记：研究生导师的方向是光纤光学和机器学习交叉的，导师给推荐了本书，书里面的理论和推导公式作为小白的我真的是不太行，后来在中国大学mooc上找了视频课跟着学习，顺便做下笔记，为日后使用，因此会进行持续的更新。

1、分贝：衡量光衰减的一个单位。分贝等于对光的透射率进行以10为底的对数的运算，然后乘以-10。

2、透过率：指经过光纤传输后，输出的光功率与输入的光功率之比

3、光纤通信优点：高速率、容量大、损耗低、抗电磁干扰（石英材料是绝缘体）、保密性好、体积小重量轻、原材料丰富、不怕腐蚀，耐高低温等

4、光纤：是介质圆柱光波导，没有传导电流，没有自由电荷，线性各向同性，充分约束光波的横向传输，并导引光波在其内部或者表面附近沿轴线方向向前传输（纵向实现长距离传输）

5、光纤的基本结构：由纤芯、包层、涂敷层构成。

6、光波导的构成：（注意区分导波光）

n1是纤芯的折射率，n2是包层折射率

纤芯参入GeO2和P2O5可以增加折射率，参入B2O3可以降低折射率

7、光纤的分类（按用途分）：

（1）通信用光纤：用于光纤通信系统传输信号的光纤，要求低损耗、大容量、低色散、与系统元器件高效率耦合，稳定性等

（2）非通信用的光纤：要求具有高双折射，物理敏感性强以及具有非线性等

8、按纤芯折射率分布分类：

渐变折射率分布光纤在纤芯里，光纤的折射率是变化的，纤轴最高，纤壁最低，沿着纤轴向纤壁趋近时折射率逐渐减小，并且遵从g型折射率分布。g是折射率分布参数，当g趋向于无穷大为阶跃型折射率分布光纤，当g=2时是平方率折射率分布光纤或抛物吸纳折射率分布光纤，当g=1时为三角折射率分布光纤。

Δ是纤轴折射率与包层折射率的相对差，简称相对折射率差。

9、按光纤传输模式分类：

当V<2.405时将只允许传输一种模式，通过改变波长可以改变光纤的模式数目

10、按光纤芯包结构分类：

11、光纤的制备工艺——管外法（适合准备均匀折射率分布光纤，且光纤损耗较高）

OVD，MCVD以及PCVD工艺需要预制棒熔缩，加温把空洞烧塌，从而得到真正实心的预制棒

预制棒法光纤制备工艺：流程为——》》清洗--》制棒--》拉丝--》筛选--》性能测试--》包装入库

12、光纤的制备工艺——管内法（在适应玻璃管的内壁沉积光纤的原材料）

适合制备复杂折射率分布的光纤，只对传输模式的纤芯的材料性能要求非常高，而包层特别是靠外面的包层材料要求并不高

 

纤芯可采用预制棒的工艺来制备，包层则可通过套棒的工艺实现

实心的预制棒实际上就是光纤的雏形，它的折射率的剖面和我们要得到的光纤是完全一样的；

13、光纤的制备工艺——拉丝与成缆

涂覆有自由涂覆与加压涂覆这两种不同的涂覆工艺。

光纤本身对电磁干扰抵抗力强，不是拉丝过程中需要控制的光纤参数。

中心束管式光缆：光纤位于光缆中心，得到保护，但芯数较少，光纤余长不大

带状光缆：是一个高密度的结构，光缆里可以有几百根光纤

层绞式光缆：含有光纤的松套管以螺旋方式绞合于中心加强件上，机械性能和温度性能好，光纤余长易于控制，但工艺复杂，成本高，直径大，重量重

骨架式光缆：使用骨架和中心加强件为支撑单元，缆径小，光纤密度高

14、光纤光学的研究方法

（1）几何光学方法：光纤芯径远大于光波波长λ。时，可以及近似认为λ。-->0（前提条件）

                                   满足上述条件可以把光波看作光线来研究光线的入射，传播以及时延和光强分布等

         

（2）波动光学方法：把入射光波看作电磁波，从光波的本质特性电磁波触发，是一种严格的分析方法

                                   从麦克斯韦方程来分析的，所以过程比较复杂

         

对比分析：

         

15、光线的方向就是波的等相位面的法线，等相位面的法线对应与光线的轨迹。

16、射线方程及其物理意义：

        物理意义：由矢径r所描述的光线的轨迹与空间的折射率分布n的密切相关

         光纤波导的折射率分布+入射条件=光线轨迹的表达式

         dz近似代表ds求解会更简单一些

        

17、阶跃折射率分布光纤与渐变折射率分布光纤：

        光纤轨迹向折射率高的地方弯曲，

       

 18、 光波的传输特征：纵向上是行波，横向上来回反射是一种驻波，驻波场的波谷、波幅和波节对应于能量场的明暗部位。电                                          磁波在光纤的横向将形成特定形状的光斑分布。

                                      在纵向（轴向）以行波形式存在，场分布沿轴向只有相位的变化，没有幅度的变化

19、波导场方程：（波导场方程由亥姆赫兹方程通过纵横分离得到；）

       

20、模式及其基本性质：

        某一本征值不一定只对应于一种模式，光纤能够支持的模式是它自己的固有属性，由光纤波导结果确定的

       

       模式命名：

       光纤中存在的模式多数为HE(EH)模，有时也出现TE(TM)模，在光纤这样的一个圆柱光波导里面是不存在横电磁模的

        

21、场分布传播常数及其物理意义：

    （1）纵向传播常数β

                 

    （2）归一化频率V

                 

    （3）横向传播常数U,W

                 U：导模在芯区中的驻波场的横向震荡频率

                 W：导模在包层中消逝场的衰减速度W越大，衰减越快

                 W->0,场在包层中不衰减，导模转化为辐射模，导模截止

                 W->∞，U->0,β->n1k0，场在包层中不存在，导模被约束在纤芯中，约束最强，远离截止

                 每一个导模都对应于一个合适的V值

                 

    （4）相速度和群速度

               相速度是大于光速的，群速度是小于光速的，当θz为0时，相速度、群速度和光速度三者才相等

                 

    （5）色散和群延时，以及模式分析中其他参量

                

22、子午平面：与纤轴相交且与纤壁垂直的平面，沿着光纤纤轴旋转，所有的经过直径切出去的面都是子午平面，有无数多个。

        子午光线：在子午平面上传输的光线，阶跃光纤中传输的子午光线一定会经过纤轴，且始终在子午平面内传输

        偏斜光线：与纤轴既不相交又不限于单一平面内的光线，传输轨迹是螺旋折线的形式，在横截面的投影是类多边形。

           

          

23、数值孔径NA（反映纤芯与包层的折射率相差的程度）

        相对折射率差Δ越大，光纤的数值孔径NA越大，光纤收集光的能力越强，增大NA对光纤的耦合效率有利，但是会导师光纤            的“通信容量”降低。通信容量正比于光纤的传输带宽，或单位长度光纤光脉冲展宽的倒数。

        多模阶跃型折射率分布的光纤通信容量并不高，且不适合于传输图像（不聚焦）

         

         

24、倾斜光纤（偏斜光线）

         內散焦面半径：

         

25、波导场方程及导模本征解（注意进行变量分离的方式）