12.2光导纤维的基础知识 ● 12.2,1光导纤维的理论分析 ()光的全反射原理和光导纤维 ◆光的全的全反射原理（是研究光导纤维的基础） 在几何光学中，当光线由光密媒质(n)射入光疏媒质(nt),且入射 角大于临界角c时，就会发生全反射现象。c由下式决定： 洫日= (n:<n)
12.2 光导纤维的基础知识 ⚫ 12.2.1 光导纤维的理论分析 （1）光的全反射原理和光导纤维 ◆光的全的全反射原理（是研究光导纤维的基础） 在几何光学中，当光线由光密媒质（ni）射入光疏媒质（nt），且入射 角大于临界角θc时，就会发生全反射现象。θc由下式决定：
◆普通光导纤维的构成 ·普通光导纤维是一种透明的圆柱形细丝，它的中间是折射率较高 的透明介质，称为光纤芯，外面一层为折射率较低的透明介质， 称为包层。其光纤的截面结构如下图。 光纤芯 包层 高分子涂层(1次被覆层) 硅胶 1(2次被覆层) 尼龙外套 → φ125从m Φ0.9mm
◆普通光导纤维的构成 ⚫ 普通光导纤维是一种透明的圆柱形细丝，它的中间是折射率较高 的透明介质，称为光纤芯，外面一层为折射率较低的透明介质， 称为包层。其光纤的截面结构如下图
●光导纤维按其折射率在径向分布不同分为：阶梯折射率光纤（反 射型光纤)；渐变折射率光纤（折射型光纤）。 n(r n(r) n1(0) -n2 0 阶梯折射率光纤 渐变折射率光纤
⚫ 光导纤维按其折射率在径向分布不同分为：阶梯折射率光纤（反 射型光纤）；渐变折射率光纤（折射型光纤）
(2)阶梯折射率光纤中子午光线的分析 ● ◆子午光线的传输条件 ①子午光线：在光导纤维中，如果某光线的传输路径始终在同一平面内， 则称之为子午光线。 ● ②子午面：包含子午线的平面叫子午面。对于圆柱光导纤维来说，子午 面就是包含圆柱体轴线的平面。 ● ③子午光线的传输 ni n n2
（2）阶梯折射率光纤中子午光线的分析 ⚫ ◆子午光线的传输条件 ⚫ ①子午光线：在光导纤维中，如果某光线的传输路径始终在同一平面内， 则称之为子午光线。 ⚫ ②子午面：包含子午线的平面叫子午面。对于圆柱光导纤维来说，子午 面就是包含圆柱体轴线的平面。 ⚫ ③子午光线的传输
设一子午光线以入射角入射到光纤的端面，假设其到达光纤芯 和包层界面上时满足全反射条件，则依靠不断的全反射，该光线 即可在光纤中传输。 根据折射定律 sinl no sin0 (几，-空气中折射率为1，八-为光纤芯折射率)(1) sino-n sinol-n.coso (2 要在界面上满足全反射条件，必须满足 sin> 由sim2p+cos2p=1知， cos@< (3) 式中，n2为光纤包层的折射率. (3)式代入(2)式 sine<n2-n2 (子午光线在光纤中传输的条件) (4)
⚫ 设一子午光线以入射角θ入射到光纤的端面，假设其到达光纤芯 和包层界面上时满足全反射条件，则依靠不断的全反射，该光线 即可在光纤中传输。 ⚫ 根据折射定律 要在界面上满足全反射条件,必须满足 0 1 sin 1 1 sin n n n = = （ 0 n -空气中折射率为 1， 1 n -为光纤芯折射率） （1） sin = 1 n . sin 1 = 1 n . cos （2）