返回第62页，共103页，星期日，2025年，2月5日麦克斯韦方程组：(积分形式)∮SD·dS=qo∮SB·dS=0∮LE·dl=-d(∮SB·dS)/dt∮LH·dl=I+d(∮SD·dS)/dt洛仑兹力：F=qE+qv?B辅助关系：D=?E、B=?H、j=?E第63页，共103页，星期日，2025年，2月5日麦克斯韦方程组：(微分形式)?·D=?e?·B=0??E=-?B/?t??H=j+?D/?t式中：?e为电荷密度，?D/?t称为位移电流密度。哈密尔顿算符：?=i?/?x+j?/?y+k?/?z返回第64页，共103页，星期日，2025年，2月5日菲涅耳公式第65页，共103页，星期日，2025年，2月5日返回反射定律：折射定律：第66页，共103页，星期日，2025年，2月5日第67页，共103页，星期日，2025年，2月5日第68页，共103页，星期日，2025年，2月5日第69页，共103页，星期日，2025年，2月5日第70页，共103页，星期日，2025年，2月5日第71页，共103页，星期日，2025年，2月5日第72页，共103页，星期日，2025年，2月5日第73页，共103页，星期日，2025年，2月5日光纤中的杂质主要有过渡金属(例如Fe2+、Co2+、Cu2+)和氢氧根(OH-)离子，这些杂质是早期实现低损耗光纤的障碍。氢氧根离子(OH-)吸收峰在0.95μm、1.24μm和1.39μm波长，其中以1.39μm的吸收峰影响最为严重。第30页，共103页，星期日，2025年，2月5日散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。第31页，共103页，星期日，2025年，2月5日瑞利散射损耗αR与波长λ四次方成反比，可用经验公式表示为αR=A/λ4，瑞利散射系数A取决于纤芯与包层折射率差Δ。当Δ分别为0.2%和0.5%时，A分别为0.86和1.02。瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。如果Δ=0.2%，在1.55μm波长，光纤最低理论极限为0.149dB/km。第32页，共103页，星期日，2025年，2月5日2.实用光纤的损耗谱根据以上分析和经验，光纤总损耗α与波长λ的关系可以表示为α=+B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ)式中，A为瑞利散射系数，B为结构缺陷散射产生的损耗，CW(λ)、IR(λ)和UV(λ)分别为杂质吸收、红外吸收和紫外吸收产生的损耗第33页，共103页，星期日，2025年，2月5日光纤损耗谱(a)三种实用光纤；(b)优质单模光纤从多模突变型(SIF)、渐变型(GIF)光纤到单模(SMF)光纤，损耗依次减小。在0.8~1.55μm波段内，除吸收峰外，光纤损耗随波长增加而迅速减小。在1.39μmOH-吸收峰两侧1.31μm和1.55μm存在两个损耗极小的波长“窗口”。第34页，共103页，星期日，2025年，2月5日1.6光纤的色散机理1色散的概念色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。第35页，共103页，星期日，2025年，2月5日模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关.第36页，共103页，星期日，2025年，2月5日材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光)，其时间延迟不同而产生的。这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。第37页，共103页，星期日，2025年，2月5日波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包