我们从几何光学的角度来讨论光纤的导光原理

光纤的导光原理

光是一种频率极高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导，因此光在光纤中的传输理论是十分复杂的。要想全面地了解它，需要应用电磁场理论、波动光学理论、甚至量子场论方面的知识。但作为一个光纤通信系统工作者，无需对光纤的传输理论进行深入探讨与学习。

为了便于理解，我们从几何光学的角度来讨论光纤的导光原理，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，所以可把光波看作成为一条光线来处理，这正是几何光学的处理问题的基本出发点。

·5.1 全反射原理

我们知道，当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象，如图5-1所示。

折射光

包层02

n2纤芯

n11101

、

入射光反射光

图5-1光的反射与折射

根据光的反射定律，反射角等于入射角。根据光的折射定律:

n,Sinθ,=n_Sinθz(公式5-1)

其中n1为纤芯的折射率，n2为包成的折射率。

显然，若nl>n2，则会有9201。如果n1与n2的比值增大到一定程度，则会使折射率θ1≥90°，此时的折射率光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上经过(θ2=90°时)，或者重返回到纤芯中进行传播(°:>90°时)。这种现象叫光的全反射现象，如图5-2所示。

2=90

n2折射光

n1

k

入射光

图5-2光的全反射现象