光纤模式

　　在阶跃多模光纤中，入射的子午光线和斜射光线都产生沿光纤传输的导模，每一个导模都具有一个沿光纤轴线 （z轴）的传输常数β。子午光线在光纤内产生TE波和TM波，而斜光线所产生的导模的电场和磁场都有沿Z轴方向 的分量，即马和HZ分量，因此既不是TE波，也不是TM波，而是HE波和EH波。HE模的磁场分量比电场分量强，而EH 模则相反。

　　与截止条件相联系的一个重要参数是V参数，也称归一化频率，其定义为

　　V参数是一个无量纲的数，它与光纤的结构参数，包层和芯层的折射率，以及光波长有关。光纤的芯层半径四， 芯层折射率与包层折射率差或光纤的数值孔径越大，则V值越大。波长λ越大则V值越小。在式（7－10）中并没有 包含光纤的包层的结构参数，说明包层的直径对各个导模的传播没有大的影响。

　　V值决定了光纤可以支持的传播模数量。除了阶的HE11模以外，每一个模式都有唯——个可以达到的极限V 值。在β=n₂k时，该模式被截止。当V＜2.405时，HE11模是阶跃折射率光纤中可能传播的阶模。因此，在阶 跃折射率光纤中由V＜2.405表征单模传输，即在光纤中传播着HE11模。为只能传输单一模（HE11模）而设计的光 纤称为单模光纤。同时把能传输许多个模式的光纤称为多模光纤。

　　当光纤的芯层和包层的相对折射率差△《1时，称这种光纤为弱导光纤。当△《1时，场的轴向电场分量EZ和磁 场分量HZ很小，即在弱导光纤中的电，磁场几乎是横向线偏振电场，磁场、导模也几乎是平面偏振行波，类似于 平面波的场方向，但是与均匀平面波不同的是，这种波的场强在平面内部不是常数。称这些波为线性偏振模（LP ）。这种沿光纤传输的LP导模可以用沿Z轴的电场分布E（r，φ）表示，这种场分布或者场斑是在垂直于光纤轴（ z方向）的平面内，因此与r和φ有关，而与Z无关。因此用对应于r和φ两个边界的两个整数1和m来描述其特性。1 表示循环一周（φ=m360°）光强的对数，m表示从纤芯开始沿r方向到包层具有的场斑的个数。这样一个LP模 中的传输场分布可以用Elm（r，φ）来表示，称这种模为LPlm模，并且可以用沿Z轴的行波表示：

　　式中，ELP表示LP模的电场，βlm是它沿z轴的传输常数。对于给定的l和m，Elm（r，φ）表示在Z轴的某个位置上 特定的场分布，该场以波矢量βlm沿光纤传播。

　　LP模暂时不再考虑TE，TM，HE，HM各模的区别，而仅仅注意于各模的传输常数β。传输常数相等的模为简并模并 取相同的名称。表是LP模与传统模的标记方法的关系。

　　表 光纤中两种模式分类之间的关系

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