光纤

光纤

光纤是一种多层介质结构的同心圆柱体，由纤芯、包层和保护层（涂覆层及护套）组成。核心部分是纤芯和包层，纤芯由高度透明的SiO₂材料制成（掺入微量GeO₂或P₂O₅以提高折射率），是光波的主要传输通道，直径5~75μm。包层主要也是SiO₂（掺入微量B₂O₃或SiF₄以降低折射率），折射率略小于纤芯，总直径约100~200μm。涂覆层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙等材料，增加机械强度和柔韧性。护套采用不同颜色的塑料管套，起保护作用并区分多条光纤。许多根单条光纤组成光缆。

光纤的传光原理基于全反射（光纤）：当光线以小于临界角的角度入射到光纤端面时，在纤芯与包层界面发生全反射，光线被闭锁在纤芯内部向前传播，即使经过弯曲路径也不会射出光纤之外。光纤的集光能力由数值孔径（光纤）（NA）度量，NA = √(n₁² - n₂²)。石英光纤的NA通常为0.2~0.4。