光纤通信原理与系统_《通讯原理》基本内容_通信信号处理技术(6)

（2）TM0n（n = 1, 2, 3, …）模式，称为横磁波。

特点：纵向无磁场，仅有电场，即Hz = 0，Ez≠0。

（3）EHmn（m = 1, 2, 3, …；n = 1, 2, 3, …）模式，称 为混合波。

特点：纵向既有电场，又有磁场，即Ez和Hz≠0。

（4）HEmn（m = 1, 2, 3, …；n = 1, 2, 3, …）模式，称 为混合波。

特点：纵向既有电场，又有磁场，即Ez和Hz≠0。3．导波模式的存在条件表2-2 导波模式与归一化截止频率Vc的对应关系导波模式（矢量模）VcHE11TE01, TM01, HE21 EH11, HE12, HE31 EH21, HE41 TE02, TM02, HE22 ?02.4048 3.8317 5.1356 5.5201 ?理论指出，实际光纤中能够传输的导波模式必须满足V ＞VcV ? U 2 ?W 2 a ? 2? a(2-16)2 n12 ? n2?(2-17)对于实际光纤，可以先由 (2-17)式算出V的数值大小，然后利用 (2-16)式就可确定该光纤传输的导波模式结论：（1）HE11模式（Vc = 0）在任何光纤中都存在（因为单 模和多模光纤总有V＞0）。

HE11 模式称为基模。

（2）满足0＜V≤2.4048条件的光纤，仅含基模，称为单 模光纤；反之，满足V＞2.4048条件的光纤，则含有基 模和其他模式，称为多模光纤。于是得到 光纤的单模工作条件为 0＜V≤2.4048多模工作条件为 V＞2.4048（3）纤芯越细，高阶模数量越少；纤芯越粗，高阶模数 量越多。（4）工作波长越长，高阶模数量越少；工作波长越短， 高阶模数量越多。（5）光纤端面临界入射角?0越小，高阶模数量越少；?0 越大，高阶模数量越多。

（6）理论算得光纤传导模的总数N 为阶跃多模光纤 N ≈ V 2/2 渐变多模光纤 N ≈ V 2/4标量模又称为线性偏振模由于通常光纤 (n1–n2)/n1≤0.01，故可将光纤内传播的光 线近似看成是与光纤轴心线平行的。因而，所传光线的 电磁场横向分量很大，而纵向分量则很小，并且近似认 为，在入射光线的传播过程中，场的横向偏振方向保持 不变，即视传播光线为线性偏振，因而可以用一个标量 来描述。

标量模的存在条件为 V ＞Vc’ (2-20)表2-3 标量模LPmn的归一化截止频率Vc’Vc’ 1m00 (LP01)1235.1356(LP31)…2.4048(LP11) 3.8317(LP21)… …n2 3.8317(LP02) 5.5201(LP12) 7.0156(LP22)8.4172(LP32)3 7.0156(LP03) 8.6537(LP13) 10.1735(LP23) 11.6198(LP33) …┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆2.3光纤特性参数2.3.1 数值孔径1．定义：数值孔径等于光纤端面临界入射角的正弦值 （1）阶跃光纤数值孔径NA ? sin ?0 ? n ? n ? n1 2?2 1 2 2NA ? sin ? ? NA / cos?

0阶跃光纤的斜射光线比子午光线可以有较大的入射角（2）渐变光纤数值孔径NA( r ) ? sin ?0( r ) ? n ( r ) ? n ? n1 ( r ) 2?( r )2 1 2 2NA (r ? 0) ? sin ?

0( r )? NA( r ) / 1 ? ( r / a ) sin ? G2 2渐变光纤的斜射光线比子午光线也可以有较大的入射角n1max（3）最大理论数值孔径NAt ? sin ?0(t) ? n2 1max? n ? n1max 2?max2 2? NA ?? ? NA(0)（4）远场强度有效数值孔径NAeff ? sin ?eNAeff和NAt之间的关系：

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