光纤光学刘德明光纤光学.ppt

刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光光 纤纤 光光 学学刘德明刘德明光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院Tel. 87556188Email: dmliu@1刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院““导光导光””的古老历的古老历史史l中国古代烽火台中国古代烽火台l1854年：英国的廷达尔年：英国的廷达尔(Tyndall)就观察就观察到光在水与空气分界面上作全反射以致到光在水与空气分界面上作全反射以致光随水流而弯曲的现象光随水流而弯曲的现象l1929-1930年：美国的哈纳尔年：美国的哈纳尔(Hanael)和和德国的拉姆德国的拉姆(Lamm)先后拉制出石英光纤先后拉制出石英光纤并用于光线和图象的短距离传输并用于光线和图象的短距离传输2刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院““光纤之父光纤之父””--------高锟博士高锟博士n n1966196619661966年：高锟博士发表他的著名论文年：高锟博士发表他的著名论文年：高锟博士发表他的著名论文年：高锟博士发表他的著名论文““““光频介光频介光频介光频介质纤维表面波导质纤维表面波导质纤维表面波导质纤维表面波导””””首次明确提出首次明确提出首次明确提出首次明确提出, , , ,通过改进制通过改进制通过改进制通过改进制备工艺备工艺备工艺备工艺, , , ,减少原材料杂质减少原材料杂质减少原材料杂质减少原材料杂质 , , , , 可使石英光纤的损可使石英光纤的损可使石英光纤的损可使石英光纤的损耗大大下降耗大大下降耗大大下降耗大大下降 , , , , 并有可能拉制出损耗低于并有可能拉制出损耗低于并有可能拉制出损耗低于并有可能拉制出损耗低于20dB/km20dB/km20dB/km20dB/km的光纤的光纤的光纤的光纤, , , ,从而使光纤可用于通信之中。

从而使光纤可用于通信之中从而使光纤可用于通信之中从而使光纤可用于通信之中n n19701970年年年年, ,康宁玻璃公司率先研制成功损耗为康宁玻璃公司率先研制成功损耗为康宁玻璃公司率先研制成功损耗为康宁玻璃公司率先研制成功损耗为20dB/km20dB/km的石英光纤的石英光纤的石英光纤的石英光纤, ,取得了重要的技术突破取得了重要的技术突破取得了重要的技术突破取得了重要的技术突破3刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院爆炸性发展爆炸性发展 n自一九七０年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾自一九七０年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之凶，规模之大、速度之注了大量的人力与物力，其来势之凶，规模之大、速度之快远远超出了人们的意料之外，从而使光纤通信技术取得快远远超出了人们的意料之外，从而使光纤通信技术取得了极其惊人的进展了极其惊人的进展从光纤的衰耗看：从光纤的衰耗看：七七O年：年：20dB/km七二年：七二年： 4 dB/km七四年：七四年：1.1dB/km七六年：七六年：0.5dB/km七九年：七九年：0.2dB/km九九O年：年：0.14dB/kmn n光纤的损耗已由光纤的损耗已由光纤的损耗已由光纤的损耗已由1000dB/km1000dB/km下降到下降到下降到下降到已经接近石英光纤的理已经接近石英光纤的理论衰耗极限值论衰耗极限值0.1dB/km。

致使光纤通信在世界范围内形致使光纤通信在世界范围内形致使光纤通信在世界范围内形致使光纤通信在世界范围内形成了一个充满活力的新兴产业成了一个充满活力的新兴产业成了一个充满活力的新兴产业成了一个充满活力的新兴产业4刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤通信系统基本结构光纤通信系统基本结构光发送 端机光中继 放大光接收 端机电发送 端机电发送 端机5刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤通信：光纤通信：2121世纪的世纪的““信息高速公路信息高速公路””hh以光信号作为载波，以光纤为传输媒介以光信号作为载波，以光纤为传输媒介以光信号作为载波，以光纤为传输媒介以光信号作为载波，以光纤为传输媒介hh光纤带宽极宽、通信容量极大光纤带宽极宽、通信容量极大光纤带宽极宽、通信容量极大光纤带宽极宽、通信容量极大hh光纤重量轻、韧性好、易于敷设光纤重量轻、韧性好、易于敷设光纤重量轻、韧性好、易于敷设光纤重量轻、韧性好、易于敷设hh光纤损耗极低光纤损耗极低光纤损耗极低光纤损耗极低, , , , 使无中继通信距离更长使无中继通信距离更长使无中继通信距离更长使无中继通信距离更长hh保密性好、绝缘性好保密性好、绝缘性好保密性好、绝缘性好保密性好、绝缘性好hh抗干扰、抗辐射、抗腐蚀抗干扰、抗辐射、抗腐蚀抗干扰、抗辐射、抗腐蚀抗干扰、抗辐射、抗腐蚀hh成本成本成本成本低、节约金属线材低、节约金属线材低、节约金属线材低、节约金属线材6刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤通信系统的发展光纤通信系统的发展 n76年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。

码率为信系统码率为45Mb/s，中继距离为，中继距离为10km80年，多模年，多模光纤通信系统商用化（光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作系统的现场试验工作90年，单模光纤通信系统进入商用化阶段（年，单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s），），并着手进行零色散位移光纤和波分复用及相干通信的现场并着手进行零色散位移光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定同步数字体系（试验，而且陆续制定同步数字体系（SDH）的技术标准的技术标准93年，年，SDH产品开始商用化（产品开始商用化（622Mb/s 以下）95年，年，2.5Gb/s 的的SDH产品进入商用化阶段产品进入商用化阶段96年，年，10Gb/s 的的SDH产品进入商用化阶段产品进入商用化阶段97年，采用波分复用技术（年，采用波分复用技术（WDM）的）的20Gb/s 和和40Gb/s 的的SDH产品试验取得重大突破产品试验取得重大突破此外，在光孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也此外，在光孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也正在取得巨大进展正在取得巨大进展。

7刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院Year 2000: “光通信的第一个春天光通信的第一个春天”Internet backboneT3E1STM1STM4STM16STM64cTransport capacity140Mb/s565Mb/sSTM161.7Gb/sSTM64, 4l lSTM64, 2l lSTM64, 8l lSTM64, 16l lSTM64, 32l lI/O rates I/O rates = =opticalopticalwavelengthwavelengthcapacitycapacityImportant Threshold!Important Threshold!Important Threshold!System capacity (Mbps) 101010101010123456198519901995200010 Gb/s EthernetEthernet StandardsEthernetFast EthernetGbit Ethernet8刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院n n光纤通信技术产业光纤通信技术产业光纤通信技术产业光纤通信技术产业n n激光技术产业激光技术产业激光技术产业激光技术产业n n光纤传感技术产业光纤传感技术产业光纤传感技术产业光纤传感技术产业n n光存储技术产业光存储技术产业光存储技术产业光存储技术产业n n照明与显示技术产业照明与显示技术产业照明与显示技术产业照明与显示技术产业n nICIC技术产业技术产业技术产业技术产业武汉武汉-中国光谷中国光谷9刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院“光通信的第二个春天光通信的第二个春天” n3G的即将启动。

运营商暗自布局，为即将到来的的即将启动运营商暗自布局，为即将到来的3G运营做准备运营做准备 n村村通工程的全面铺开也需要大量的光纤光缆及村村通工程的全面铺开也需要大量的光纤光缆及相关通信用产品相关通信用产品 n随着用户对带宽需求的提高随着用户对带宽需求的提高,技术的突破和新标准技术的突破和新标准的确定以及光纤光缆及相关元器件价格的大幅度的确定以及光纤光缆及相关元器件价格的大幅度下降下降,FTTH 出现迅速发展的势头出现迅速发展的势头 n铜价的迅速飙升进一步加速了铜价的迅速飙升进一步加速了“光进铜退光进铜退”的步伐的步伐和和F T T x接入的浪潮汹涌接入的浪潮汹涌10刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院FTTH光纤到户光纤到户 2 layerIn house19 layerDist.ONUFiberVDSL modemVDSL modemVDSLPersonal UserGovernmentONUVoIPVoIPIPIPNetworkNetworkCATVCATVDTVDTVHDTVHDTVVoIPIP TV…VLANAdvance ControllIGMPPON10/100/1000Base-T/SX/LXUNIIn house11刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院三网合一三网合一: 高质量生活高质量生活householdOnline shoppingNetwork gameOnline libraryTele-educationE-commerceE-governmentVideo telephoneHDTVBrowse/downloadVideo conferenceTele-medicine FTTH is not only just a broadband access solution but also means to enhance our quality of life! 12刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤技术的应用领域光纤技术有源无源器件光纤通信干线光交换接入网 AON DWDM OADM OTDM FTTC,B,O,H 位移、振动 温度、压力 应变、应力 电流、电压 电场、磁场 流量、浓度可以测量70 多个物理化学量 广告显示牌 激光手术刀 仪表照明 工艺装饰 电力输送 光纤面板 医用内窥镜 潜望镜 光子集成 光电子集成 集成光路 光收发模块 光接入模块 光开关模块 光放大模块信息获取信息传输信息处理其它应用13刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院n光波导：约束光波传输的媒介n导波光：受到约束的光波n光波导三要素：–“芯 / 包”结构–凸形折射率分布，n1>n2–低传输损耗光纤光学光纤光学: 是一门研究光波在光纤中传播特性的科学是一门研究光波在光纤中传播特性的科学光纤光纤: 是一种介质园柱光波导是一种介质园柱光波导,它能够约束并导引光波它能够约束并导引光波 在其内部或其表面附近沿其轴线方向向前传播在其内部或其表面附近沿其轴线方向向前传播 14刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤光纤( (光缆光缆) )单模：8 ~10mm多模：50mm125mm15刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤的分类光纤的分类n通信光纤通信光纤n非通信光纤非通信光纤16刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤的进一步分类光纤的进一步分类17刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤的进一步分类光纤的进一步分类18刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤的进一步分类光纤的进一步分类l按材料分：石英、塑料、红外光纤l特种光纤：保偏(单偏振)光纤；有源光纤；晶体光纤零/非零色散位移光纤；负色散光纤；特殊涂层光纤；耐辐射光纤；发光光纤19刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤预制棒工艺：光纤预制棒工艺：MCVD(Modified Chemical (Modified Chemical VaporeVapore Deposition) Deposition)n nMCVD(MCVD(改进的化学汽相沉积法改进的化学汽相沉积法) )工艺为朗讯等公司所采用的方法。

工艺为朗讯等公司所采用的方法工艺为朗讯等公司所采用的方法工艺为朗讯等公司所采用的方法MCVDMCVD工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积 MCVDMCVD工艺的化学反应机理为高温氧化工艺的化学反应机理为高温氧化工艺的化学反应机理为高温氧化工艺的化学反应机理为高温氧化 MCVDMCVD工艺是由沉积和成棒两个工艺是由沉积和成棒两个工艺是由沉积和成棒两个工艺是由沉积和成棒两个工艺步骤组成沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉工艺步骤组成沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉工艺步骤组成沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉工艺步骤组成沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒。

20刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤预制棒工艺：光纤预制棒工艺：PCVD(Plasma-Activated (Plasma-Activated VaporeVapore Deposition) Deposition)n nPCVD PCVD 与与与与MCVD MCVD 的工艺相似之处是，它们都是的工艺相似之处是，它们都是的工艺相似之处是，它们都是的工艺相似之处是，它们都是在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧化反应所不同之处是热源和反应机理，化反应所不同之处是热源和反应机理，化反应所不同之处是热源和反应机理，化反应所不同之处是热源和反应机理， PCVDPCVD工艺用的热源是微波，其反应机理为微工艺用的热源是微波，其反应机理为微工艺用的热源是微波，其反应机理为微工艺用的热源是微波，其反应机理为微波加热产生等离子使气体电离离子重新结合波加热产生等离子使气体电离离子重新结合波加热产生等离子使气体电离离子重新结合波加热产生等离子使气体电离。

离子重新结合时释放出的热能熔化反应物形成透明的石英玻时释放出的热能熔化反应物形成透明的石英玻时释放出的热能熔化反应物形成透明的石英玻时释放出的热能熔化反应物形成透明的石英玻璃沉积薄层璃沉积薄层璃沉积薄层璃沉积薄层 n nPCVDPCVD方法可以更为准确地控制光纤的折射率方法可以更为准确地控制光纤的折射率方法可以更为准确地控制光纤的折射率方法可以更为准确地控制光纤的折射率分布而且沉积效率高分布而且沉积效率高分布而且沉积效率高分布而且沉积效率高, , 沉积速度快沉积速度快沉积速度快沉积速度快, , 有利于消有利于消有利于消有利于消除除除除SiOSiO 2 2 层沉积过程中的微观不均匀性层沉积过程中的微观不均匀性层沉积过程中的微观不均匀性层沉积过程中的微观不均匀性, , 从而大从而大从而大从而大大降低光纤中散射造成的本征损耗大降低光纤中散射造成的本征损耗大降低光纤中散射造成的本征损耗大降低光纤中散射造成的本征损耗, , 适合制备适合制备适合制备适合制备复杂折射率剖面的光纤复杂折射率剖面的光纤复杂折射率剖面的光纤复杂折射率剖面的光纤21刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤预制棒工艺：光纤预制棒工艺：(OVD) (Outside Outside VapourVapour Deposition) Deposition)n美国Co rn ing 公司开发的。

其后OVD 工艺又有不断改进. 目前已开发出第七代工艺, 使生产效率提高和降低了生产成本大幅度; n nOVD OVD 法又为法又为“ “管外汽相氧化管外汽相氧化法法” ”或或“ “粉尘法粉尘法” ”, , 其原料在氢氧其原料在氢氧焰中水解生成焰中水解生成SiO2 SiO2 微粉微粉, ,然后然后经喷灯喷出经喷灯喷出, , 沉积在由石英、沉积在由石英、石墨或氧化铝材料制成的石墨或氧化铝材料制成的“ “母母棒棒” ”外表面外表面, , 经过多次沉积经过多次沉积, ,去去掉母棒掉母棒, , 再将中空的预制棒在再将中空的预制棒在高温下脱水高温下脱水, ,烧结成透明的实烧结成透明的实心玻璃棒心玻璃棒, , 即为光纤预制棒即为光纤预制棒22刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院VAD（轴向气相沉积法）是由（轴向气相沉积法）是由日本开发出来的日本开发出来的, 其工作原理其工作原理与与OVD 相同相同, 不同之处预制棒不同之处预制棒的生长方向是由下向上垂直轴的生长方向是由下向上垂直轴向生长的向生长的VAD 的重要特点的重要特点是可以连续生产是可以连续生产, 适合制造大适合制造大型预制棒型预制棒, 从而可以拉制较长从而可以拉制较长的连续光纤。

的连续光纤 光纤预制棒工艺：光纤预制棒工艺：VAD ( (VapourVapour-Phase Axial Deposition)-Phase Axial Deposition)23刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院拉丝工艺拉丝工艺n预制棒被电加热炉加热到预制棒被电加热炉加热到1850~ 2000 °C n进行拉丝进行拉丝 n同时检测光纤的直径和控制拉丝同时检测光纤的直径和控制拉丝速度速度 n光纤外径光纤外径(125m mm) 进行涂敷进行涂敷 (250m mm)，材料为丙烯酸酯材料为丙烯酸酯 n制成的光纤缠绕在直径为制成的光纤缠绕在直径为20cm左右的转盘上左右的转盘上24刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院光纤光学的发展光纤光学的发展 n光纤光学已经愈来愈成为光学与光电子学科领域光纤光学已经愈来愈成为光学与光电子学科领域的一门重要的基础课程的一门重要的基础课程n光纤在通信、传感、信息处理以及在工业和医疗光纤在通信、传感、信息处理以及在工业和医疗等领域的获得广泛等领域的获得广泛n新型光纤的不断涌现，例如色散位移光纤、色散新型光纤的不断涌现，例如色散位移光纤、色散平坦光纤、色散补偿光纤、全波光纤、双包层光平坦光纤、色散补偿光纤、全波光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤等。

纤以及光子晶体光纤等n多种光纤光学器件得以发展，例如自聚焦透镜、多种光纤光学器件得以发展，例如自聚焦透镜、光纤耦合器、光纤光栅、光纤起偏器、光纤退偏光纤耦合器、光纤光栅、光纤起偏器、光纤退偏器、光纤调制器、光纤激光器、光纤放大器、光器、光纤调制器、光纤激光器、光纤放大器、光纤衰减器、光纤隔离器与环行器、光纤色散补偿纤衰减器、光纤隔离器与环行器、光纤色散补偿器以及各种光纤传感器等等器以及各种光纤传感器等等 25刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院课程内容与进度安排课程内容与进度安排1.绪论绪论(2学时学时) 2.光纤光学的基本方程光纤光学的基本方程 (2学时学时) 3.阶跃折射率分布光纤阶跃折射率分布光纤 (6学时学时) 4.渐变折射率分布光纤渐变折射率分布光纤 (4学时学时) 5.光纤的特征参数与测试技术光纤的特征参数与测试技术 (8学时学时) 6.光纤无源及有源器件光纤无源及有源器件(8学时学时) 7.光纤的连接与耦合光纤的连接与耦合 (2学时学时) 8.光子晶体光纤光子晶体光纤 (4学时学时) 9.特种光纤与光缆特种光纤与光缆 (2学时学时) 10.光纤应用技术光纤应用技术 (2学时学时) 26刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院教学要求教学要求n先导课程：先导课程：物理光学、数学物理方法物理光学、数学物理方法物理光学、数学物理方法物理光学、数学物理方法。

n课程要求课程要求: 1. 掌握光纤光学基本概念和重要结论掌握光纤光学基本概念和重要结论 2. 学习分析和解决问题的思路与方法学习分析和解决问题的思路与方法 3. 注重物理内涵而不必拘泥于繁杂的数学运算注重物理内涵而不必拘泥于繁杂的数学运算n授课形式授课形式: 1. 课堂讲授课堂讲授 2. 课堂提问与讨论课堂提问与讨论 3. 课堂练习与习题课课堂练习与习题课n考试考试: 开卷开卷/闭卷相结合闭卷相结合.n成绩成绩: 课程考试课程考试80%；平时成绩；平时成绩20%(测验、提问测验、提问测验、提问测验、提问). ).27刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院教学参考书教学参考书ü《《光纤光学（第二版）光纤光学（第二版）》》刘德明、孙军强、鲁平刘德明、孙军强、鲁平ü《《光纤技术及其应用光纤技术及其应用》》刘德明、向清、黄德修刘德明、向清、黄德修ü《《导波光学导波光学》》 范崇澄、彭吉虎范崇澄、彭吉虎ü《《光波导理论与技术光波导理论与技术》》李玉权等李玉权等ü“Optical Waveguide Theory” Snyder A W. ü““Understand fiber-optical communication””28刘德明：光纤光学刘德明：光纤光学光电子科学与工程学院光电子科学与工程学院课程基础知识测验课程基础知识测验 班号班号班号班号:____________ :____________ 姓名姓名姓名姓名________________________一、名词解释一、名词解释一、名词解释一、名词解释: : 1. 1. 波长与频率波长与频率波长与频率波长与频率; ;2. 2. 损耗与色散损耗与色散损耗与色散损耗与色散; ;3. 3. 相速与群速相速与群速相速与群速相速与群速; ;4. 4. 能流密度能流密度能流密度能流密度; ;5. 5. 光波导光波导光波导光波导; ;6. 6. 纵模与横模纵模与横模纵模与横模纵模与横模; ;7. 7. 传播常数传播常数传播常数传播常数; ;8. 8. 数值孔径数值孔径数值孔径数值孔径; ;9. 9. 子午光线子午光线子午光线子午光线; ;10.10.本征值本征值本征值本征值. .二、简答二、简答二、简答二、简答: :1.1.构成光纤波导的必要条件是什么？构成光纤波导的必要条件是什么？构成光纤波导的必要条件是什么？构成光纤波导的必要条件是什么？2.2.光纤的包层主要起什么作用？光纤去掉包层其导光特性有何改变？光纤的包层主要起什么作用？光纤去掉包层其导光特性有何改变？光纤的包层主要起什么作用？光纤去掉包层其导光特性有何改变？光纤的包层主要起什么作用？光纤去掉包层其导光特性有何改变？3.3.PCVDPCVD工艺与工艺与工艺与工艺与MCVDMCVD工艺相比，主要优点是什么？工艺相比，主要优点是什么？工艺相比，主要优点是什么？工艺相比，主要优点是什么？4.4.OVDOVD与与与与AVDAVD工艺的主要特点是什么？工艺的主要特点是什么？工艺的主要特点是什么？工艺的主要特点是什么？5.5.“ “单模光波导单模光波导单模光波导单模光波导” ”中总模式数目是多少？中总模式数目是多少？中总模式数目是多少？中总模式数目是多少？6.6.举例说明举例说明举例说明举例说明“ “对称波导对称波导对称波导对称波导” ”基模不截止。

基模不截止基模不截止基模不截止三、计算三、计算三、计算三、计算 : :1. 1. 如图所示如图所示如图所示如图所示, , 光线以光线以光线以光线以q q q q0 0 0 0角入射进光纤中传播角入射进光纤中传播角入射进光纤中传播角入射进光纤中传播, , 光纤纤芯光纤纤芯光纤纤芯光纤纤芯 与包层折射率分别为与包层折射率分别为与包层折射率分别为与包层折射率分别为n n1 1和和和和n n2 2, , 求允许的最大入射角求允许的最大入射角求允许的最大入射角求允许的最大入射角q q q q0m0m. .2. 2. 设场分量设场分量设场分量设场分量f f f f满足如下波动方程满足如下波动方程满足如下波动方程满足如下波动方程: : 且当且当且当且当x=0x=0和和和和x=Lx=L时有时有时有时有f(0)=f(0)=f(0)=f(0)=f f f f(x(x)=0. )=0. 试求试求试求试求: 1): 1)本征解本征解本征解本征解f f f f(x(x); 2)); 2)本征值本征值本征值本征值k kx xn0=1q0n2n129。