漸變折射率光纖

漸變折射率光纖又稱自聚焦光纖，光纖折射率中心最高，沿徑向遞減，光束在光纖中傳播，可以自動聚焦而不發生色散。

漸變折射率光纖適用於多模通信的傳輸。

基本介紹

• 中文名：漸變折射率光纖
• 外文名：graded-index fiber

定義

多模漸變折射率光纖纖芯中的折射率是連續變化的，它隨纖芯半徑r的增加按一定的規律減小。採用漸變折射率光纖的目的是減少多模光纖的模式色散。

多模漸變折射率光纖中，相對摺射率差定義為：

n(0),n2分別是r=0處的包層的折射率。

導光原理

與階躍折射率光纖的情況類似，漸變型折射率光纖中光纖與軸線夾角大的光線經過的路徑要大一些，然後由於折射率的變化，光纖速度沿著傳播路徑也要發生變化，沿著軸線傳播的光線儘管路徑最短，但傳播速度卻最慢，而與軸線成一定夾角的光線由於大部分路徑在較低折射的介質內，所以傳播速度最快，這樣通過選擇合適的折射率分布就有可能使所有光線同時到達光纖輸出端。

本地數值孔徑

在漸變折射率光纖中，由於纖芯的折射率不均勻，光射線的軌跡不再是直線而是曲線。適當選取纖芯的折射率的分布形式，可以使不同入射角的光線有大致相等的光程，從而大大減少多模光纖模式色散的影響，原因如下：以不同入射角進入纖芯的光射線在光纖中傳過同一距離時，靠近光纖軸線的射線所走的路程短，而遠距離軸線所走的路程長，由於纖芯的折射率是漸變的，n(r)隨r的增加而減小，所以近軸處的光速慢，遠軸處的光速塊。當折射率指數g取最佳值時，就可以使全部子午射線以同樣的軸向速度在光纖中傳輸，這對模式色散起到了均衡作用，從而消除模式色散，即自聚焦，這種光纖稱為自聚焦光纖。

由於漸變折射率光纖纖芯折射率是變化的，所以纖芯端面上不同點的集光能力不同，因此在漸變折射率光纖中引入了本地數值孔徑的概念，他是指光纖端面上某一點的數值孔徑，表征了漸變折射率光纖端面上某一點的集光能力的大小。表達式為：

本地數值孔徑與該點得折射率有關，該點折射率越大，本地數值孔徑越大。