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       光具有波粒二象性，既可以將光看成光波，也可以將光看作是由光子組成的粒子流。因而在分析光纖中光的傳輸特性時(shí)相應(yīng)地也有兩種理論，即射線(xiàn)光學(xué)(幾何光學(xué))理論和波動(dòng)光學(xué)理論。

       射線(xiàn)光學(xué)是用光射線(xiàn)代表光能量傳輸線(xiàn)路來(lái)分析問(wèn)題的方法。這種理論適用于光波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波導(dǎo)尺寸的多模光纖，可以得到簡(jiǎn)單、直觀的分析結(jié)果。

       波動(dòng)光學(xué)是把光纖中的光作為經(jīng)典電磁場(chǎng)來(lái)處理。從波動(dòng)方程和電磁場(chǎng)的邊界條件出發(fā)，可以得到全面、正確的解析或數(shù)字結(jié)果，給出光纖中的場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式(即傳輸模式)，從而給出光纖中完善的場(chǎng)的描述形式。它的特點(diǎn)是：能夠精確地、全面地描述光纖的傳輸特性，這種理論適合于單模光纖和多模光纖的分析。 

1.采用射線(xiàn)光學(xué)分析光纖的特性

(1)多模階躍折射率光纖的射線(xiàn)光學(xué)理論分析

       在多模階躍光纖的纖芯中，光按直線(xiàn)傳輸，在纖芯和包層的界面上光發(fā)生反射。由于光纖中纖芯的折射率n1小大于包層的折射率n2，所以在芯包界面存在著臨界角¢c，如圖6所示。圖6為階躍光纖的子午光線(xiàn).一般將通過(guò)光纖軸線(xiàn)的平面稱(chēng)作子午面，把傳輸中總是位于子午面內(nèi)的光線(xiàn)稱(chēng)為子午光線(xiàn)。當(dāng)光線(xiàn)在芯包界面上的入射角ψ大于ψc時(shí)，將產(chǎn)生全反射。若ψ小于ψ，入射光一部分反射，一部分通過(guò)界面進(jìn)入包層，經(jīng)過(guò)多次反射后，光很快衰減掉。所以可以形象地說(shuō)階躍光纖中的傳輸模式是靠光射線(xiàn)在纖芯和包層的界面上全反射而使能量集中在芯子之中傳輸。

圖6   階躍光纖的子午光線(xiàn)

這里首先定義光纖的相對(duì)折射率差，這一參數(shù)直接影響光纖的性能

光纖通信中所用的光纖的△ 一般小于1% ,所以△可近似表示為