光纤得导光原理 光就是一种频率极高得电磁波，而光纤本身就是一种介质波导,因此光在光纤中得传输理论就是十分复杂得。要想全面地了解它,需要应用电磁场理论、波动光学理论、甚至量子场论方面得知识。但作为一个光纤通信系统工作者,无需对光纤得传输理论进行深化探讨与学习。 为了便于理解,我们从几何光学得角度来讨论光纤得导光原理,这样会更加直观、形象、易懂。更何况对于多模光纤而言,由于其几何尺寸远远大于光波波长,所以可把光波瞧作成为一条光线来处理，这正就是几何光学得处理问题得基本出发点。·5、１ 全反射原理 我们知道,当光线在均匀介质中传播时就是以直线方向进行得,但在到达两种不同介质得分界面时,会发生反射与折射现象,如图 5-1 所示。图 5-1 光得反射与折射根据光得反射定律,反射角等于入射角。根据光得折射定律: (公式 5－1)其中 n1 为纤芯得折射率,n2 为包成得折射率。显然，若 n1>n2,则会有。假如 n1 与 n2 得比值增大到一定程度,则会使折射率，此时得折射率光线不再进入包层，而会在纤芯与包层得分界面上经过(）,或者重返回到纤芯中进行传播（)。这种现象叫光得全反射现象,如图 5－2 所示。图 5－2 光得全反射现象 人们把对应于折射角等于 90 得入射角叫做临界角,很容易可以得到临界角。 不难理解,当光在光纤中发生全反射现象时,由于光线基本上全部在纤芯区进行传播,没有光跑到包层中去,所以可以大大降低光纤得衰耗。早期得阶跃光纤就就是按这种思路进行设计得。·5、2 光在阶跃光纤中得传播传播轨迹了解了光得全反射原理之后,不难画出光在阶跃光纤中得传播轨迹，即按“之”之形传播及沿纤芯与包层得分界面掠过,如图 5-3 所示。图 5-３ 光在阶跃光纤中得传输轨迹通常人们希望用入射光与光纤顶端面得夹角来衡量光纤接收光得能力。于就是产生了光纤数值孔径Ｎ A 得概念。因为光在空气得折射率ｎ 0＝1,于就是多次应用光得折射率定律可得: (公式 5-－2)其中,相对折射率差: (公式５－-3）因此，阶跃光纤数值孔径 NA 得物理意义就是:能使光在光纤内以全反射形式进行传播得接收角 θ ｃ之正弦值。 需要注意得就是，光纤得 N Ａ并非越大越好。NA 越大，虽然光纤接收光得能力越强,但光纤得模式色散也越厉害。因为Ｎ A 越大,则其相对折射率差 Δ 也就越大(见 5--２ 公式),以后就会知道，Δ 值较大得光纤得模式色散也越大,从而使光纤得传输容量变小。因此Ｎ A 取值得大小要兼顾...
