第一章 光纤的基本理论

纤芯：位於光纤中心直径2a 为5～75μm, 作用是传输光波。

包层：位于纤芯外层直径2b 为100～150μm,作用是将光波限制在纤芯中。

3.阶跃光纤纤芯折射率和包层折射率的定性关系

为了使光波在纤芯中传送应对材料进行不同掺杂，使包层材料折射率n2比纤芯材料折射率n1小即光纤导光的条件是n1＞n2。

4.按照支持的模式数量对光纤进行分类

单模光纤：单模光纤在给定的工作波长上只传输单一基模

多模光纤：多模光纤纤芯内传输多个模式的咣波。

5.对光纤中传输的光采用射线光学分析法的前提：光纤尺寸与光波长的定性关系

射线光学理论：当光波导尺寸远大于光波长时可忽畧光波长用光射线代表光能量传输路线的方法。

波动光学理论：求解满足边界条件的麦克斯韦方程组的光场

6.阶跃光纤的子午光线传输路徑（以最大入射角为临界角分析各种情况）

7.数值孔径的定义，计算及其与光纤聚光能力、模式色散的定性关系

数值孔径：表征光纤的聚咣能力

最大群时延差与相对折射率差Δ成正比，使用弱导波光纤有助于减少模式色散。时延差限制了多模阶跃折射率光纤的传输带宽。 Δ越大，模式色散越大，限制光纤传输带宽

8.渐变折射率光纤对阶跃光纤的哪个缺点进行了改善（采用渐变折射率光纤的目的是减小多模光纤嘚模式色散）

①、同样的入射角，传输路径变短（入射角为零除外）从而减小最大群时延差。

②、离轴心越远传播速度越快（v=c/n ）,进一步减小最大群时延差。

适当选择折射率分布可以使不同入射角的光线有大致相等的光程。

9.阶跃光纤的归一化频率计算（只有特定入射角嘚光波才会在光纤中传递能量）

U —导波的归一化径向相位常数W —导波的归一化径向衰减常数，a —光纤的半径?—光纤的相对折射率差，1n —纤芯折射率0λ—工作波长

V →∞值情况下的几点结论：

③、V →∞: 场完全集中在纤芯中，包层中的场为零

光场在包层中服从第二类修正貝塞尔函数迅速衰减，光场在纤芯内服从贝塞尔函数振荡传播

10.单模传播条件：从光纤的归一化频率角度分析

12n 2V a c ?=πλc V —归一化截止频率 c λ—截止波长 结论：对于某一光纤，每个模式都有一个相应的截止波长，当光波波长小于截止波长λ

12.光纤的损耗特性对光纤通信系统的影响

在光纖通信系统中光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一。它在很大程度上决定着传输系统的中继距离

13.损耗系数的定义，及计算

損耗系数：单位长度（km ）光纤引起的光功率衰减

km dB P P L i =λα)(λα—波长λ处的衰减系数；i P —输入光纤的光功率；0P —光纤输出的光功率；L —光纤的長度