光纤通信的物理学基础.ppt

光纤通信的物理学基础
*
第1页，共40页，编辑于2022年，星期二
目 录
第1章 光纤通信概述
第2章 光纤的物理学基础
第3章 光纤
第4章 光源和光发射机
第5章 光检测器和光接收机
第6章 光纤通信系质特性(折射率)决定的。
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第12页，共40页，编辑于2022年，星期二
光程与光程差
两束光波在媒质中传播时其相位差为
则 nr 叫做光程。相当于把光在不同媒质中的传播都折
算成光在真空中传播。
当两束相干光在不同媒质传播时，对干涉加强(亮纹)
和减弱(暗纹)条件起决定作用不是这两束光的几何路程
差，而是光程差δ。且满足如下规律：
（干涉加强）
（干涉减弱）
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第13页，共40页，编辑于2022年，星期二
光的干涉应用
薄膜干涉原理在镀膜技术中的应用主要有4个方面：
1、是利用薄膜反射时，使某些波长的光因干涉而减弱，以增
加透射光的强度，这种薄膜称为增透膜。
2、是利用薄膜表面反射时，使某些波长的光因干涉而加强，
以减少透射光的强度，这种薄膜称为增反膜。
3、用于制作激光器的谐振腔。
4、制作高分辨率的光谱仪器用于分析光谱线的精细结构。
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第14页，共40页，编辑于2022年，星期二
1）光的衍射现象
光波能绕过障碍物继续传播的现象叫光的衍射。
当障碍物的线度和光的波长可以相比时就会发生光的
衍射现象。
利用光的衍射现象可以制作光网络中的光学器件，
例如分光器、波分复用器、波分解复用器等。
波动光学
2、光的衍射
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第15页，共40页，编辑于2022年，星期二
4、光的偏振
光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，但并不
能确定光是横波还是纵波，光的偏振现象清楚地证明
了光是横波。
波动光学
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第16页，共40页，编辑于2022年，星期二
波动光学
① 光的偏振现象
线偏振光
光矢量只沿一个固定的方向振动的光
自然光
平均来看，光矢量对于光的传播方向呈轴对称均匀分布，没有任何一个方位更占优势，这种光称为自然光。
部分偏振光
自然光在传播过程中，由于外界的某种作用，造成各个振动方向上的强度不等，使某一方向的振动比其他方向占优势，这种光叫作部分偏振光。
4、光的偏振
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第17页，共40页，编辑于2022年，星期二
波动光学
② 起偏和检偏 从自然光获得偏振光的过程叫起偏。 偏振片允许通过的光振动方向，称作偏振化方向，也  叫透光轴。 检验偏振光的过程，称为检偏。 利用偏振片可以起偏和检偏
4、光的偏振
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第18页，共40页，编辑于2022年，星期二
马吕斯定律
自然光入射到偏振片上，透射光满足马吕斯定律：
I=I0 cos2α
式中：α=0 时，I=I0 ，透射光强最大；
α=π/2 时，I=I0 ，透射光强为零；
0<α<π/2 时，透射光强介于0和I0 之间。
利用马吕斯定律可以解释检偏的过程。
波动光学
4、光的偏振
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第19页，共40页，编辑于2022年，星期二
④
自然光入射在两种各向同性介质的分界面上时，反射光和折射光都成为部分偏振光。反射光的偏振化程度与入射角有关。
当入射角（自然光）等于某一特定值 时，反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光，这个特定的入射角 叫做起偏振角，称为布儒斯特角。其反射光和折射光的传播方向相互垂直。即
波动光学
4、光的偏振
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第20页，共40页，编辑于2022年，星期二
⑤ 光的双折射现象
光在两种各向同性的媒质的分界面上折射时，只有一束折射光线。但是，当一束自然光进入各向异性晶体时，例如光线进入方解石晶体后，会分裂成为两束折射光线，它们沿不同方向折射，称为双折射现象。
波动光学
4、光的偏振
第2章 光纤通信的物理学基础
*
第21页，共40页，编辑于2022年，星期二
光的吸收、色散和散射
光的吸收、色散、散射都是光波与物质的相互作用过程。
要用量子力