从空气中射入光纤的光并不一定都能在光纤中产 生全反射。图64(a)中的虚线表示入射角过大,光线不 能满足要求(即g<0),大部分光线将穿透包层而逸 出,这叫漏光。即使有少量光反射回纤芯内部但经过多 次这样的反射后,能量几乎耗尽,以致基本没有光通过光 纤传播出去 能产生全反射的最大入射角可以通过斯乃尔法则 及临界角定义求得。 由图64(a,设光线在A点入射根据斯乃尔法则有 nosing =n,sine,n, COSP (64
从空气中射入光纤的光并不一定都能在光纤中产 生全反射。图6.4(a)中的虚线表示入射角θ0过大,光线不 能满足要求（即φ1＜φc）,大部分光线将穿透包层而逸 出,这叫漏光。即使有少量光反射回纤芯内部,但经过多 次这样的反射后,能量几乎耗尽,以致基本没有光通过光 纤传播出去。 能产生全反射的最大入射角可以通过斯乃尔法则 及临界角定义求得。 由图6.4(a),设光线在A点入射,根据斯乃尔法则,有 n0 sinθ0 =n1 sinθ1 =n1cosφ1 (6.4)
参考轴 空气、反射光 包层n2 参考轴 纤M1 C 入射光 折射光 (对n1、n2交界媒质,变成入射光) (a) 图64阶跃型多模光纤中子午光线的传播
图6.4 阶跃型多模光纤中子午光线的传播 入射光 参考轴 0 0 A 1 C B 参考轴 包 层n 2 纤 芯n1 d 空 气n0 折射光 ( 对n1 、n2 交界媒质，变成入射光） (a) (b) 反射光 1
要使入射光线在界面发生全反射,应满足式(63): 由三角函数公式sn1=±√1-cos2g,有 (6.5) 将上式代入式(64)可得 COS<,∥/、 (66) 这就是能产生全反射的最大入射角范围。入射角 的最大值O。可由式(66)求出,即 sn6.< n2(6.7)
要使入射光线在界面发生全反射,应满足式（6.3）： 由三角函数公式 sinφ1 = , 有 (6.5) 将上式代入式(6.4)可得 (6.6) 这就是能产生全反射的最大入射角范围。入射角 的最大值θc 可由式(6.6)求出, 即 1 2 1− cos 2 1 2 2 cos 1 1 n n − 2 2 2 1 0 1 sin n n n c − (6.7)
若仿照研究透镜那样,引入光纤的数值孔径M这个 概念,则 sing= n2=N(68) A 式中,m为光纤周围媒质的折射率。对于空气,no=l NA是光纤的一个基本参数它决定了能被传播的光束的 半孔径角的最大值,反映了光纤的集光能力。可以证 明,当NA≤1时集光能力与NA的平方成正比;当N≥1时, 集光能力达到最大。从式(68)可以看出,纤芯与包层 的折射率差值越大,数值孔径就越大,光纤的集光能力就 越强。产品光纤通常不给出折射率,而只给出NA。石英 光纤的NA=02~0.4
若仿照研究透镜那样, 引入光纤的数值孔径NA这个 概念, 则 (6.8) 式中,n0为光纤周围媒质的折射率。对于空气, n0 =1。 NA是光纤的一个基本参数,它决定了能被传播的光束的 半孔径角的最大值θc ,反映了光纤的集光能力。可以证 明,当NA ≤1时,集光能力与NA的平方成正比；当NA≥1时, 集光能力达到最大。从式（6.8）可以看出,纤芯与包层 的折射率差值越大,数值孔径就越大,光纤的集光能力就 越强。产品光纤通常不给出折射率,而只给出NA 。石英 光纤的NA =0.2～0.4。 c n n NA n = − = 2 2 2 1 0 1 sin
614光纤的特性 用如下一些参数来表征光传输信号通过光纤时的 特性。 1.损耗 设光纤入射端与出射端的光功率分别为P和P,光 纤长度为L(单位:km),则光纤的损耗a(单位:dB/ km)可以用下式计算 10.P C lg L P
6.1.4 用如下一些参数来表征光传输信号通过光纤时的 特性。 1. 设光纤入射端与出射端的光功率分别为Pi和Po ,光 纤长度为L（单位：km）,则光纤的损耗a(单位：dB／ km )可以用下式计算： o i P P L a lg 10 =