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          光導纖維導光的基本原理

          作者: 時間:2011-06-18 來源:網(wǎng)絡 收藏
          光是一種電磁波,一般采用波動理論來分析導光的基本原理。然而根據(jù)光學理論指出:在尺寸遠大于波長而折射率變化緩慢的空間,可以用“光線”即幾何光學的方法來分析光波的傳播現(xiàn)象,這對于光纖中的多模光纖是完全適用的。為此, 采用幾何光學的方法來分析。
          1、斯乃爾定理(Snell's Law)
          當光由光密物質(折射率大)入射至光疏物質時發(fā)生折射,如圖(a),其折射角大于入射角,即n1>n2時,θr>θi。
          n1、n2、θr、θi之間的數(shù)學關系為

          2、光纖結構
          分析光纖導光原理,除了應用斯乃爾定理外還須結合光纖結構來說明。光纖呈圓柱形,它由玻璃纖維芯(纖芯)和玻璃包皮(包層)兩個同心圓柱的雙層結構組成。

          光纖結構
          纖芯位于光纖的中心部位,光主要在這里傳輸。纖心折射率n1比包層折射率n2稍大些.兩層之間形成良好的光學界面,光線在這個界面上反射傳播。

          3、光纖導光原理及數(shù)值孔徑NA
          入射光線AB與纖維軸線OO相交角為θi,入射后折射(折射角為θj)至纖芯與包層界面C點,與C點界面法線DE成θk角,并由界面折射至包層,CK與DE夾角為θr。則

          當θr90o時,sinθi>NA,θi>arcsin NA,光線消失。
          這說明arcsinNA是一臨界角,凡入射角θi>arcsinNA的那些光線進入光纖都不能傳播而在包層消失;相反,只有入射角θi<arcsinNA的光線才可進入光纖被全反射傳播。



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