光纤主要分为两类,渐变光纤与突变光纤。前者的折射率是渐变的,而后者的折射率是突变的。另外还分为单模光纤及多模光纤。近年来,又有新的光子晶体光纤问世。
光导纤维是双重构造,核心部分是高折射率玻璃,表层部分是低折射率的玻璃或塑料,光在核心部分传输,并在表层交界处不断进行全反射,沿“之”字形向前传输。这种纤维比头发稍粗,这样细的纤维要有折射率截然不同的双重结构分布,是一个非常惊人的技术。各国科学家经过多年努力,创造了内附着法、MCVD法、VAD法等等,制成了超高纯石英玻璃,特制成的光导纤维传输光的效率有了非常明显的提高。现在较好的光导纤维,其光传输损失每公里只有零点二分贝;也就是说传播一公里后只损失4.5%。折射率可以用来计算在物质里的光线速度。在真空里,及外太空,光线的传播速度最快,大约为3 亿米/秒。一种物质的折射率是真空光速除以光线在这物质里传播的速度。所以,根据定义,真空折射率是 1。折射率越大,光线传播的速度越慢。通常光纤的核心的折射率是 1.48 ,包覆的折射率是 1.46 。所以,光纤传导信号的速度粗算大约为2 亿米/秒。信号,经过光纤传导,从纽约到悉尼,大约 12000 公里距离,会有** 0.06秒时间的延迟。
当移动于密度较高的介质的光线,以大角度入射于核心-包覆边界时,假若这入射角(光线与边界面的法线之间的夹角)的角度大于临界角的角度,则这光线会被完全地反射回去。光纤就是应用这种效应来局限传导光线于核心。在光纤内部传播的光线会被边界反射过来,反射过去。由于光线入射于边界的角度必须大于临界角的角度,只有在某一角度范围内射入光纤的光线,才能够通过整个光纤,不会泄漏损失。这角度范围称为光纤的受光锥角,是光纤的核心折射率与包覆折射率的差值的函数。
更简单地说,光线射入光纤的角度必须小于受光角的角度,才能够传导于光纤核心。受光角的正弦是光纤的数值孔径。数值孔径越大的光纤,越不需要精密的熔接和操作技术。单模光纤的数值孔径比较小,需要比较精密的熔接和操作技术。
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