光纤的基本理论（二）渐变折射率光纤

1 渐变折射率光纤。

        多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是连续变化的，它随纤芯半径r的增加按一定的规律减小。采用渐变折射率光纤的目的是减少多模光纤的模式色散。

       多模渐变折射率光纤中，相对折射率差定义为：

                                                                         

          在渐变折射率光纤中，由于纤芯的折射率不均匀，光射线的轨迹不再是直线而是曲线。适当选取纤芯的折射率的分布形式，可以使不同入射角的光线有大致相等的光程，从而大大减少多模光纤模式色散的影响，原因如下：以不同入射角进入纤芯的光射线在光纤中传过同一距离时，靠近光纤轴线的射线所走的路程短，而远距离轴线所走的路程长，由于纤芯的折射率是渐变的，n(r)随r的增加而减小，所以近轴处的光速慢，远轴处的光速块。当折射率指数g取最佳值时，就可以使全部子午射线以同样的轴向速度在光纤中传输，这对模式色散起到了均衡作用，从而消除模式色散，即自聚焦，这种光纤称为自聚焦光纤。

                                                                                            

             由于渐变折射率光纤纤芯折射率是变化的，所以纤芯端面上不同点的集光能力不同，因此在渐变折射率光纤中引入了本地数值孔径的概念，他是指光纤端面上某一点的数值孔径，表征了渐变折射率光纤端面上某一点的集光能力的大小。表达式为：

                                                                                                                                       

            本地数值孔径与该点得折射率有关，该点折射率越大，本地数值孔径越大。