涡街流量计的设计探讨 二十一

2．2．1 光线在光纤内传输

因为光是电磁波，所以光在光纤中的传输可用麦克斯韦波动方程来分析。当光纤的断面尺寸比光波长大得多时，可用射线的概念来处理。

射线理论认为，光在光纤中传播主要是依据全反射原理。

1．光在阶跃折射率光纤中的传播

典型的阶跃折射率光纤是由折射率（ 1 n ）稍高的纤芯和折射率（ 2 n ）稍低的包层构成。纤芯和包层之间有良好的光学界面。光从折射率大的介质进入折射率小的介质，当入射角大于临界角时，光会在界面上发生全反射。全反射现象是光纤传输的基础。现在我们来看一根具体的光纤。光纤的纤芯折射率1 n 大于包层折射率2 n ， 0 n 为空气折射率。为分析方便，我们讨论光线为子午光线的情况。子午光线是指在子午平面上传播的光线。子午平面是与纤轴相交且与纤壁垂直的所有平面。在光纤内传播的子午光线，简称内光线，遇到纤芯与包层的分界面的入射角大于临界角时，才能保证光线在纤芯内产生多次全反射，使光线沿光纤传输。

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