|
現在所說的通信光纖，是由纖芯和包層兩部分組成的，如圖所示。纖芯區域完成光信號的傳輸；包層則是將光封閉在纖芯內，并保護纖芯，增加光纖的機械強度，目前，通信光纖的纖芯和包層的主體材料都是石英玻璃，但兩區域中摻雜情況不同，因而折射率也不同。纖芯的折射率一般是1.463～1.467（根據光纖的種類而異），包層的折射率是1.45～1.46左右。也就是說，纖芯的折射率比包層的折射率稍微大一些。這就滿足了全反射的一個條件。當纖芯內的光線入射到纖芯與包層的交界面時，只要其入射角大于臨界角，就會在纖芯內發生全反射，光就會全部由交界面偏向中心。當碰到對面交界面時，又全反射回來，如圖(a)所示：光纖中的光就是這樣在芯包交界面上，不斷地來回全反射，傳向遠方，而不會漏射到包層中去。
當光纖彎曲時，光線是否還能沿光纖傳播呢？因為任何通信線路都不可能完全筆直。回答是肯定的。當光纖拐彎時，如圖（b）所示，只要彎曲不十分厲害，光也不會折射到包層中去，仍然會全反射回來，只是來回反射的次數增多了。彎曲給光纖帶來的光能損耗是很小的，例如把1km光纖繞在直徑約10cm的圓筒上，所增加的光能損耗只有萬分之幾，可以忽略不計。 對電信號來說，只要把放大器的輸出端與傳輸線連接起來，電信號就被送入線路中。而對光通信來說，情況就比較復雜了。光源發出的光照射在光纖端面上，照射在光纖端面上的光的一部分是不能進入光纖的，如其中的一部分從光纖端面反射掉了。能進入光纖端面的光也不一定能在光纖中傳播，只有符合某一特定條件的光才能在光纖中發生全反射而傳到遠方。 當光線從空氣中以某一入射角射入光纖端面時，由于空氣折射率約為1，而石英光纖的折射率約為1.5。此時，光是從低折射率介質向高折射率介質傳播，因此，在此種情況下，入射角總是大于折射角。光在光纖端面的反射很小，在此不予考慮。 當光線以某一角度射入纖維端面時，入射光線與纖維軸心線之間有一夾角，稱為纖維端面入射角。光線折射進入光纖芯子后，繼續入射到纖芯與包層之間的交界面上。當射入纖芯和包層交界面的光線的角度合適時，就可以產生全反射。否則光線就可能進入包層，這是人們不希望的。所以，進入光纖中的光必須以一定的角度范圍入射，如果超過此范圍，則會有一部分光線進入了包層，而跑到光纖外面去了。 |
