光纤结构 波导原理和制造.ppt

光纤结构、波导原理和制造回顾光的特性、基本的光学定律和定义介绍光纤结构、分类、特性和射线光学解释圆波导模式及其理论简介*单模光纤的特性、材料以及制造工艺光纤的几种成缆方式主要内容1光的基本特性-17世纪意大利格里马蒂和英国胡克观测到光的衍射现象-1690年海牙物理学家惠更斯提出光的波动性学说-1801年托马斯·杨双缝干涉实验-1817年菲涅尔解释并重新演示了光的衍射-1865年麦克斯韦发表电磁场理论并预言光是一种电磁波-1888年赫兹实验证实了麦克斯韦的预言光的波动性光两种典型的传播方式定义:具有相同相位的点的集合称为光的等相面或者波前性质:光的传播方向垂直于波前点光源球面波前平面波前光线假设光在各向同性的均匀介质中传播平面波光波是一个横波,其传播方向垂直于电场(E)和磁场(H)的振动方向(1821年,菲涅尔)给定一个空间直角坐标系O-xyz,假设一列平面波始终沿z方向传播,那么这列波可测量的电场可以表示为:其中:e为电场振动方向w为光的角频率k=2p/l为传播常数,表征相位变化的快慢E(z,t)=eEcos(wt-kz)Oyxzee偏振态根据光的电场矢量在xy平面上的运动轨迹,可以将光分为:线偏振光椭圆偏振光圆偏振光Oyxzee电场矢量在xy平面上的运动轨迹为一条直线的光称为线偏振光,它可以表示为两个相互正交的线偏振光:E(z,t)=Ex(z,t)+Ey(z,t)Ex(z,t)=exE0xcos(wt-kz)Ey(z,t)=eyE0ycos(wt-kz+?)这两个垂直分量之间的相位差满足?=2mp,其中m=0,±1,±2,…xyEE00arctan????2/12020yxEEE???线偏振光?E0yE0x椭圆偏振光(?≠2mp,m=0,±1,±2,…)??2002020sincos2???????????????????????????????????yyxxyyxxEEEEEEEE202000cos22tanyxyxEEEE????椭圆偏振光2022EEEyx??圆偏振光特别地,当两个相互正交的分量E0x=E0y=E0,且二者之间的相位差??±p/2?2mp时,椭圆偏振光变成圆偏振光:迎着光传播的方向观察,根据?取p/2和?p/2,圆偏振光分为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光??????kztEekztEetzEyx????wwpsincos,:200???kzt?wsin??kzt?wcos2p?光的粒子性:光电效应(1887年赫兹发现,1905年爱因斯坦成功解释)=hn其中h=?10-34J·s为普朗克常数光的量子特性在光的照射下,金属是否发射电子,仅与光的频率相关,而与光的亮度和照射时间无关。不同的金属材料要求不同的光照频率。