光纤通信的物理学基础.ppt

光纤通信的物理学基础
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第1页，共40页，2022年，5月20日，4点59分，星期一
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 几何路程与光程的区别：
在经典光学理论中：
光的几何路程是由光所经过的光学器件的距离决定的，
而光程是由光的几何路程和光所经过的介质特性(折射率)决定的。
第2章 光纤通信的物理学基础
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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）
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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。
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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