Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теория оптических волноводов.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Лучевые инварианты.

•Углы θz, θϕ постоянны вдоль выбранной траектории луча. Первый инвариант идентичен введенному ранее для планарного ОВ инварианта β и выражает факт трансляционной инвариантности вдоль оптической оси[1].

 

 

= n(r)dz

= n(r)cosθz (r)

 

β

(Ф. - 77)

 

 

ds

 

•Второй инвариант l, связанный с углом скоса θϕ, выражает азимутальную симметрию ОВ.

•

Определим l , как

 

 

 

r

2

 

n(r)dϕ

=

r

 

n(r)sinθz (r)cosθϕ

(Ф. -

78)

 

l

=

 

 

 

•

ρ

ρ

Итак,

 

 

 

ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= nco cosθz

,

(Ф. - 79)

 

β

 

 

 

 

 

 

= nco sinθz cosθϕ

 

 

 

 

 

l

 

(Ф. -

80)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

 

2 +l

2 = n2

sin 2

α

(Ф. -

81)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

co

 

 

 

 

[1] Здесь мы дадим общие определения, которые пригодны и для градиентных ОВ.

Лучевые инварианты.

•Использование инвариантов позволяет выполнить классификацию лучей следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

< nco

 

 

 

 

•

Направляемые лучи: ncl < β

 

 

 

(Ф. - 82)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•

Рефрагирующие лучи: 0 ≤ β

 

2 +l

2

< ncl2

 

 

(Ф. -

83)

 

 

 

2

≤ nco2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•

Туннелирующие лучи: ncl2 < β

2 +l

и 0 ≤ β

< ncl (Ф. -

84)

•При фиксированном значении β для направляемых лучей значение l находится в диапазоне 0 ≤ l < nco2 − β 2 .

Лучевые параметры.

•Длина пути между точками P и Q может быть записана из геометрических соображений (Рис.11), как:

L

 

= 2

ρ

sinθϕ

= 2

ρn

nco2 − β 2 −l 2

(Ф. - 85)

 

sinθ

 

n2

− β 2

 

p

 

 

z

 

co

 

 

 

 

 

 

 

 

co

 

 

•Отсюда для оптической длины пути:

L

= n

L

 

= 2

ρn

sinθϕ

= 2

ρn2

nco2 − β 2 −l 2

 

o

co

 

p

 

co sinθ

z

 

co

n2

− β 2

(Ф. - 86)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

co

 

•Полупериод траектории луча:

zp =

1

= Lp cosθz = 2

ρ

sinθϕ

= 2

ρβ

nco2

− β 2 −l 2

 

N

tgθz

nco2 − β 2

(Ф. - 87)

 

 

 

 

 

Возбуждение волоконных световодов

•Возбуждение волновода с помощью линзы

Коллимированные пучки

•Распределение мощности по направляемым лучам

Ступенчатый профиль Усеченный параболический профиль

•Примеры расчета системы ввода излучения в ОВ