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光纤如何工作? – 光的传播和全内反射

2022-10-30发布,浏览次数:32

  光纤具有纤芯和包层。单模光纤的纤芯直径约为9微米。但除了几何纤芯之外,模场直径对于传输的光纤也很重要。模场直径是光纤内部光传播区域的直径。它也包括纤芯和包层的一部分。

  纤芯和包层具有不同的折射率。这意味着光在纤芯和包层以不同的速度传播。这种差异非常小,但对于光纤沿其长度传输光非常重要。由于纤芯和包层之间的这种折射率差异,照射在纤芯边界的光会返回并照射到相反的边界并再次反射回来。这种全反射过程称为全内反射。全内反射或TIR是光纤工作的基本原理。

  纤芯的折射率略高于包层。光理论说,当光从折射率较高的介质传播到折射率较低的介质时,光会反射回来。这种全内反射如图所示。

  光纤有芯和包层。单模光纤的纤芯直径约为9微米。但除了几何纤芯之外,模场直径对于传输的光纤也很重要。模场直径是光纤内部光传播区域的直径。它也包括纤芯和包层的一部分。纤芯和包层具有不同的折射率。这意味着光在纤芯和包层以不同的速度传播。这种差异非常小,但对于光纤沿其长度传输光非常重要。由于纤芯和包层之间的这种折射率差异,照射在纤芯边界的光会返回并照射到相反的边界并再次反射回来。这种全反射过程称为全内反射。全内反射或TIR是光纤工作的基本原理。纤芯的折射率略高于包层。光理论说,当光从折射率较高的介质传播到折射率较低的介质时,光会反射回来。这种全内反射如图所示。

  若n1为纤芯折射率,n2为包层折射率,则n1>n2为全内反射条件。

  此处对光速的一些反向参考将有助于记住。真空中的光速为每秒300,000公里。如果光以每秒20万公里的速度穿过介质,则介质的折射率为1.5。计算就这么简单。折射率的计算方法是将真空中的光速除以介质中的光速。

  所以,以数学公式的形式表示;介质的折射率=真空中的光速/介质中的光速。

  发生了全内反射,光沿着光纤一路传播,承载着我们宝贵的语音、数据、视频和图像。这种全内反射是多么有用!

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