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光纤光缆的基本原理

光纤传输基于可用光在两种介质界面发生全反射的原理。突变型光纤,n1为纤芯介质的折射率,n2为包层介质的折射率,n1大于n2,进入纤芯的光到达纤芯与包层交界面(简称芯-包界面)时的入射角大于全反射临界角c时,就能发生全反射而无光能量透出纤芯,入射光就能在界面经无数次全反射向前传输。原来

当光纤弯曲时,界面法线转向,入射角度小,因此一部分光线的入射角度变得小于c而不能全反射。但原来入射角较大的那些光线仍可全反射,所以光纤弯曲时光仍能传输,但将引起能量损耗。通常,弯曲半径大于50~100毫米时,其损耗可忽略不计。微小的弯曲则将造成严重的微弯损耗。

人们常用电磁波理论进一步研究光纤传输的机制,由光纤介质波导的边界条件来求解波动方程。在光纤中传播的光包含有许多模式,每一个模式代表一种电磁场分布,并与几何光学中描述的某一光线相对应。光纤中存在的传导模式取决于光纤的归一化频率值式中NA为数值孔径,它与纤芯和包层介质的折射率有关。ɑ为纤芯半径,为传输光的波长。光纤弯曲时,发生模式耦合,一部分能量由传导模转入辐射模,传到纤芯外损耗掉。

性能:光纤的主要参数有衰减、带宽等。

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