渐变型光纤的剖面折射指数分布已在图2-2(b)中给出。从图中可看出,渐变光纤芯子中的折射指数n1沿半径方向r是变化的,它随r的增加按一定规律减少,n1是r的函数,即为n1(r),而包层中的折射指数n2一般是均匀的。
下面将主要研究渐变型光纤中的子午线,以及用射线法分析如何在渐变型光纤中,得到最佳折射指数分布
1.渐变型光纤中的子午线
渐变型光纤中的射线,也分为子午线和斜射线两种。斜射线的情况比较复杂,因此对于渐变型光纤中的射线问题,只分析子午线,由此得出一些必要的公式和概念。
如前所述,子午线是限制于光纤的子午面上。阶跃光纤的子午线,是经过轴线的直线;而渐变型光纤,由于芯子中的折射指数n1是随半径r变化的,因此子午线不是直线,而是曲线。它是靠折射原理将将子午线限制在芯子中沿轴线传输,如图2-8所示。由于芯子中的n1随r的增加而减少,因此在轴线处,折射指数最大,即n(0)=n1max;而在芯子和包层的交界面处,折射指数为n2,即n2=n1(a)。
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