渦街流量計的設計探討 二十一

2．2．1 光線在光纖內傳輸

因為光是電磁波，所以光在光纖中的傳輸可用麥克斯韋波動方程來分析。當光纖的斷面尺寸比光波長大得多時，可用射線的概念來處理。

射線理論認為，光在光纖中傳播主要是依據全反射原理。

1．光在階躍折射率光纖中的傳播

典型的階躍折射率光纖是由折射率（ 1 n ）稍高的纖芯和折射率（ 2 n ）稍低的包層構成。纖芯和包層之間有良好的光學界面。光從折射率大的介質進入折射率小的介質，當入射角大于臨界角時，光會在界面上發生全反射。全反射現象是光纖傳輸的基礎。現在我們來看一根具體的光纖。光纖的纖芯折射率1 n 大于包層折射率2 n ， 0 n 為空氣折射率。為分析方便，我們討論光線為子午光線的情況。子午光線是指在子午平面上傳播的光線。子午平面是與纖軸相交且與纖壁垂直的所有平面。在光纖內傳播的子午光線，簡稱內光線，遇到纖芯與包層的分界面的入射角大于臨界角時，才能保證光線在纖芯內產生多次全反射，使光線沿光纖傳輸。

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