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4． 子午光線在階躍型POF中的傳輸
? 階躍型POF是一種具有芯皮結(jié)構(gòu)的光纖。
子午平面指的是包含有光纖軸的平面，所謂子午線，就是光線的傳播路徑始終在同一平面內(nèi)，子午光線總是和光纖軸相交的，光在一種均勻介質(zhì)傳播時(shí)是一種直線式傳播：當(dāng)光從一種介質(zhì)傳至另一介質(zhì)表面時(shí)，一般同時(shí)發(fā)生反射和折射；如果光從折射率小的光疏介質(zhì)射入折射率大的光密介質(zhì)時(shí)，則折射角小于入射角；而當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)折射角將大于入射角，因而當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)就有可能出現(xiàn)只有反射而無折射的現(xiàn)象，這就是全反射，全反射是光折射的一種邊界效應(yīng)，即光從一種透明介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)里而發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。POF就是通過全反射原理進(jìn)行光傳輸?shù)摹?/SPAN>
? 由折射定律公式可得出：
n1sinθ1=n2sinθ2 (4)
這里n1、n2分為芯皮折射率，θ1、θ2分為入射角和折射角，設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為θm，此時(shí)θ2=90°，故而
當(dāng)入射角θ1>θm時(shí)，則光在芯皮界面上發(fā)生全反射，而當(dāng)入射角θ1<θm時(shí)，則光在芯皮表面上出現(xiàn)折射，有一部分光從芯材泄漏至皮層外。由全反射臨界角同樣可推出光纖截面臨界入射光纖角θ0，在空氣和光纖截面界面上，同樣有：
n0sinθ0 = n1sin (90°—θm)
= n1cosθm
其中，n0為空氣折射率，設(shè)定其值同于真空折射率值1.0 即 n0=1.0，因而
? 即外界光入射角θ小于θ0時(shí)，光
線才能在光纖中以全反射的形式向前傳播，從光纖一端傳至光纖另一端，所以，光纖臨界接受角為：
故光在SI POF光纖的傳輸方式為全反射式鋸齒型。
光纖數(shù)值孔徑是光纖一個(gè)重要指標(biāo)之一，NA值越大，則θ0越大，光纖臨界入射角越大，則光纖端面接受光或發(fā)射光角度越大，光纖的集光能力愈強(qiáng)，愈便于光纖同光纖連接或同光源耦合。常規(guī)POF的光纖數(shù)值孔徑參見如下表。
? 表 常規(guī)POF的光纖數(shù)值孔徑參
? POF ps芯POF PMMA芯POF PC芯POF（ESK-PH） 側(cè)面發(fā)光POF
芯材折射率 1.59 1.495 ? 1.59 ?1.475
皮材折射率 1.49 1.402 1.31 1.34
? 數(shù)值孔徑NA 0.55 0.5 0.9 ? 0.65
最大入射角或發(fā)射光角度/度 67 60 ? 128 75
5． 子午線在階躍型光纖中的幾何行程和反射次數(shù)
由于子午光線入射光纖中并不是同一角度，故而其在光纖中的幾何行程也不相同。無論是子午線在光線中的行程計(jì)算公式還是反射次數(shù)計(jì)算公式，都是假定光纖是處于非常理想狀態(tài)下：光纖非常直，光纖直徑均勻，光纖內(nèi)部無缺陷和光纖入射端面平直等，倘若光纖不在這一理想條件下，則入射子午線全反射的狀況就會(huì)發(fā)生變化，如有的會(huì)從光纖中反射出，有的反射角會(huì)發(fā)生變化等，因此光纖的傳輸損耗也會(huì)增加。
6． 斜光線在階躍型折射率POF中的傳輸
所謂斜面光線，就是光在光纖中傳輸中時(shí)，并不是像子午光線一樣保證在同一平面內(nèi)，它在光纖中傳輸時(shí)，其軌道通常是一空間螺旋曲線，其最大入射角比子午線的大，但通常以子午線傳輸表征光纖的傳輸特性，自然這是最理想的一種狀況。
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學(xué)習(xí)下