導波光學基礎:光在光導纖維中的傳播(上)

導波光學：

以光的電磁理論為基礎，研究光在光學波導中的傳播、散射、偏振、衍射等效應，是各種光波導器件和光纖技術的理論基礎。

研究領域：

纖維光學與集成光學

一、光纖的結構和類型

1、光纖的結構:

2、光纖的種類：

階躍折射率光纖和漸變折射率光纖：按光纖橫截面折射率分布劃分。

單膜光纖和多膜光纖：按光傳輸模式劃分。

特種光纖：如塑料光纖、導電光纖、空心光纖、發光光纖、保偏光纖等。

二、光纖的結構參數

1、光纖尺寸：

光纖結構尺寸包括纖芯直徑和包層外徑

2、數值孔徑NA

數值孔徑越大，光纖的集光能力越強，能進入光纖的光通量越多。

3、相對折射率差Δ

4、歸一化頻率（或結構參量）

歸一化頻率是一個與光纖中能夠傳輸的模式數有關的參數。

5、折射率分布

三、光纖的傳播損耗和色散

1、光纖的損耗

光纖的損耗除材料本身的吸收和損耗以外，還包括纖芯折射率不均勻引起的散射（瑞利散射）損耗、光纖彎曲引起的損耗、纖維間永久性并接及由連接器連接引起的對接損耗；輸入、輸出端的耦合損耗；纖芯與包層間界不規則引起的界面損耗等。

2、光纖的色散

一個脈沖在光纖中傳輸時，其脈沖展寬，這就是光纖的色散。光纖的色散有材料色散、結構色散和模式色散三種。