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光纤光学基础光纤的基本概念光纤的光学特性光纤传感原理物理量的光纤传感原理1第1章光纤传输的基本理论光纤：光导纤维，它是工作在光波波段的一种介质波导，通常为圆柱形。缓冲涂覆层包层纤芯把光波能量利用全反射的原理约束在其界面内，并引导光波沿光纤轴线前进。2光纤的分类：345§1.1

均匀折射率的光纤光线理论我们利用几何光学的方法，即光的直线传播理论，讨论光在阶跃折射率光纤中的传输特性。Primary:子午光线和斜光线的传播Secondary:纤面倾斜及光纤弯曲时的传播特性Third:圆锥形光纤的传输特性MainGoals61.子午光线的传播子午面：通过光纤中心轴任意平面都称为子午面，子午面有无数个。子午线：位于子午面内的光线，它和光纤的轴线平行或相交。 子午线传播的特征：子午光线的入射线、反射线和分界面的法线三者均在同一子午面内,分界面的法线方向即为纤芯的半径。

7子午线在光纤内传输的条件：89孔径角

0：当纤端入射角

小于

0时，光线在光纤内满足全反射条件，光线被限制在光纤内传输。

0反映了光纤的集光能力称之为孔径角。数值孔径角NA：在光纤中光线的路径为一折线，光路的实际长度S´光纤长度L的关系：10光纤长度L对应的反射点的数量为

´：11光线在光纤内单位长度传输的路程仅取决于纤端入射角

以及相对折射率n0/n1，与光纤的直径无关。光线在光纤内单位长度内全反射的次数不仅取决于纤端入射角

以及相对折射率n0/n1，且与光纤的成直径反比。122.斜光线的传播斜光线：不在子午面内的光线，它与光纤的轴线既不平行也不相交，其空间轨迹为空间螺旋折线。它可以是左旋，也可以是右旋，但它与光纤的中心轴是等距的。 斜光线在光纤内传输的条件：13数值孔径角NA：斜光线的数值孔径比子午光线大。14同样可得：斜入射时，光线在光纤内单位长度内全反射的次数大于子午线时的情形。斜入射时，光线在光纤内单位长度的传输的路程等于子午线时的情形。153.光纤的弯曲光纤弯曲时，数值孔径、光路长度和反射点数等参数都会发生变化：数值孔径角NA：光纤弯曲时，光线在光纤入射端面上各点的孔径角不同，是沿光纤弯曲方向由大到小变化。16单位光纤长度的光路长度：光纤弯曲时，光线在光纤内单位长度的传输的路程小于子午线时的情形。17单位光纤长度的反射点数：光纤弯曲时，光线在光纤内单位长度的反射点数小于子午线时的情形。结论：光线弯曲时，比起不弯曲时其数值孔径、光路长度和反射点的数目都会减小；透光量会随之下降。实验表明，当R/a<50,透光量开始下降；R/a

20，

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