光纤导光的基本原理是怎样的?光纤有不同的结构形式,目前实用的光纤绝大多数采用由“纤芯”和“包层”两个同心圆组成的结构形式。
为了达到传导光波的目的,纤芯折射率n1必须稍大于包层折射率n2。为什么必须这样设计呢?
首先,光波是一种电磁波,具有电磁波的一般特性,即波动性。光波的波长的电磁波谱中偏于较短的一侧,因而又具有其“个性”,即光波的传播更接近“射线”的形式。
现在我们利用射线光学理论,来解释光波在光纤中传播的物理现象,用这种方法分析虽然不太完整,但却简单、直观。射线光学是指光波长与光纤尺寸相比很短时,用射线代表光能量传输路线的分析方法。射线光学又称为几何光学。它有光的直线传播定律、光的反射定律和光的折射定律三个基本定律。
光的直线传播定律是,光在均匀媒质中沿直线传播,交具有一定的速度。光波在真空中的传播速度:C=3×108M/S;光波在其它媒质的传播速度:v=C/n。其中n是媒质的折射率,在空气中,由于n≈1,光波的传播速度接近于C;二氧化硅(SiO2)玻璃的折射率n≈1.5。
光的反射定律是,光在传播过程中碰到两种媒质的交界面时会发生反射,且反射角等于入射角。
光的折射定律是:光从一种媒质进入第二种媒质时,传输方向会发生改变。
正因为我们是利用全反射原理将光能量限制在光导纤维中,所以在制作光纤时,必须使得纤芯材料的折射率大于包层的折射率,这样才能保证光波在光纤中沿纤芯传播。
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