① 定性解釋
由圖2.3 和（2.1）式知道，漸變光纖的折射率分布是在光纖的軸心處最大，而沿剖面徑向的增加而折射率逐漸變小。采用這種分布規(guī)律是有其理論根據(jù)的。假設(shè)光纖是由許多同軸的均勻?qū)咏M成，且其折射率由軸心向外逐漸變小，如圖2.8 所示。
圖2.8 光在漸變光纖中傳播的定性解釋
即n1>n11>n12>n13……>n2
由折射定律知，若n1>n2，則有θ2>θ1。這樣光在每二層的分界面皆會產(chǎn)生折射現(xiàn)象。由于外層總比內(nèi)層的折射率要小一些，所以每經(jīng)過一個分界面，光線向軸心方向的彎曲就厲害一些，就這樣一直到了纖芯與包層的分界面。而在分界面又產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，全反射的光沿纖芯與包層的分界面向前傳播，而反射光則又逐層逐層地折射回光纖纖芯。就這樣完成了一個傳輸全過程，使光線基本上局限在纖芯內(nèi)進行傳播，其傳播軌跡類似于由許多許多線段組成的正弦波。
② 傳播軌跡
再進一步設(shè)想，如果光纖不是由一些離散的均勻?qū)咏M成，而是由無窮多個同軸均勻?qū)咏M成。換句話講，光纖剖面的折射率隨徑向增加而連續(xù)變化，且遵從拋物線變化規(guī)律，那么光在纖芯的傳播軌跡就不會呈折線狀，而是連續(xù)變化形狀。理論上可以證明，若漸變光纖的折射率，分布遵從（2.1）式，則光在其中的傳播軌跡為：
其中
A為正弦曲線振幅，待定常數(shù)a1為纖芯半徑
Δ為相對折射率差
Φ為初始相位，待定常數(shù)
于是以不同角度入射的光線族皆以正弦曲線軌跡在光纖中傳播，且近似成聚焦?fàn)睿鐖D2.9 所示。
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