光导纤维导光的基本原理
光导纤维导光的基本原理
光是一种电磁波,一般采用波动理论来分析导光的基本原理。然而根据光学理论指出：在尺寸远大于波长而折射率变化缓慢的空间,可以用“光线”即几何光学的方法来分析光波的传播现象,这对于光纤中的多模光纤是完全适用的。为此, 采用几何光学的方法来分析。
1、斯乃尔定理（snell's law）
当光由光密物质(折射率大)入射至光疏物质时发生折射，如图(a)，其折射角大于入射角，即n1＞n2时，θr＞θi。
n1、n2、θr、θi之间的数学关系为
2、光纤结构
分析光纤导光原理，除了应用斯乃尔定理外还须结合光纤结构来说明。光纤呈圆柱形，它由玻璃纤维芯(纤芯)和玻璃包皮(包层)两个同心圆柱的双层结构组成。
光纤结构
纤芯位于光纤的中心部位，光主要在这里传输。纤心折射率n1比包层折射率n2稍大些．两层之间形成良好的光学界面，光线在这个界面上反射传播。
3、光纤导光原理及数值孔径na
入射光线ab与纤维轴线oo相交角为θi，入射后折射(折射角为θj)至纤芯与包层界面c点，与c点界面法线de成θk角，并由界面折射至包层，ck与de夹角为θr。则
当θrna，θi>arcsin na，光线消失。
这说明arcsinna是一临界角,凡入射角θi＞arcsinna的那些光线进入光纤都不能传播而在包层消失；相反,只有入射角θi＜arcsinna的光线才可进入光纤被全反射传播。
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当θrna，θi>arcsin na，光线消失。
这说明arcsinna是一临界角,凡入射角θi＞arcsinna的那些光线进入光纤都不能传播而在包层消失；相反,只有入射角θi＜arcsinna的光线才可进入光纤被全反射传播。
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