光导纤维导光的基本原理

2011-06-18 22:42:46来源: 互联网
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θr<90º时,sinθi>NA,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。

关键字:光导纤维导光

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0618/article_10236.html
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