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(简答题)

说明平面介质波导传输单模光线的条件

正确答案

为了理解光纤的传输理论,我们先来分析光线在对称平板电介质波导中的传播,如图1.4.1所示。由于波导芯的折射率n1大于包层的折射率n2,所以光在平板电介质波导界面处发生全反射。取电场E方向为沿x方向、平行于界面并垂直于z方向。光线以z字形沿z方向向前传播,并在纤芯和包层界面处(如B和C点)全反射,图中用细实线表示出光线恒定的相位波前,它垂直于传输方向。光线在C点反射后,反射光线波前正好与在A点的起始光线波前重叠,如果它们不同相,这两束光线将相消干涉,相互抵消。因此只有特定的反射角能够发生相长干涉,由此可见,只有特定的波才能在波导中存在。A和C两点的相位差对应光路经长度AB+BC,而且在A和B点的每次全反射都会产生一个相位差。假如k1是光波在n1介质中的传输常数,,式中k和分别是自由空间传输常数和波长。为了实现相长干涉,A、C两点间的相位差必须是2的整数倍,即

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