光纤结构 波导原理和制造.ppt

光纤结构、波导原理和制造
主要内容
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
1光的基本特性
光的波动性
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
亮条纹中
杨氏双孔干实验
光两种典型的传播方式
假设光在各向同性的均匀介质中传播
球面波前
平面波前
点光源
光线
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
平面波
光波是一个横波,其传播方向垂直于电场()和磁场(Φ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x方向传
播,那么这列波可测量的电场可
以表示为
E(z, t)=eEcos(at-kz)
其中:e为电场振动方向
为光的角频率
k=2π为传播常数,表征相位变化的快慢
偏振态
根据光的电场矢量在x平面上的运动轨迹,可以将光分为
线偏振光
椭圆偏振光
园偏振光
线偏振光
电场矢量在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(x,D)=E(x,1)+E、(x,D
塔t)
E(z, t)=e (at-kz
E, (z, t)=eEoy cos(at-kz+o
这两个垂直分量之间的相位
差满足δ=2mπ,其中m=0
±1,±2,
椭圆偏振光
bcoS
tarce
尽-尽
椭圆偏振光(δ≠2mπ,m=0,±1,±2,)
圆偏振光
特别地,当两个相互正交的分量
E0x=E=E0,且二者之间的相
位差δ=±π/2+2mπ时,椭圆偏
振光变成圆偏振光
E +E=
迎着光传播的方向观察,根据δ
取π2和-π/2,圆偏振光分为右旋
圆偏振光和左旋圆偏振光
c人
似<人
光的量子特性
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)
1光能量的发射与吸收总是以光量子的离散形式进行的

一个频率为光子能量为
E=hv
其中h=×1034Js为普朗克常数
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