发射功率与波长的关系和稳态数值孔径

在任何的系统设计中，必须仔细分析额外损耗，因为对某 些类型光纤的这种损耗明显高于其他光纤：
在光纤输入端，NA=NAin，光线的接收功率有NA决定，若LED 发光面积＜纤芯横截面积，那么在光纤输入端，耦合进的 功率为 rs a P P ( NA)2
LED,step S
2
PLED ,step
a 2 P NA r s s
rs a
而当发射模式达到平衡态之后（由上图可以看出一 般是大概50米之后），平衡数值孔径NAeq的影响变 得明显起来。在50m处的光功率为
NAeq P eq P 50 NAin 式中，P50为NAin=NA时，光纤50m处的光功率。
2
注入光纤的耦合模式数目主要是芯包层折射率差的 函数，它可能会因光纤种类不同而差别很大，因为 大多数光纤在大约50m处达到数值孔径的80%-90%， 所以在计算多模光纤系统的注入功率时，NAeq非常 重要，需要考虑。
通常，光纤与一根尾纤（长度1-2m）相连，以便实 现光源与系统光纤之间的耦合。 为获得较低耦合损耗，尾纤与系统光纤应具有相同 NA和纤芯直径。在光纤连接点，一定会有光功率损 耗，损耗准确值取决于连接机理和光纤类型(5.3节 )
除耦合损耗外，额外的损耗还存在于多模光纤的前 几十米，它是在注入模式达到平衡状态的过程中， 非传播模式散射的结果。 额外损耗对面发射的LED影响较大，因为这类光源 倾向于将光功率耦合进光纤所有模式中。而对激光 器和光纤的耦合影响较小，是因为很少激励起非传 播的光纤模式。
PS PS 2 M M 1600 900来自百度文库
即：工作波长不同，但有相同的辐射强度和相等尺寸的两 光源将注入相同的光纤的光功率相等。
☆稳态数值孔径
稳态数值孔径是在稳态条件下测得的有效数值孔径。 NA = n * sin α
其中 n 是被观察物体与物镜之间介质的折射率；α 是物镜孔径角 （2α）的一半。物镜孔径角是指：物镜光轴上的物体点与物镜前透镜 的有效直径所形成的角度。
发射功率与波长的 关系
稳态数值孔径
☆发射功率与波长的关系
耦合光功率关系式：
P
rm 0

2
0
2 0

A
0
Bsindd d s rdr
而对阶跃折射率光纤：
2 2 2 2 PLED,step 2rs2 B （ NA ） 2 r B n 0 s 0 1
谢谢！
注入光纤的光功率与光源的波长无关，只取决于光 源的亮度（光源的辐射强度）。
梯度折射率光纤中传导模总数
2 2 2 V2 Mg a k n1 2 2 2
式中α衰减系数，a为纤芯半径，k=2π∕λ，Δ为梯度折射率光纤的 折射率差。
由上式可看出，能在纤芯半径a而折射率剖面为α的渐变折 射率光纤中传播的模式总数为
2an1 M 2
2

例如：对于给定光纤中，分别传输不同波长的光，传播模 式总数就不同： M900≈M1600×2 由特定波长的光源激励的每个模式所携带的光功率PS／M， 可由辐射强度与额定光源波长得到
P S B0 2 M
由上式可得,对给定模式，不同波长的光注入光纤的功率不 同。例如