2.4 单模光纤灯 波动光学方法所得结論 当归一化频率 V 小于某一模式的归一化截止频率 Vc 时该模式截止 阶跃光纤灯中 主模是 LP01 模，其 Vc=0即该模式不截止 次低阶模为 LP11模，其 Vc=2.405其余模式的 Vc >2.405 ??????? 单模传播条件 单模传播条件： 0<V<2.405 其中, 设计单模光纤灯主要考虑的问题 工作波长选择 4 5 6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 a(?m) V n=1.48 Δ=1 % 2.4 3.8 5 选择结果 矛盾： 考虑降低光纤灯的接续损耗，希望a 夶一些 考虑提高光纤灯与光源的耦合效率希望? 大一些 妥协 结合考虑生产工艺，将纤芯直径选在 10 ?m左右 要保证工作于1310nm波长时能够实现单模传輸? 应选在0.2%~0.3%之间 设计单模光纤灯主要考虑的问题 工作波长选择 芯径、相对折射率差选择 损耗、色散特性 单模光纤灯的优化 单模光纤灯的色散 材料色散 波导色散 偏振模色散 波长色散 单模光纤灯的频率色散 色散 系数 ? 材料色散 波导色散 总色散 1310nm 0 模场直径 LP01模的场分布变化规律接近于高斯函数 x方向偏振的电场分布可表示为 Wg按经验公式有： 2Wg为高斯场分布的 1/e 宽度，称为单模光纤灯的模场直径 单模光纤灯的模场直径在9~10 ?m 单模光纤燈参数中一般用模场直径替代芯径 优化设计后的单模光纤灯很难直接指出纤芯范围 在接续和耦合问题上芯径与模场直径的影响是一致的 設计单模光纤灯主要考虑的问题 工作波长选择 芯径、相对折射率差选择 损耗、色散特性 单模光纤灯的优化 常规单模光纤灯的损耗和色散 0.1 0.1 0.5 0.5 1 1 5 5 10 10 50 50 100 100 损耗 损耗 dB dB / / km km 单模光纤灯的优化 优化目标 1550nm处更低的色散 1550nm处更小的损耗 优化途径 色散位移 截止波长位移 色散位移 色散 系数 ?/nm 材料色散 总色散 波导色散 波导色散 总色散 截止波长 考虑出发点 保证单模传播，V<2.405 尽量大的功率因子以保证低损耗 常规单模光纤灯的截止波长 1.31 ?m处V LP01模有两种正交的偏振状態其横向电场分别沿 x 轴方向和 y 轴方向，分别记为LPx 01模和LPy 01模 理想情况下LPx 01模和LPy 01模拥有相同的传播