1 / 2 光导纤维的原理
光导纤维简称光纤，我们常听到的〝光纤通讯〞就应用了全反射的原理.为了说明光导纤维对光的传导作用，我们做下面的实验.
实践用的光导纤维是十分细的特制玻璃丝，直径只要几微米到一百微米左右，由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的大，光传达时在内芯与外套的界面上发作全反射.
假设把光导纤维聚集成束，使其两端纤维陈列的相对位置相反，具有亮暗颜色的图像就可以从一端传到另一端.医学上用光导纤维制成内窥镜，用来反省人体胃、肠、气管等外脏的外部.实践的内窥镜装有两组光纤，一组用来把光传送到人体外部，另一组用来停止观察.
我们知道，光也是一种电磁波，它可以像无线电波那样，作为一种载体来传递信息.载有声响、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传到千里以外的另一端，完成光纤通讯.
光纤通讯的主要优点是容量大、衰减小、抗搅扰性强.例如，一对光纤的传输才干实际值为二十亿路 ，一千万路电视;而当今世界最大的〝国际通讯卫星6号〞也只能传输3.3万路 ，4路电视.即使是如今已实践采用的数十万路
的光纤通讯，也较卫星通讯容量大.
虽然光纤通讯的开展只要二十多年的历史，但是开展速度2 / 2 却是惊人的.一些兴旺国度不只树立了跨越海底的光缆通讯网络，而且树立了纵横城市之间的光缆通讯网络.光纤的运用前景是十分宽广的，不只光纤 已普遍运用，光纤电视也将会很快进入寻常百姓之家.另外,自光晶体管问世后,大容量、高速度的光计算机也有望在下个世纪初失掉普遍运用,这些都离不开光纤的运用.
我国的光纤通讯技术起步较早，现已成为光纤通讯技术较为先进的几个国度之一.自1972年末尾到如今已先后守旧了数十条光纤通讯线路，省会城市间基本建成全国性的通讯网，北京有线电视台将在2021年前后在北京全市范围内铺设有线电视光缆.
光导纤维的原理及应用
廖浚竹
物理学2015级
摘要：介绍了阶跃型和梯度型光导纤维内光线传输原理，光导纤维的优良特性和在各个领域的广泛应用。
关键词：光导纤维、全反射、自聚焦、光纤应用
引言：
光导纤维的研制成功使人类的通迅技术得到了前所未有的发展，自从1977年美国加利福尼亚洲通用电话公司安装第一套光纤通讯系统以后，发展十分迅猛，至今已普遍使用。于当今信息爆炸的世界，人们对提高无线电波传递信息容量给予了极大的关注，光纤通信就是这一征程上的重大里程碑。
近年来，随着现代科学技术的迅猛发展，光导纤维不仅在通信、电子和电力等领域的应用日益扩展，而且在医学检测、太阳光照明、制作传感器等方面也有了重要突破，成为大有前途的新型基础材料。
1、 阶跃型（全反射型）光导纤维光线传输原理
1.1全反射
光由光密介质进入光疏介质时，即n2>n1时，折射光线将远离法线。随着入射角θ1的增大，折射角θ2增加很快，当入射角θ1增加到θc时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。若入射角大于临界角，则只有反射没有折射，此现象称为全反射(图1)。当光线由光疏媒介射到光密媒介时，折射光线将靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。
临界角：θc=arc(n1/n2)
图1
1.2光导纤维
⑴基本结构
光纤的内层是纯玻璃光芯,外包折射率低于玻璃折射率的掺杂物(包层)。内芯是光传播的部分,包层与纤芯折射率的差别就是为了使光发生全内反射。大部分的光纤在包层外还有一层涂覆层,它一般是一层或几层聚合物,防止纤芯和包层受到震荡而影响光学或物理性质。涂覆层对在光纤里传播的光没有影响,它只是作为一个减震器。
⑵基本原理 光导纤维就是利用全反射规律使光线沿着曲线传播的光学元件。图2显示了光在光纤里的传播特性。入射进光纤中的光，当入射角大于临界角时,光在纤芯与包层之间界面上发生全反射,因为入射角等于反射角,反射光再次被反射,光将被光纤以锯齿形传播。但如果入射角小于临界角,光被折射进入包层,包层不是作为光的载体进入包层的光很快被吸收。
本科学年论文
学 院 物理电子工程学院
专 业 应用物理学
年 级 2010级
姓 名 石鹏凯
论文题目 光导纤维的应用及其发展前景
指导教师 张新伟
职称 讲师
成 绩
2012年05月31日 学号：20105043025
目 录
摘 要…………………………………………………………………………………1
Abstract………………………………………………………………………………1
1绪 论 ………………………………………………………………………………1
2光导纤维的简介……………………………………………………………………1
2.1什么是光导纤维 ……………………………………………………………2
2.2光导纤维的基本原理 ………………………………………………………2
3光导纤维的应用 ………………………………………………………………… 3
3.1光导纤维在通信系统方面的应用 …………………………………………3
3.2光导纤维在医学方面的应用 ………………………………………………3
3.3光导纤维的其他应用…………………………………………………………4
4 光导纤维的发展前景………………………………………………………………5
结论 ………………………………………………………………………………… 6
参考文献 …………………………………………………………………………… 6
4．3《光导纤维及其应用》学案
【学习目标】
1．知道光导纤维及其工作原理；
2．了解光纤通信系统的组成及我国光纤通信发展的现状。
【学习重点】
光导纤维及其工作原理
【知识要点】
一、光导纤维及其工作原理
利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝,由内芯和外套组成,直径只有几微M到100微M左右,光导纤维是由折射率较高的的玻璃内芯和折射较低的外层透明介质组成。
光在光导纤维内传播时，由光密介质入射到光疏介质，若入射角 i≥C
如图表示光在光导纤维中的传播情况，纤维为圆柱形，由内芯和涂层两部分构成.内芯为玻璃，折射率为n0；涂层为塑料，折射率为n1，且n1＜n0.光从空气射入纤维与轴线成θ角.光线在内芯侧壁上发生多次全反射后至纤维的另一端射出。
二、光纤通信
光纤通信是光导纤维的一个重要应用，光纤通信具有质地轻、弯曲自如、传光效率高、抗机械振动、耐腐蚀性好、能量损耗小、抗干扰能力强、保密性好等优点；光纤通信先将声音信号转换为光信号，利用光纤把光信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号；光纤具有极大的通信容量。
【典型例题】
例题：光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的。如图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角由内芯射向外层，要在界面发生全反射，必须满足的条件是 < ）
A．n1＞n2，小于某一值
B．n1＜n2，大于某一值
C．n1＞n2，大于某一值
D．n1＜n2，小于某一值
解读：要使光信号在内芯与外层的界面上发生全反射，必须让内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，同时入射角须大于某一值，故应小于某一值。
答案：A 【达标训练】
1、．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体内的胃、肠、气管等器官的内部。内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察。光在光导纤维中传输利用了光的
