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交界面
k
90 0
90 0
入射角等于临界角 入射角大于临界角发生全反射
(b) (c)
图2.2 -3光线入射到两种媒质交界面处发生的折射与反射现象
当A，= 90。时，则：
sinA,=署
4j arcsin署
当入射角大于临界角时，我们会发现入射光线全部返回到了媒质1，这种现象称之为全
反射。如图2:2-3 (c)所示。光传输的基本原理实际上就是上述讨论的折射和全反射原
理。光纤的种类不同，其应用的原理也不同。
纤
图2.2 -4光纤的典型结构
2．光纤的种类与传输原理
光纤的种类很多，但按照其工作原理大致上
可以分为多模式光纤和单模式光纤两种。在这两
种光纤中又都包含有阶跃型和渐变型两种。光纤
的典型结构如图2.2 -4所示，它包括纤芯、包
层和保护层。
(1)多模式阶跃型光纤
其纤芯和包层的折射率特点如图2.2 -5所
示，图中的纵坐标r为光纤的半径。从图中可以
看出，纤芯折射率大于包层的折射率，且两者呈
阶跃型变化。对于多模式阶跃型光纤来说，光线
的传播沿所有方向，但只有平行于横轴和入射角大于临界角的光线，才能在兆纤中以直射和
全反射的原理进行传播。
假设只有一根光线的入射角大于临界角，那么这根光线将在纤芯中传播，在纤芯和包层
下篇数字电子技术基础131
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，z
（折射率）
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┃n纤芯 ┃■Z ┃
┃ ┃ 甩包层 ┃
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图2.2 -5多模式阶跃型光纤的折射率分布及光线的传播路径
处发生全反射。可见，它的传播路径是一个“Z”字形，如图2.2 -6所示。然而，对于给
定的一个光源一光纤接口，可能有很多条入射光线在纤芯和包层的交界面上发生全反射
（只要4i大于临界角），这些光线在光纤中都可以进行传播，而且每根光线在光纤中都有自
己的“Z”字形的传播路径，如图2.2-7所示。
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民用航空器维修基础系列教材 电子技术基础(81)
