理,将采用射线法进行分析。☆ 3、分析影响光纤传输性能的两大因素: 损耗及色散。☆ 4、单模光纤和多模光纤。 5、光缆及其制造。 2017-3-4 3 回忆一下回忆一下————光基础知识 l1. 光是一种电磁波。可见光部分波长范围是: 390~760nm( 毫微米).大于 760nm 部分是红外光,小于 390nm 部分是紫外光。光纤中应用的较多是: 850nm , 1310nm , 1550nm 三种。 ,反射和全反射。因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。全反射:当入射光的角度达到或超过某一角度时, 折射光会消失, 入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。原因:不同的物质有不同的光折射率 2017-3-4 4 表中给出了一些介质的折射率。材料空气水玻璃石英钻石折射率 ~ 光的折射光的反射 2017-3-4 5 :当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光谱。这是由于棱镜材料(玻璃)或水对不同波长(对应于不同的颜色)的光呈现的折射率 n不同,从而使光的传播速度不同和折射角度不同,最终使不同颜色的光在空间上散开。 2017-3-4 6 第一节第一节光纤结构和分类光纤结构和分类 1、光纤及其结构: 一般光纤是一种高度透明的玻璃丝,由纯石英经复杂的工艺拉制而成。光纤→中心部分(芯Core) +同心圆状包裹层(包层 Clad) +:n 1>n 2?光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射,并在光纤中传递下去。 2017-3-4 7 第一节第一节光纤结构和分类光纤结构和分类(续) (续) l纤芯的作用——光的传输。 l包层的作用——形成光波导效应,起约束作用。 l涂敷层的作用——保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤,同时增加光纤的柔韧性。 2017-3-4 8 第一节第一节光纤结构和分类(续) 光纤结构和分类(续) : 按照光纤折射率分布(1) 阶跃型光纤 SIF 也称突变型阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变,纤芯的折射率 n 1和包层的折射率 n 2是均匀常数。(2) 渐变型光纤 GIF 也称梯度型渐变型光纤纤芯的折射率 n 1随着半径的增加而按一定规律(如平方律、双正割曲线等)逐渐减少,到纤芯与包层交界处为包层折射率 n 2,纤芯的折射率不是均匀常数。 2017-3-4 9 (a) 阶跃分布; (b) 三角分布; (c) 高斯分布 n2 n2 n 1 n 2 n 2 n 1 纤芯包层 n2 n2 n 1 (a) (b) (c) 2017-3-4 10 按照光纤传输光波电磁场模式(1) 单模光纤 SM: 在给定光波长下只能传播一个模的光纤。纤芯直径应为工作波长的 3?4倍。(2) 多模光纤 MM: 在一定光波长下能传播一个以上模的光纤。模的数量将取决于纤芯直径、数值孔径和波长。