光纖模式
發布時間:2008/12/3 0:00:00 訪問次數:1474
在階躍多模光纖中,入射的子午光線和斜射光線都產生沿光纖傳輸的導模,每一個導模都具有一個沿光纖軸線 (z軸)的傳輸常數β。子午光線在光纖內產生te波和tm波,而斜光線所產生的導模的電場和磁場都有沿z軸方向 的分量,即馬和hz分量,因此既不是te波,也不是tm波,而是he波和eh波。he模的磁場分量比電場分量強,而eh 模則相反。
與截止條件相聯系的一個重要參數是v參數,也稱歸一化頻率,其定義為
v參數是一個無量綱的數,它與光纖的結構參數,包層和芯層的折射率,以及光波長有關。光纖的芯層半徑四, 芯層折射率與包層折射率差或光纖的數值孔徑越大,則v值越大。波長λ越大則v值越小。在式(7-10)中并沒有 包含光纖的包層的結構參數,說明包層的直徑對各個導模的傳播沒有大的影響。
v值決定了光纖可以支持的傳播模數量。除了最低階的he11模以外,每一個模式都有唯——個可以達到的極限v 值。在β=n2k時,該模式被截止。當v<2.405時,he11模是階躍折射率光纖中可能傳播的最低階模。因此,在階 躍折射率光纖中由v<2.405表征單模傳輸,即在光纖中傳播著he11模。為只能傳輸單一模(he11模)而設計的光 纖稱為單模光纖。同時把能傳輸許多個模式的光纖稱為多模光纖。
當光纖的芯層和包層的相對折射率差△《1時,稱這種光纖為弱導光纖。當△《1時,場的軸向電場分量ez和磁 場分量hz很小,即在弱導光纖中的電,磁場幾乎是橫向線偏振電場,磁場、導模也幾乎是平面偏振行波,類似于 平面波的場方向,但是與均勻平面波不同的是,這種波的場強在平面內部不是常數。稱這些波為線性偏振模(lp )。這種沿光纖傳輸的lp導模可以用沿z軸的電場分布e(r,φ)表示,這種場分布或者場斑是在垂直于光纖軸( z方向)的平面內,因此與r和φ有關,而與z無關。因此用對應于r和φ兩個邊界的兩個整數1和m來描述其特性。1 表示循環一周(φ=m360°)最大光強的對數,m表示從纖芯開始沿r方向到包層具有的場斑的個數。這樣一個lp模 中的傳輸場分布可以用elm(r,φ)來表示,稱這種模為lplm模,并且可以用沿z軸的行波表示:
式中,elp表示lp模的電場,βlm是它沿z軸的傳輸常數。對于給定的l和m,elm(r,φ)表示在z軸的某個位置上 特定的場分布,該場以波矢量βlm沿光纖傳播。
lp模暫時不再考慮te,tm,he,hm各模的區別,而僅僅注意于各模的傳輸常數β。傳輸常數相等的模為簡并模并 取相同的名稱。表是lp模與傳統模的標記方法的關系。
表 光纖中兩種模式分類之間的關系
歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)
在階躍多模光纖中,入射的子午光線和斜射光線都產生沿光纖傳輸的導模,每一個導模都具有一個沿光纖軸線 (z軸)的傳輸常數β。子午光線在光纖內產生te波和tm波,而斜光線所產生的導模的電場和磁場都有沿z軸方向 的分量,即馬和hz分量,因此既不是te波,也不是tm波,而是he波和eh波。he模的磁場分量比電場分量強,而eh 模則相反。
與截止條件相聯系的一個重要參數是v參數,也稱歸一化頻率,其定義為
v參數是一個無量綱的數,它與光纖的結構參數,包層和芯層的折射率,以及光波長有關。光纖的芯層半徑四, 芯層折射率與包層折射率差或光纖的數值孔徑越大,則v值越大。波長λ越大則v值越小。在式(7-10)中并沒有 包含光纖的包層的結構參數,說明包層的直徑對各個導模的傳播沒有大的影響。
v值決定了光纖可以支持的傳播模數量。除了最低階的he11模以外,每一個模式都有唯——個可以達到的極限v 值。在β=n2k時,該模式被截止。當v<2.405時,he11模是階躍折射率光纖中可能傳播的最低階模。因此,在階 躍折射率光纖中由v<2.405表征單模傳輸,即在光纖中傳播著he11模。為只能傳輸單一模(he11模)而設計的光 纖稱為單模光纖。同時把能傳輸許多個模式的光纖稱為多模光纖。
當光纖的芯層和包層的相對折射率差△《1時,稱這種光纖為弱導光纖。當△《1時,場的軸向電場分量ez和磁 場分量hz很小,即在弱導光纖中的電,磁場幾乎是橫向線偏振電場,磁場、導模也幾乎是平面偏振行波,類似于 平面波的場方向,但是與均勻平面波不同的是,這種波的場強在平面內部不是常數。稱這些波為線性偏振模(lp )。這種沿光纖傳輸的lp導模可以用沿z軸的電場分布e(r,φ)表示,這種場分布或者場斑是在垂直于光纖軸( z方向)的平面內,因此與r和φ有關,而與z無關。因此用對應于r和φ兩個邊界的兩個整數1和m來描述其特性。1 表示循環一周(φ=m360°)最大光強的對數,m表示從纖芯開始沿r方向到包層具有的場斑的個數。這樣一個lp模 中的傳輸場分布可以用elm(r,φ)來表示,稱這種模為lplm模,并且可以用沿z軸的行波表示:
式中,elp表示lp模的電場,βlm是它沿z軸的傳輸常數。對于給定的l和m,elm(r,φ)表示在z軸的某個位置上 特定的場分布,該場以波矢量βlm沿光纖傳播。
lp模暫時不再考慮te,tm,he,hm各模的區別,而僅僅注意于各模的傳輸常數β。傳輸常數相等的模為簡并模并 取相同的名稱。表是lp模與傳統模的標記方法的關系。
表 光纖中兩種模式分類之間的關系
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