最新光导纤维教学讲义ppt课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是

2、那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅光导纤维2.1.1光纤的结构光纤有不同的结构形式。通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心圆柱体，外层的折射

3、率比内层低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2，直径为2b。22.1.1光纤的结构图2-1光纤的结构32.1.2光纤的分类图2-3光纤中的光射线轨迹72.2用射线理论分析光纤的导光原理分析光纤导光原理有两种基本的研究方法射线理论法（简称为射线法，又称几何光学法）波动理论法（又称波动光学法）82.2用射线理论分析光纤的导光原理2.2.1平面波在两介质交界面的反射与折射2.2.2阶跃型光纤的导光原理2.2.3渐变型光纤的导光原理92.2.1平面波在两介质交界面的反射与折射1．均匀平面波的一般概念

4、2．平面波在两介质交界面上的折射与反射3．平面波的全反射101．均匀平面波的一般概念均匀平面波的一般概念平面波是指在与传播方向垂直的无限大平面的每个点上，电场强度E的幅度相等、相位相同，磁场强度H的幅度也相等、相位也相同。或者说，这种波的等幅、等相位面是无限大的平面。111．均匀平面波的一般概念图2-4沿正z轴方向传播的均匀平面波121．均匀平面波的一般概念均匀平面波在均匀理想介质中的传播特性可通过以下3个参量来描述。（1）传播速度v（2）波阻抗Z（3）相位常数k131．均匀平面波的一般概念传播速度v定义：平面波的传播速度是指在平面波的传播方向上等相位

5、面的传播速度，故又称为相速。表达式：141．均匀平面波的一般概念波阻抗Z定义：如图2-4所示，电场强度仅有x分量，而磁场强度仅有y分量，电场Ex和磁场Hy之比所得到的Z具有阻抗的量纲，称为波阻抗。表达式：说明：自由空间波阻抗Z0是指平面波在自由空间传播时的波阻抗。151．均匀平面波的一般概念相位常数k定义：k代表了在单位长度上相位变化了多少，称之为相位常数，也称为波数。表达式：当平面波在介质中传播时，162．平面波在两介质交界面上的折射与反射图2-5平面波的反射和折射172．平面波在两介质交界面上的折射与反射平面波沿k1方向由介质1射到两介质的分界面上，

6、这时将产生反射和折射。一部分能量沿k1′方向反射回原来的介质，这称为反射波；一部分能量沿k2方向进入第二种介质，称为折射波。入射线、反射线和折射线各在k1、k1′和k2方向，θ1，θ1′，θ2为入射线、反射线、折射线与法线之间的夹角，分别称为入射角、反射角和折射角。反射和折射的基本规律是由斯奈耳定律和菲涅尔公式表示的。182．平面波在两介质交界面上的折射与反射（1）斯奈耳定律斯奈耳定律说明反射波、折射波与入射波方向之间的关系。反射定律：θ1=θ1′折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2192．平面波在两介质交界面上的折射与反射n代表介质的折射指数。物理

7、概念：光在真空中的传播速度与在介质中的传播速度之比被定义为介质的折射指数（或称折射率），用符号n表示。n越大的介质，光波在其中传播的速度越慢。202．平面波在两介质交界面上的折射与反射（2）菲涅尔公式菲涅尔公式表明反射波、折射波与入射波的复数振幅之间的关系。212．平面波在两介质交界面上的折射与反射反射系数R=折射系数T=222．平面波在两介质交界面上的折射与反射式中R和T都是复数，包括大小及相位。

8、R

9、和

10、T

11、是反射系数和折射系数的模值，分别表示反射波、折射波与入射波的大小之比；2Ф1和2Ф2是反射系数和折射系数的相角，分别表示在界面上反射波、折射波

12、比入射波超前的相位。232．平面波在两介质交界面上的折射与反射平面波可分成水平