RP 系列 激光分析设计软件 | 无源光纤（ 第二部分）

• 如前所述，模式的强度分布在光纤中传播期间保持恒定（参见图 6），至少如果它是无损的。复振幅分布确实发生了变化，但只是以一种简单的方式：复相位与传播长度成比例地发展：φ  =  β  z 与相位常数β。请注意，此相变同样适用于轮廓的所有横向位置。每个模式都有自己的 β 值，尽管可能会出现模式退化（不同模式的相同 β 值）。

• 对于无损光纤，模式的相位前总是平面的。坡印廷矢量，显示能量流的方向，在整个模式分布中始终平行于光纤轴。
• 如果存在传播损耗，例如由于光纤纤芯中的掺杂剂，模式会有所改变。波前现在可能会弯曲，表明径向方向的能量流。（例如，如果我们只在纤芯吸收，能量必须从包层流向纤芯。但在大多数情况下，波前只有边缘变形。）然后光功率沿传播方向呈指数下降；传播常数得到一个实部，减去幅度吸收系数。
• 通常，导模的数量随着波长变短而增加。对于长波长，可能只有一个导模（→ 单模光纤），或者实际上根本没有导模。（阶跃折射率分布总是至少具有基模，但对于某些光子晶体光纤，情况并非如此。）
• 对于任何导光，这些模式形成了基础（在数学意义上），即完整的正交系统。换句话说，任何由光纤引导的复振幅分布都可以表示为模式的线性叠加。这种模式分解可以对单色光进行，也可以对多色光进行；在后一种情况下，只需分别对每个频率分量进行分解。

• 它具有一定的复振幅分布，从中可以获得强度分布。
• 根据强度分布，可以计算出有效模式面积。这决定了非线性效应的强度。
• 相位常数 β 说明了其在传播过程中的整体复杂相位变化的速度。对于强导模，它远高于包层的相位常数。在那种情况下，强度分布基本上不会延伸到包层中。
• 从 β 关于光频率的一阶和二阶导数，可以计算群速度和群速度色散(GVD)。
• 对于有损光纤，每个模式都可以有一定的衰减常数。这些值在模式之间可能会有很大差异——有时相差几个数量级。例如，对于高阶模式，弯曲损耗通常要高得多。它们可以用数值光束传播来计算，也可以用一些分析技术来估计。顺便说一句，弯曲也可以改变和扭曲模式分布。
• 截止波长是模式不再存在的波长。（在某些情况下，模式可以有更高和更低的截止值。）

• 首先，通过输入幅度分布与所有模式幅度分布的复共轭的复重叠积分来计算所有导模的激励幅度。
• 然后根据它们的 β 值改变所有模式的复振幅。
• 通过将模式的所有贡献相加来构建最终的光束轮廓。 >9h@Dj[|!  
  

• 在某些情况下——例如，对于任意索引配置文件——模式很难计算。
• 在有大量模式的情况下，基于它们进行计算也可能不方便。注意：如果需要考虑包层模式，即使核心只有很少的导模，在计算中也会出现大量模式。
• 弯曲等额外的干扰已经使模式的计算变得更加困难。
• 如果模态特性沿光纤长度发生变化（例如，对于锥形光纤），该概念至少也更难应用。