光学纤维的反射型光纤
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发布时间：2022-06-06 10:41
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时间：2022-07-11 12:45
反射型光纤又称阶跃折射率光纤。 如下图所示，一根纤维由两种均匀介质组成，内部叫作芯线，外部包住芯线的叫作包层。它们的折射率分别为n1和n2，且n1>n2。
传输光时在芯线内进行，光从芯线*到包层的交界面上，入射角大于临界面角θc=arcsin(n2/n1)发生全反射。这样光就被*在芯线内沿折线向前传播。包层的作用是减少损失和保护芯线。因为光在全反射时在界面外虽没有折射波，但有一层贴着界面的隐失波（又称衰逝波或指数衰减波），如果没有包层隐失波会被界面上和附近的微粒所散射，造成光的能量损失。 要使光在光纤内传播，必须保证光在芯线和包层的交界面上发生全反射。光射到交界面上的入射角φ1必须大于临界角θc。根据折射定律，这就要求光进入光纤的端面时，入射角θ0应小于θM=arcsin(n12－n22)1/2。通常把 (n12－n22)1/2=N.A. 叫作光纤的数值孔径。数值孔径越大，能够进入光纤并被传输的光就越多。
当N.A.=1时，θM=90°，这时以任何角度入射到光纤端面上的光，都能进入光纤被传输。光纤的数值孔径仅由芯线和包层的折射率n1和n2决定，而与光纤的尺寸无关。因此，选用适当的n1和n2值，可制成数值孔径较大而半径又很小的光纤，这样的光纤既便于光的输入，又柔软易于弯曲。 折射型光纤又称变折射率光纤或梯度折射率光纤，它的折射率在轴线上最大，离轴线越远就越小。根据折射定律，光从折射率较大的介质进入折射率较小的介质时，光会偏离交界面的法线；反之，光从折射率较小的介质进入折射率较大的介质时，光会靠近交界面的法线。因此，光进入折射型光纤后，所走的路径便是一条周期性曲线。光到轴线的最大距离Rs相当于反射型光纤中芯线的半径，光在该处被全反射回来。但由于光不到达边界，因此就没有全反射损耗。
折射率满足一定的条件，折射型光纤可使光线聚焦。发出的光前进一段距离后，又会聚于一点，这种光纤称为自聚焦光纤。它可用来成像。
