随机电磁光束在渐变光纤中的光场二阶统计特性(3)
根据光纤横截面上折射率分布情况的不同，光纤可分为两个大类：阶跃折射率型以及梯度折射率型(既是渐变折射率型),或者称为阶跃光纤和梯度光纤。对于阶跃光纤，其折射率在径向上呈现阶跃分布,而轴向方向则呈现均匀分布,纤芯材料的折射率略高于包层材料折射率,其中纤芯和包层之间的折射率存在突变,有且仅有一个台阶,因此被称为阶跃光纤。光线在阶跃光纤中传播时，入射角的不同,那么其在光纤内走过的路程以及全反射次数均会不相同,结果造成每条光线的光程都不相等。这样,哪怕光线由同一点进入光纤,输出端依然会产生相位差。若使用瞬时光脉冲,那么同一脉冲中有不同入射角的光线,会在不同时间抵达输出端,瞬时脉冲发生展宽,也就是说同一脉冲延续时间变长了。这时光纤作为信息传递所使用的载体,就限制了光纤能够传递的信息量。因为我们都知道，信息一般是以脉冲形式进行传递,脉冲发生展宽的话,单位时间内可以传递的信息就将减少。为了解决阶跃光纤这一弊端,人们进一步研制出梯度折射率光纤。
梯度折射率多模光纤，即梯度光纤[15]，包层为常数，纤芯折射率以方幂律式表示。上个世纪60年代，I. Kitano等人首次制作出命名为自聚焦透镜的聚光纤文棒,成为第一个可实用的梯度折射率透镜。此后，一门新兴学科：梯度折射率光学开始快速发展。传统的阶跃光纤：折射率径向阶跃分布，纤芯折射率到包层折射率仅有一次突变。由于光程差的存在，瞬时脉冲将受到展宽，以之作为信息传递的载体，传输的信息量受到很大制约。不同于阶跃光纤，梯度光纤中的高次模与低次模在不同折射截面传输，光行进方向与轴线方向夹角逐渐减小，直到光线改变方向，以上过程不断重复，实现了光波在传输过程中自动调整，称为自聚焦。
本文将研究折射率随光纤横截面呈现抛物线旋转对称的折射率渐变光纤中传输随机电磁光束的相关性质。