導(dǎo)波原理與光纖結(jié)構(gòu)

1、導(dǎo)波原理與光纖結(jié)構(gòu)石家莊站石家莊站導(dǎo)波原理與光纖結(jié)構(gòu) 光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。纖芯的折光率比包層的稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸。包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起到一定的機(jī)械保護(hù)作用。 光通信利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定條件時(shí)，光便能在光纖(光波導(dǎo))內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康?。包層包?n2纖芯纖芯 n1光纖中光纖中心軸線心軸線 090- 0 包層包層 n2空氣 n0 1光的反射現(xiàn)象與反射定律 當(dāng)光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)上傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射。光的反射定律: （1）入射線、反射線和

2、法線總是在同一平面內(nèi)，入射線和反射線分居于法線的兩側(cè)。 （2）入射角等于反射角。入射光線反射光線法線光的折射現(xiàn)象光的折射現(xiàn)象 當(dāng)光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí)，在分界面上，光線的傳播方向發(fā)生了改變，一部分光線進(jìn)入第二種介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為折射現(xiàn)象。折射定律光的折射 光線從一種介質(zhì)（如空氣）射到另一種介質(zhì)（如水）時(shí)，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，見(jiàn)下圖。 光的折射定律： （1）入射線、法線和折 射線在同一平面內(nèi)，入 射線和折射線分居法線 的兩側(cè)。折射定律 （2）無(wú)論入射角怎樣改變，入射角正弦與折射角正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。vv2

3、121sinsin折射率 最基本的參數(shù)就是折射率，在自由（真空）空間光傳播的速度是c=3 m/s，光的速度、頻率v和波長(zhǎng) 的關(guān)系為c= v 當(dāng)光進(jìn)入非自由空間時(shí)將以s的速度傳播，因?yàn)閟與材料的關(guān)系，所以s總是小于c的。 真空中的光速與材料中光速的比就是折射率真空中的光速與材料中光速的比就是折射率108scn光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)光密介質(zhì)與光疏介質(zhì) 兩種介質(zhì)相比較，光在其中傳播速度較大的叫光疏介質(zhì)，其折射率較??；反之叫光密介質(zhì)，其折射率較大。 斯涅爾定律：斯涅爾定律：在界面處光射線之間的方向關(guān)系 2211sinsinnn全反射與臨界角 當(dāng)光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)（如光從空氣進(jìn)入水中，或從樣液射人棱

4、鏡中）時(shí)，因n1n2，由折射定律可知折射角2 恒小于入射角1，即折射線靠近法線；反之當(dāng)光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)（如從棱鏡射入樣液）時(shí)，因n1n2，折射角2恒大于入射角1 ，即折射線偏離法線。在后一種情況下如逐漸增大入射角，折射線會(huì)進(jìn)一步偏離法線，當(dāng)入射角增大到某一角度，其折射線4恰好與OM重合，此時(shí)折射線不再進(jìn)入光疏介質(zhì)而是沿兩介質(zhì)的接觸面OM平行射出，這種現(xiàn)象稱為全反射。入射光線反射光線折射光線23入射角1反射角2折射角3n1n2 n1n1光疏介質(zhì)折射率n2光密介質(zhì)折射率1C臨界入射角C入射光線反射光線折射光線12903o入射角1反射角2折射角3n1n2 n1n1光疏介質(zhì)折射率n2光密介質(zhì)

5、折射率C臨界入射角C=入射光線反射光線無(wú)折射光線無(wú)折射光線12入射角1反射角2折射角3n1n2 n1n1光疏介質(zhì)折射率n2光密介質(zhì)折射率C臨界入射角C小計(jì)算 玻璃折射率為n1=1.48，空氣折射率為n2=1.00界面處，當(dāng)光在玻璃傳播是的臨界角是多少？2211sinsinnnnnc12sin5 .42o12676. 0arcsinarcsinnnc光纖結(jié)構(gòu) 光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。纖芯的折光率比包層的稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸。包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起到一定的機(jī)械保護(hù)作用。涂涂 層層包包 層層纖芯纖芯光纖的導(dǎo)光原理光纖的導(dǎo)光原理光通信利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定條光通信利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定條件時(shí)，光便能在光纖件時(shí)，光便能在光纖(光波導(dǎo)光波導(dǎo))內(nèi)形成全反射，從而達(dá)內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康?。到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康?。包層包?n2纖芯纖芯 n1光纖中光纖中心軸線心軸線 090- 0 包層包層 n2空氣 n0 1光纖的導(dǎo)光原理光纖的導(dǎo)光原理n1n2n0n0: 空氣中的折射率n1: 纖芯的折