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光纖光纜的基本原理

光纖傳輸基于可用光在兩種介質界面發生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質的折射率,n2為包層介質的折射率,n1大于n2,進入纖芯的光到達纖芯與包層交界面(簡稱芯-包界面)時的入射角大于全反射臨界角c時,就能發生全反射而無光能量透出纖芯,入射光就能在界面經無數次全反射向前傳輸。原來

當光纖彎曲時,界面法線轉向,入射角度小,因此一部分光線的入射角度變得小于c而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射,所以光纖彎曲時光仍能傳輸,但將引起能量損耗。通常,彎曲半徑大于50~100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造成嚴重的微彎損耗。

人們常用電磁波理論進一步研究光纖傳輸的機制,由光纖介質波導的邊界條件來求解波動方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式,每一個模式代表一種電磁場分布,并與幾何光學中描述的某一光線相對應。光纖中存在的傳導模式取決于光纖的歸一化頻率值式中NA為數值孔徑,它與纖芯和包層介質的折射率有關。ɑ為纖芯半徑,為傳輸光的波長。光纖彎曲時,發生模式耦合,一部分能量由傳導模轉入輻射模,傳到纖芯外損耗掉。

性能:光纖的主要參數有衰減、帶寬等。

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