光纤光学总结
光纤光学
1.4 光纤与通信网络 光纤的带宽和具有吸引力的特征使其成为理想的线缆 传输媒介。对于通信系统，光纤是具有强大运载信息 能力的工具。光纤工业已经进入显著的繁荣期。在过 去的20年里，一根光纤所能承载的最大数据率差不多 平均每年翻一番，比电子行业的摩尔定律（每18个月 翻一番）还要快 1.4 光纤与通信网络（续） （1）全球海底网络（2）陆地网络 （3）卫星系统与光纤网络（4）光纤到户 （5）局域网
光纤传感技术应用： 工业、制造、土木工程、军用科技、环境保护、地质勘
探、石油探测、生物医学等。
光纤传感器种类： 包括湿度、温度、应变、应力、振动、声音和压力传感
器等。 （1）光纤光栅传感器（2）光纤法布里－珀罗传感器（3）光 纤白光干涉传感器 （4）光纤陀螺传感技术（5）其他光纤传感技术 1.6 光纤的发展 种类：多模光纤 单模光纤、保偏光纤、塑料光纤、掺杂 光纤、光子晶体光纤等数十种； 材料：石英光纤 聚合物/塑料光纤、光子晶体光纤、掺 稀土光纤等
z ds
路径 dr
r r+dr
ls
ls＝
dr ds
dr=ds
o
y
x
图 光线传播路径示意图
z
a
b
r
r=(s/n)a+b
o
y
x
图 均匀介质中路径方程的解
矢量b 指出了光线的起始位置； 矢量a 则指明了光线的传播方向。
总结
当光纤纤芯的横向尺寸（直径）远大于光 波长时，可以用较成熟的几何光学（射线光 学）分析法进行分析；
在工业发达国家及我国：干线大容量通信线路不再新建 同轴电缆，而全部铺设光缆。
光纤光学基础知识概要
光纤的传输特性
弯曲损耗(Bending Loss) 如图5所示，光线在光纤平直部分的A点以临界角α1入 射，全部反射，在弯曲部分的B点以角度α2(<α1)入射， 不再发生全反射，部分光能量因折射而泄漏，此即光 纤弯曲损耗。 A
α1
α2
B
图5.光纤的弯曲损耗
光纤的传输特性
宏弯曲损耗 光纤弯曲半径R大于临界值Rc，因弯曲引起的损耗很 小，可以忽略；弯曲半径小于临界值，损耗按指数规 律迅速增加。 多模光纤的临界曲率半径： 2 2 2 Rc 1.5 3 (0.347 2Wa ) 其中：W 2 n2 k0 W Rc与β有关，因此在同一弯曲半径下，不同模式的损 耗不同，低阶模的损耗小，高阶模的损耗大。 单模光纤的临界曲率半径：
3 Rc 20 (2.748 0.996 ) 3/ 2 (n) c
1.619 2.879 (0.65 3 / 2 6 )a V V
我们看到，归一化频率V越大则模场半径ω越小，光能 量被约束得越集中，即导光能力越强。 模场半径对分析单模光纤的连接损耗、微弯曲损耗等 有重要作用。
光纤的传输特性
光纤的损耗 材料吸收损耗
5.0 损耗(dB/km) 2.0 1.0 0.5 0.2 第三窗口 第一窗口
2 2
V越小，则光纤限制光泄漏的能力越弱，允许传输的 模式数量越少。当V<2.405时，光纤中只有一个模式 可以传播，成为单模光纤。
光纤中的传播模式
为了满足单模条件，单模光纤的纤芯包层折射率差和 纤芯直径均比多模光纤小。 在保证单模传输的前提下，V值应尽可能取髙值，以 提升光纤导光能力，避免弯曲损耗。 根据波动理论分析，继续减小V值，仍不能将最后一 个模式截止，即此模式被牢牢限制在纤芯中传播，这 也是单模光纤的微弯曲损耗较多模光纤小的原因。
光纤光学重要知识点共43页
31的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
光纤光学重要知识点
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
光纤光学基础知识
光纤光学基础知识嘿，朋友们！今天咱们来唠唠光纤光学，这可是个超级有趣又神秘的玩意儿呢。
你可以把光纤想象成超级高速的光滑梯。
光就像一个个调皮的小小孩，哧溜一下就沿着这个滑梯跑下去了，速度那叫一个快啊，比火箭还火箭。
光纤呢，就负责把这些小光孩安全地送到目的地，而且这个滑梯特别细，细得就像一根超级超级瘦的面条，感觉一阵微风就能把它吹断，但实际上它可坚韧着呢。
光纤里面的全反射现象就更有趣了。
这就好比光在光纤里玩反弹球游戏。
光碰到光纤的壁，就像球碰到墙壁一样，弹回来继续跑，而且每次都弹得特别精准，一点都不跑偏。
要是人能有这么厉害的反射能力，那打篮球都不用愁投篮不准啦，光靠反弹就能把球弄进篮筐。
光纤的传输带宽啊，大得就像宇宙一样。
可以想象它是一个超级大的货车，能拉好多好多数据这个“货物”。
不管是视频、音频还是各种复杂的信息，在它眼里都像小蚂蚁一样轻松就能运输。
而那些传统的传输方式呢，就像小三轮，拉不了多少东西，还跑得慢。
说到光纤的材料，那也是相当讲究的。
就像给光做一个豪华的住宅，既要透明又要坚韧。
这材料就像超级英雄的铠甲，保护着里面的光，让光可以在里面无忧无虑地奔跑，不会受到外界的干扰。
要是这个材料有一点点瑕疵，就像房子漏了个洞，光可能就跑丢了，那可就麻烦大了。
光纤的弯曲也很神奇。
你以为它弯了光就过不去了？错！光纤就像一个柔软的小蛇，不管怎么弯曲，光都能顺着它的身体走。
这就好比你在一个弯弯曲曲的迷宫里，有个超级厉害的导航（光），不管迷宫怎么拐，导航都能准确带你找到出口（目的地）。
光纤光学在通信领域的地位那可是相当高啊。
它就像通信界的国王，统治着整个数据传输的王国。
没有它，我们现在的网络世界就会变得乱糟糟的，就像一群没头的苍蝇到处乱撞。
光纤还有一个厉害的地方就是保密性好。
这就像给数据穿上了一层隐身衣，别人想偷看都看不到。
光在光纤里就像一个神秘的特工，悄悄地传递着重要信息，外面那些想搞破坏的“坏蛋”根本找不到它的踪迹。
光纤光学重点
一、名词解释1.光纤光栅（P144）：通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅2.数值孔径：入射媒质折射率与最大入射角的正弦之积3.基模模场半径(P101)：基模场在光纤的横截面分布曲线中心最大值e-1处所对应的半径。
4.子午光线：子午面上传播的光线5.光隔离器（P140）：是一种基于法拉第旋转的非互易性的传输器件，只允许光波沿着一个方向传输（光信号沿着指定正方向传输时损耗低，光路被接通），而另一个方向的传输是禁止的。
6.平均能流密度（P20）：在足够长的观测时间内平均单位时间内通过单位面积的能量。
能流密度（百度）：在一定的空间范围内，单位面积所取得的或单位重量能源所能产生的某种能源的能量或功率。
7.相速度（P19）：场的等相位面沿Z轴的传播速度。
群速度（P19）：光脉冲或波包的中心或光能量沿Z轴的传播速度，也即场的等幅面沿z 轴的传播速度。
8.群速度色散：在高速大容量的光纤通信中，由于光纤介质表现出非线性，光脉冲包络的形状会发生变化，这种影响光信号的接收的变化成为群速度色散9.光无源器件（P122）：有光纤式和光纤耦合分立元件两种，前者利用自身特性直接实现功能，后者利用光学元件对光的传播特性进行交换，并用透镜奖器件和光纤耦合。
10.自聚焦透镜（P122）：芯径大，长度短，数值孔径大，光线在其中的传播轨迹为正弦曲线。
由一点发出的不同角度的光线经过一周期的传播后又汇聚到另一点的类似平方律折射率分布光纤。
11.模式色散：在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，到达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽12.传播常数（P17具体看书）：纵向传播常数β：导模的相位在Z轴单位长度上的变化量，波矢在Z轴上的投影β=K·e z=nk0cosθz；横向传播常数：波矢k的横向分量，U和W分别反映了导模在芯区中的驻波场的横向振荡频率，W值则反映了导模在包层中的消逝场的衰减速度二、简答题1.光纤导光的基本原理全反射原理2.什么是光纤的色散？光纤的色散主要有几种？其对光纤通信有何影响？在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象叫做光纤的色散。
《光纤光学教学课件》第十九讲
光纤传感器的原理与分类
原理
光纤传感器利用光在光纤中的传输特性变化来检测各种物理量（如温度、压力、 位移、速度等）的变化。当外界参数作用于光纤时，光纤中光的强度、相位、波 长等会发生改变，从而检测出外界参数的变化。
分类
根据不同的分类标准，光纤传感器可以分为多种类型。按工作原理可分为功能型 和非功能型；按被测物理量可分为强度型、干涉型、偏振型和分布式光纤传感器 等；按应用领域可分为工业、环境、医疗和军事等领域的光纤传感器。
04 新型光纤技术及发展趋势
CHAPTER
光子晶体光纤
光子晶体光纤是一种新型光纤，其结构由石英、聚合物或复合材料制成，具有光子 带隙特性。
光子晶体光纤具有高非线性、低损耗、低色散等优点，在光通信、光传感、激光等 领域具有广泛的应用前景。
光子晶体光纤的制造工艺主要包括微纳加工、化学气相沉积等，其应用场景包括光 子晶体激光器、光子晶体光纤传感器等。
光纤的传输损耗
光纤的传输损耗
光纤在传输过程中会因为吸收、散射和弯曲等原因产生能量损耗，这些损耗限 制了光信号的传输距离和信号质量。
减小传输损耗的方法
通过采用低损耗光纤、优化光纤制造工艺、减小光纤弯曲半径等方法可以减小 光纤的传输损耗。
02 光纤通信系统概述
CHAPTER
光纤通信系统的组成
光纤
传输光信号的介质，由石英等 材料制成。
在成本方面，多模光纤制造成本较低，而单模光纤制 造成本较高。
光纤技术的发展趋势
未来光纤技术的发展将更加注重高带宽、高速率、低损耗、低色散等方 面。新型光纤材料和制造工艺的不断涌现，将推动光纤技术的进一步发 展。
新型光纤技术还包括光子晶体光纤、光子带隙光纤等，这些光纤具有优 异的光学性能和潜在的应用前景。
光纤光学知识
图11-8
（二）光纤面板
• • • • • • • • 光纤面板是把很多光纤通过加温，加压熔 接在一起的光纤棒，然后把它切成叶状。 光纤面板用光纤的直径一般为5-7um，适 当选择光纤的芯料和外包层玻璃的折射率 ，数值孔径可达0.2~0.85。如果把输入和 输出端浸在液体中，好象显微镜的浸液物 图11-9 镜那样，数值孔径可达1.4。 光纤面板的最大用途是作为各种电子束成像器件的输出，输入面 板使用。图11-9为一种使用光纤面板作为输出端的阴极射线管记 录装置。光纤面板封接在管子的输出端，荧光层直接镀在光纤面 板的内侧，电子束打在荧光层上产生的像，通过光纤面板直接传 递到紧贴光纤面板外侧的感光胶片上，被记录下米，如果不用光 纤面板，而用透镜把荧光屏成像到感光胶片上，光能的利用率只 有前一种装置的1/20~1/40。而且束个装置的体积加大。
$11-3
• • • • • • •
全反射光纤的应用
光纤的应用大致可以分成两大类，第一类用于传递光能，称为导光束:第 二类用于传递图像称为传像束。下面分别介绍这两个方面的应用 一、导光束 导光束可由刚性或柔性的光纤束构成，光纤束中 光纤在入射端和出射端的排列顺序可以是任意的 ，导光束一般用于目标的照明。导光束的输入端 和输出端，光纤可以排列成不同的截面形状，以 图11-7 满足各种特殊的照明需要。例如用一个点状光源照明一个长狭缝，可以 把导光束的捕人端排成圆形，通过透镜把光源发出的光聚焦在导光束的 输大端面上，而把光纤束的输出端排列成线状，以照明整个狭缝，如果 用一般光学系统，直接把光源成像在狭缝上，则像的直径必须大于狭缝 长度，如图11-7所示，这样大部分光线都不能进入狭缝而被浪费了。导 光束的另一种应用是用于扫描系统，把光纤的一端与扫描头联结，另一 端与光能接收器联结，可以进行大面积的扫描，它比用一般光学系统来 完成同样的任务要简单得多。
光纤光学重要知识点
光线理论 模式理论 光纤性能 光纤器件 光纤连接
1
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
光线理论
重要概念
– 光波导、光纤分类、子午光线、数值孔径、传输 容量、传光传像特性、散焦面、广义折射率定理、 光线轨迹及特点、光线分类
重要公式
– 射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径
重要公式
– 准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分支 功率计算、不同耦合比对应的最小耦合长度、 光纤光栅中心波长。
5
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
光纤连接与耦合
重要概念
– 光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜 耦合系统、光束变换特性、有源对准（局部损 耗法）。
重要公式
– 端面反射损耗计算、模场失配损耗计算、朗伯 光源耦合损耗计算、半导体激光器耦合效率计 算。
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
8
3
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 说明从波动方程到波导场方程两次分离变量的依据。 波导场方程具有什么样的数学特征？ 说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线是什么样的。 传播常数的的物理意义是什么。 说明V、U、W参数的物理意义及其相互关系。 说明光波导数值孔径的物理意义 子午光线的主要特征是什么? 光线时延差影响光通信的什么性能？ 在什么条件下才可以唯一确定光波导中的模式？ 在纤芯和包层中选取的贝赛尔函数分别具有什么数学 特征？
选择题10
下列光纤的色散，由小到大的排列次序为：
– A、多模的GIOF、多模SIOF、单模光纤； – B、多模SIOF、多模的GIOF、单模光纤； – C、单模光纤、多模的GIOF、多模SIOF； – D、多模SIOF、单模光纤、多模的GIOF
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说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略。
第一章1.光纤通信优点宽带宽，低损耗，保密性好，易铺设2.光纤介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向没有辐射泄漏），纵向实现长距离传输。
基本结构：纤芯、包层、套塑层光波导：约束光波传输的媒介导波光：受到约束的光波光波导三要素：“芯/ 包”结构凸形折射率分布，n1>n2低传输损耗3.光纤分类通信用和非通信用4. 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤；多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。
5. 如何改善光纤的传输特性：减少OH- ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布，降低非线性6.光纤制备工艺预制棒：MCVD OVD VAD PCVD之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺。
第二章1.理论根基2.2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点：①无传导电流；②无自由电荷；③线性各向同性3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x,y)和H(x,y)切向分量要连续,D与B的法向分量连续：4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲。
5. 光纤波导光波传输特征：在纵向（轴向）以“行波”形式存在，横向以“驻波”形式存在。
场分布沿轴向只有相位变化，没有幅度变化。
6.模式求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。
通常将本征解定义为“模式”. 每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波；每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件; 模式具有确定的相速群速和横场分布.模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。
给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的,外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。
(χ和β及边界条件均由光纤本身决定，与外界激励源无关)横模光波在传输过程中，在光束横截面上将形成具有各种不同形式的稳定分布，这种具有稳定光强分布的电磁波，称为横模。
横模（表现在光斑形状）的分布是和光波传输区域的横向（xy 面）结构相关的；相长干涉条件：2 nL＝Kλ纵模是与激光腔长度相关的，所以叫做“纵模”，纵模是指频率而言的。
根据场的纵向分量Ez和Hz的存在与否,可将模式命名为:(1)横电磁模(TEM): Ez＝Hz＝0;(2)横电模(TE): E z＝0, Hz≠0;(3)横磁模(TM): Ez≠0, Hz＝0;(4)混杂模(HE或EH):Ez≠0, Hz≠0。
光纤中存在的模式多数为HE(EH)模,有时也出现TE(TM)模。
7.纵向传播常数物理意义：z方向单位长度位相变化率; 波矢量k的z-分量b实际上是等相位面沿z轴的变化率；b数值分立，对应一组导模；不同的导模对应于同一个b数值，我们称这些导模是简并的；8.归一化频率给定光纤中,允许存在的导模由其结构参数所限定。
光纤的结构参数可由其归一化频率V 表征: V 值越大，允许存在的导模数就越多。
9. 横向传播常数（U 、W ）U —— 导模在芯区中的驻波场的横向振荡频率W —— 导模在包层中消逝场的衰减速度，W 越大，衰减越快， 0→W 场在包层中不衰减，导模转化为辐射模，导模截止截止条件：远离截止条件：∞→W 场在包层中不存在，导模被约束在纤芯中，约束最强，远离截止10.相速度，群速度11群延时与色散群延时：光脉冲行经单位长度距离所需时间。
色散：不同模式之间会产生不同的群延时，这种群延时引起的脉冲展宽第三章1. 子午平面：与纤轴相交且与纤壁垂直的平面。
子午光线：在子午平面上传输的光线。
偏斜光线：与纤轴既不相交又不限于单一平面之内的光线。
2. ,即 ∆=-==2sin 12221n n n n NA im i θ反映光纤接收光的能力，NA 越大，光纤收集光的能力增大，增加了光源与光纤的耦合效率。
应注意，光纤的数值孔径只决定于光纤的折射率，而与光纤的几何尺寸无关，这一点和普通的光学系统有所不同。
3. 相对折射率差:n n n 2/)(212221-=∆4. 光纤的通信容量正比于光纤的传输带宽，或单位长度光纤光脉冲展宽的倒数。
5. 结论1: 多模阶跃光纤通信容量并不高!结论2:多模阶跃光纤不适合于传输图像!（不聚焦）若考虑偏斜光线的传播，光纤的传输带宽比仅考虑子午光线时要小 6. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点： ①无传导电流； ②无自由电荷； ③线性各向同性。
7.光纤模式分类8. TE0m 模与TMom 在临近截止与远离截止时具有相同的本征值，即两种模式处于简并态; 在截止与远离截止之间其本征值并不相同，称为简并击破。
9.模式的截止与远离截止:临近截止: W=0 , 场在包层中不衰减 远离截止: W →∞, 场在包层中不存在10.色散曲线结构参数给定的光纤中,模式分布是固定的。
可根据本征值方程式利用数值计算得到各导模传播常数β与光纤归一化频率V 值的关系曲线,称之为色散曲线。
因此,本征值方程又叫色散方程。
11.弱导光纤弱导光纤：亦即：,,201021n k n k n n ≈≈β≈≈2010n k n k光线与纤轴的夹角小；芯区对光场的限制较弱； 消逝场在包层中延伸较远。
弱导光纤场的特点：HE ι+1,m 模式与EH ι-1,m 色散曲线相近； 场的横向分量线偏振，且远大于纵向分量； 可以在直角坐标系中讨论问题可以得到简化的本征解与本征值方程LP 模的简并：当ι>0时，每一个LP ιm 模式有四重简并： 径向两种模式：沿x 或y 方向偏振； 角向两种变化：cos ιf 或 sin ιf当ι=0时，LP0m 模式只有两重简并，即只有径向变化，没有角向变化。
LP模偏振态：LPιm模的简并态是以光纤的弱导近似为前提的；实际上,n1和n2不可能相等,因此HEι+1,m模与EHι-1,m模的传播常数β不可能绝对相等,即两者的相速并不完全相同；随着电磁波的向前传播,场将沿z轴作线偏振波－椭圆偏振波－园偏振波－椭园偏振波－线偏振波的周期性变化；LP01是光纤基模。
模式的截止与远离截止:远离截止: W→∞, 场在包层中不存在临近截止: W=0 , 场在包层中不衰减导模远离截止:导模功率几乎全部集中在纤芯中传输。
导模邻近截止:对于低阶模，导模功率几乎全部在包层之中传输；对于高阶模(ι＞1)，仍有相当大一部分功率在纤芯中传输。
2m+L相同则纵向传播常数也相同。
模式的出射角与主模标号成正比,并与模式群序号p一一对应,高阶模出射角大,低阶模出射角小第四章2.()()()()Constr r n r r n ds dzn n z z ====θθcos cos 003.轴向运动特点：相速: Vp ＝ω/β＝c/ 恒为常数这说明渐变折射率分布光纤(GIOF)中的光线沿z 轴传播的相速度恒定不变, 与光线的轴向夹角θz 无关,这是一个与均匀折射率分布光纤(SIOF)完全不同的重要特点(SIOF 中不同角度的光线轴向速度不同)。
4.GIOF 带宽大于SIOF ，为什么？？5.光线分类判据6.平方率分布GIOF:对于近轴子午光线可以很好会聚: 自聚焦光纤双曲正割分布GIOF:对于所有子午光线可以很好会聚: 理想分布对于倾斜光线特例(螺旋光线)很好会聚。
7.简并模平方率光纤中，2m+l相同的导模具有相同的纵向传播常数，即他们是简并的。
平方率分布光纤基模场分布为高斯函数，其模场半径W0为基模场的振幅衰减到最大值的1/e 时场分布的半宽度。
8.WKB法对于任意折射率分布的光纤,不可能通过严格求解波导场方程获得解析解。
WKB法基本思想:导模场分布的变化主要体现在相位的变化上可以将场解分解为缓慢变化的振幅函数与快速变化的相位函数的乘积。
9. 弱导光纤中存在线偏振模主模式标号: p=2m+l+110.场的输出特性输出近场图：光纤输出端面光功率沿半径r的分布。
输出远场图：光纤输出端面足够远处，光纤输出光功率沿角度的分布。
11.单模光纤的特点：（当光纤中只有一个模式传播时，称之为单模光纤）单模光纤具有极小的色散和极低的损耗，单模光纤中基模的相位、偏振、振幅等参数对于各种外界物理量(如磁场、电场、转动、振动、应力、温度等等)极为敏感。
（1）高斯近似：用高斯近似来描述单模光纤的场。
（2）等效阶跃光纤近似(ESF)寻找一条适当的阶跃型光纤去等效实际的渐变型光纤。
而阶跃型光纤的场解是已知的, 这样就得到了渐变型光纤的场解。
等效阶型光纤参数V和a的选择应使│β2－β2│为最小；12.单模光纤的双折射LP01 (HE11)包含两个相互正交的偏振模。
两个模式的相速并不完全相同。
随着电磁波的向前传播,基模场将沿z轴作线偏振波－椭圆偏振波－园偏振波－椭园偏振波－线偏振波的周期性变化。
场形变化一周期所行经的z向距离,即差拍长度为:Lb＝2π/Db=l0 / B; B=Db/k0 (B:光纤双折射参数)光纤中存在三种双折射：线双折射:在x和y方向折射率不同，合成椭圆偏振光园双折射:在左右旋方向折射率不同,引起线偏振面旋转椭圆双折射:上述两种情形迭加光纤双折射产生偏振模色散(PMD)问题：1.一根空心玻璃管能否传光？为什么？2.光纤纤芯变粗时，允许存在的模式数目如何变化？3.光纤中传播的光波有何特征？4.推导波导场方程经历了哪几种分离变量？5.本征方程有什么特点？6.模式是什么？7.如何唯一确定一个模式？8.由射线方程推导光线轨迹，只需要知道什么？9.渐变折射率分布光纤中光线如何传播？为什么？10.模场耦合是什么意思？1.为什么光纤要采用“芯包结构”？2.“单模光纤”中有几个导模？如果要求光纤只传输一个导模,应如何设计光纤?3.简述波动光学分析方法的基本思路.说明从麦克斯韦方程到波导场方程三次分离变量的理论依据。
4.波导场方程具有什么样的数学特征？5.模式的内涵是什么？在单模光纤中能否激励起LP11模式？为什么？6.从射线方程分别定性说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线。
7.从广义折射定理说明为什么光线总是向折射率高的区域弯曲。
8.说明光纤数值孔径的物理意义。
9.说明内散焦面、外散焦面和辐射散焦面的物理意义。
10.SIOF中子午光线的内、外散焦面半径各是多少？1.子午光线的主要特征是什么?2.推导SIOF数值孔径表达式; GIOF的数值孔径有何不同?3.为什么GIOF又称为“折射型”光纤？4.GIOF中光线角向运动有何特点？光线角向运动速度将取决于光线轨迹到纤轴距离r：在最大的r处光线转动最慢;在最大的r处光线转动最快；5.分别说明约束光线、隧道光线和折射光线的特点。
6.分别说明导模、漏模和辐射模的场分布特点？7.简述三种光线与三类模式的对应关系。
导模、漏模和辐射模对应于约束光线、隧道光线和折射光线。
8.说明传播常数b有何物理意义。
9.说明V、U、W的物理意义。