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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，即射線光學(xué)(幾何光學(xué))理論和波動(dòng)光學(xué)理論。

       射線光學(xué)是用光射線代表光能量傳輸線路來(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.采用射線光學(xué)分析光纖的特性

(1)多模階躍折射率光纖的射線光學(xué)理論分析

       在多模階躍光纖的纖芯中，光按直線傳輸，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.一般將通過(guò)光纖軸線的平面稱作子午面，把傳輸中總是位于子午面內(nèi)的光線稱為子午光線。當(dāng)光線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

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