椭圆偏振光圆偏振光
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椭圆偏振光和圆偏振光
•
•
io
•
•
n1
图19-12
n2 r
•
•
实验证明, 此时入射角io和反射角r之和恰为90(反射光线折射光线)，即 io+r=90 (19-2)
23
io+r=90
sinio n2 sinr n1
sinio sinr
sins9(i0nioio
)
图19-12
sinio cosio
tgio
n2 n1
解 透射光强:
IIoco2(sA)cos2
E
Io[coA scoA s(2)2]
p1
4
A
p2
2 c o c s o cs o ) s c ( o ) s( 图19-11 19
IIo[co A scoA s(2)2 ] 4
极值条件:
dI d Io [cA o cso A s 2 ) ( ] siA n 2 ( ) 0
7700~6200Å 6200~5900Å 5900~5600Å 5600~5000Å 5000~4800Å 4800~4500Å 4500 ~3900Å
3.9×1014 ~4.8 ×1014Hz 4.8×1014 ~5.1 ×1014Hz 5.1×1014 ~5.4 ×1014Hz 5.4×1014 ~6.0 ×1014Hz 6.0×1014 ~6.3 ×1014Hz 6.3×1014 ~6.7 ×1014Hz 6.7×1014 ~7.7 ×1014Hz
椭圆偏振光和圆偏振光
引子 本章开始的研究对象: 光。 光是什么？近代物理认为，光既是一种波动(电磁波)，又是一种粒子(光子)。就是说，光是具有波粒 二象性的统一体。 光学通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。 我们首先研究光的波动性。波动光学是当代激光光学、信息光学、非线性光学和很多应用光学的重 要基础。波动最重要的特征是具有干涉、衍射和偏振现象。
椭圆偏振光与园偏振光的产生和检验
§5.5 椭圆偏振光与园偏振光的产生和检验
一、 圆偏振光和椭圆偏振光起偏 晶体相移器件
1、椭圆和圆偏振光获得（思路及装置） （一种相移元件）
思路： 根据振动方向相互垂直、频率相同的两个简谐振动能够合
成椭圆和圆的原理，可有双折射现象获得椭圆和圆偏振光。
分析： 自然光入射到晶片上，
光轴
出射光仍为自然光。（无恒定的相位差）晶片
d
自然光透过晶片是得不到椭圆和圆偏振光的。 o e
线偏振光入射到晶片上，可分解为振动方向相 互垂直的 e 光和 o 光。
晶片：光轴 平行于表面 的晶体薄片
出射光为振动方向相互垂直的、具有固定位相关
系的线偏振光 椭圆和圆偏振光
2、椭圆和圆偏振光起偏装置（光路图） 光轴
y
λ
Ae
A0
？ x
P2 A2e
若单色光入射，且d不均匀， 则屏上出现等厚干涉条纹。色
若若dd均不匀均不匀变，，且而以以白白光光入入射射，，则则屏屏上上出出现现彩均色匀条的纹颜。色。偏振
色偏振： 由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色
如 红色相消→绿色；蓝色相消→黄色
二、人为双折射
人为地造成介质的各向异性，而产生双折射。
A出
Ae 正最大时，Ao为负最大
A入
线偏振光振动面转过2 角度 A0出
A0入
1/2波片的作用—— 使线偏振光振动面转过2 角度
二、椭圆偏振光与圆偏振光的检偏
用1/4 波片C 和偏振片P 可把自然光与圆偏振光
（或部分偏振光与椭圆偏振光）区分开来。
自然光 圆偏振光
自然光 四 分 线偏振光 之
一、偏振光的干涉
P1
AC
Ao
一、 圆偏振光和椭圆偏振光起偏 晶体相移器件
1、椭圆和圆偏振光获得（思路及装置） （一种相移元件）
思路： 根据振动方向相互垂直、频率相同的两个简谐振动能够合
成椭圆和圆的原理，可有双折射现象获得椭圆和圆偏振光。
分析： 自然光入射到晶片上，
光轴
出射光仍为自然光。（无恒定的相位差）晶片
d
自然光透过晶片是得不到椭圆和圆偏振光的。 o e
线偏振光入射到晶片上，可分解为振动方向相 互垂直的 e 光和 o 光。
晶片：光轴 平行于表面 的晶体薄片
出射光为振动方向相互垂直的、具有固定位相关
系的线偏振光 椭圆和圆偏振光
2、椭圆和圆偏振光起偏装置（光路图） 光轴
y
λ
Ae
A0
？ x
P2 A2e
若单色光入射，且d不均匀， 则屏上出现等厚干涉条纹。色
若若dd均不匀均不匀变，，且而以以白白光光入入射射，，则则屏屏上上出出现现彩均色匀条的纹颜。色。偏振
色偏振： 由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色
如 红色相消→绿色；蓝色相消→黄色
二、人为双折射
人为地造成介质的各向异性，而产生双折射。
A出
Ae 正最大时，Ao为负最大
A入
线偏振光振动面转过2 角度 A0出
A0入
1/2波片的作用—— 使线偏振光振动面转过2 角度
二、椭圆偏振光与圆偏振光的检偏
用1/4 波片C 和偏振片P 可把自然光与圆偏振光
（或部分偏振光与椭圆偏振光）区分开来。
自然光 圆偏振光
自然光 四 分 线偏振光 之
一、偏振光的干涉
P1
AC
Ao
椭圆偏振光和圆偏振光ppt课件
(no
ne )d
4
这时相应地相位差为
2
(no
ne )d
2
则两束光通过晶片后叠加的结果是一正椭圆偏振光，其厚度为 d 4(no ne )
此时，如果再使=/4，则Eo=Ee，通过晶片的光即成为圆 偏振光。
使o光和e光的光程差等于四分之一波长的晶片成为四分之 一波片。显然，四分之一波片是对特定波长而言的。
光就是椭圆偏振光。椭圆偏振光可以看成是两个偏振方向互 相垂直、频率相同、有一定相位差的线偏振光的合成.
迎着光的传播方向看，若光矢量沿顺时针方向转动，称为 右旋椭圆偏振光，反之称为左旋的。
2. 圆偏振光
在椭圆偏振光中，如果两个分振动的光振幅相等，即 E0x=E0y, 而且两个分振动的相位差2-1=/2，此时 椭圆轨迹变为圆，这样的光就是圆偏振光。
3. 椭圆偏振光的获得
图中P为偏振片，C为单轴晶片，与P平行放置，其厚度为 d，主折射率为no和ne，光轴平行于晶面并与p的偏振化方 向成夹角。
单色自然光通过偏振片P成为线偏振光，其振幅为E，光振动 方向与晶片光轴的夹角为。此线偏振光垂直射入晶片C后，
产生双折射，o光振动垂直于光轴，振幅为 Eo E sin
当入射到检偏器上的光是圆偏振光或椭圆偏振光时，随着 检偏器的转动，对于圆偏振光，其透射光强将和自然光的 情况一样，光强不变化；对于椭圆偏振光，其透射光强的 变化和检验部分偏振光是的情况一样。因此，仅用检偏器 观察光强的变化，无法将圆偏振光和自然光区分开来；同 样也无法将椭圆偏振光和部分偏振光分开。
圆偏振光和自然光或者椭圆偏振光和部分偏振光的根本区 别是相位关系的不同。圆偏振光和椭圆偏振光是由两个有确 定相位差的互相垂直的光振动合成的，合成光矢量作有规律 的旋转。而自然光和部分偏振光在不同振动面上的光振动是 彼此独立的，因而表示它们的两个互相垂直的光振动之间没 有恒定的相位差。根据这一区别就可以将它们区分开。
7.3圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验(修改版)(课堂PPT)
Ey E O Ex
P
I0
I
圆偏振光
旋转偏振片P一周，出射光强不变化
出射光强为：I
1 2
I0
E2
2）椭圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化
P
y Ey
E
I0
P I
x O Ex
椭圆偏振光
偏振片处于任意位置时：Em E EM
旋转偏振片一周，没有消光现象。
出射光强为：I m I I M
4．通过波晶片后光束偏振态的变化
§3 圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验
都可看成是相互垂直并有一 定位相关系的两个线偏振光的合 成。
给出了从自然光获得圆偏振 光和椭圆偏振光的一种方法。
1．垂直振动的合成 设两个垂直分振动为
Ex Ax cos(t) Ey Ay cos(t )
求合振动的偏振态？
y x
1） 0或 时
传播速度不同形成的相位差。
2
(ne
no )d
从波晶片出射后形成的总相位差：出＝ 入＋
5）产生圆偏振光的办法 设入射到波晶片上的线偏振光的振幅为A， 振动方向与 e轴夹角为
（1）让： / 4
（2）选取 / 2 波晶片。
则：Ee A cos , Eo A sin , Ee Eo
入 0, , / 2, 出 入 / 2
4）区分左旋或右旋圆偏振光
（1）区分光路如图所示：
圆偏振光 o e
透振方向
K
K P
K为 / 2 的 / 4 波晶片，偏振片P上
的斜线为其透振方向。
（2）区分步骤：
（a）旋转偏振片，边旋转边观察， 出现消光位置时停止旋转，
（b）若偏振片透振方向位于一三象限内， 则入射光为左旋圆偏振光。
椭圆偏振光和圆偏振光PPT课件
A D B C B C
18
光轴
A D
注意：光轴仅标志一定的方向, A 并不特指某条直线。 单轴晶体： 只有一个光轴的晶体。如 B 方解石（碳酸钙、冰洲石）、 石英（水晶）、红宝石等。 双轴晶体： 有两个光轴的晶体。如云 母、硫磺、黄玉等。
D
C
19
主平面： 包含晶体光轴和给定光线的平面 3. o,e光的性质 实验表明： 1）o光是线偏振光，振动方向 垂直于o光主平面. e光是线偏振光，振动方向 平行于e光主平面. 2) 当光轴在入射面内或垂直于 入射面时， o, e光的振动方 向相互垂直。 ⒉
29
说明：1）如果光轴垂直于界 面,光正入射时, o,e光方向 相同, 速度也相同,故无双 折射 . 2)如果光轴平行于界面,光 正入射时, o,e光方向相同, 但速度不同,仍认为有双折 射.
Do D
e
D0/
De/
30
例4 负晶体光轴垂直于入射面，平行光斜入射，用 作图法确定o,e光传播方向和偏振方向，并证明 这时o,e光均遵循折射定律。
34
二、单轴晶体的主折射率 光轴垂直于入射面时,e光沿垂直于光轴 的方向传播，这时o,e光都遵循折射定律:
sini1 c n0 (O光主折射率) sini20 v 0 sini1 c ne (e光主折射率) sini2e v e
方解石(负晶体v0<ve n0 >ne) no=1.65836，ne=1.48641 石英：(正晶体v0>ve n0 <ne) no=1.54425，ne=1.55336
1. 二向色性：
是指有些晶体对不同方向振动的电矢 量，具有选择吸收的性质。 偏振片：含有平行地排列起来的长链聚合物 分子的薄膜, 具有二向色性. 如：电气石（天然）、聚乙烯醇（人工）。 透振方向：垂直于长链方向。
18
光轴
A D
注意：光轴仅标志一定的方向, A 并不特指某条直线。 单轴晶体： 只有一个光轴的晶体。如 B 方解石（碳酸钙、冰洲石）、 石英（水晶）、红宝石等。 双轴晶体： 有两个光轴的晶体。如云 母、硫磺、黄玉等。
D
C
19
主平面： 包含晶体光轴和给定光线的平面 3. o,e光的性质 实验表明： 1）o光是线偏振光，振动方向 垂直于o光主平面. e光是线偏振光，振动方向 平行于e光主平面. 2) 当光轴在入射面内或垂直于 入射面时， o, e光的振动方 向相互垂直。 ⒉
29
说明：1）如果光轴垂直于界 面,光正入射时, o,e光方向 相同, 速度也相同,故无双 折射 . 2)如果光轴平行于界面,光 正入射时, o,e光方向相同, 但速度不同,仍认为有双折 射.
Do D
e
D0/
De/
30
例4 负晶体光轴垂直于入射面，平行光斜入射，用 作图法确定o,e光传播方向和偏振方向，并证明 这时o,e光均遵循折射定律。
34
二、单轴晶体的主折射率 光轴垂直于入射面时,e光沿垂直于光轴 的方向传播，这时o,e光都遵循折射定律:
sini1 c n0 (O光主折射率) sini20 v 0 sini1 c ne (e光主折射率) sini2e v e
方解石(负晶体v0<ve n0 >ne) no=1.65836，ne=1.48641 石英：(正晶体v0>ve n0 <ne) no=1.54425，ne=1.55336
1. 二向色性：
是指有些晶体对不同方向振动的电矢 量，具有选择吸收的性质。 偏振片：含有平行地排列起来的长链聚合物 分子的薄膜, 具有二向色性. 如：电气石（天然）、聚乙烯醇（人工）。 透振方向：垂直于长链方向。
第五章光的偏振椭圆偏振光与圆偏振光
(3)当入射线偏振光的振动方向与1/4波片的光轴成450 角时，则Ax＝Ay，＝±/2，则从1/4波片出射的光 即为右旋（左旋）圆偏振光。 (4)当入射的偏振光的振动方向平行于1/4波片的光轴 或垂直于1/4波片的光轴，则出射光仍为平行或垂直于 光轴振动的线偏振光。
14
C X
(5)如果1/4波片的厚度为：
2
3 4
5 4
3 2
正椭圆偏振光
7 4
2
10
二. 椭圆偏振光和圆偏振光的获得
由前面的学习知道，要获得椭圆（或圆）偏振光， 首先必须先有两束同频率、振动方向相互垂直，且有确 定的相位关系，并沿同一方向传播的线偏振光。 这可以让一束线偏振光通过波片来实现。
4）当Δφ 取除±kπ 以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光
矢量E的矢端的轨迹是一个椭圆。椭圆偏振光也有右旋和左 旋之分。
正椭圆偏振光。长、短轴分别与X、Y轴重合。
1
当 0<< 时，为右旋椭圆偏振光； 当 << 2 时，为左旋椭圆偏振光； ( 2 k 1) 且 A x A y 时， 是 特别地,当 2
把一个起偏器透振方向与1/4波片的光轴成450 组成的器件，称为圆偏振器或圆起偏器。
17
总结：
偏振态
E x Ax cos(t kz) E y Ay cos(t kz )
当Δφ 取不同值时，光振动有不同的状态，这就是光的 偏振态。 光的偏振态有：圆偏振，椭圆偏振，线偏振，自然光 和部分偏振光。前3种可以说是纯偏振态。
E 2Ex E y E 0 A A Ax A y
2 x 2 x
14
C X
(5)如果1/4波片的厚度为：
2
3 4
5 4
3 2
正椭圆偏振光
7 4
2
10
二. 椭圆偏振光和圆偏振光的获得
由前面的学习知道，要获得椭圆（或圆）偏振光， 首先必须先有两束同频率、振动方向相互垂直，且有确 定的相位关系，并沿同一方向传播的线偏振光。 这可以让一束线偏振光通过波片来实现。
4）当Δφ 取除±kπ 以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光
矢量E的矢端的轨迹是一个椭圆。椭圆偏振光也有右旋和左 旋之分。
正椭圆偏振光。长、短轴分别与X、Y轴重合。
1
当 0<< 时，为右旋椭圆偏振光； 当 << 2 时，为左旋椭圆偏振光； ( 2 k 1) 且 A x A y 时， 是 特别地,当 2
把一个起偏器透振方向与1/4波片的光轴成450 组成的器件，称为圆偏振器或圆起偏器。
17
总结：
偏振态
E x Ax cos(t kz) E y Ay cos(t kz )
当Δφ 取不同值时，光振动有不同的状态，这就是光的 偏振态。 光的偏振态有：圆偏振，椭圆偏振，线偏振，自然光 和部分偏振光。前3种可以说是纯偏振态。
E 2Ex E y E 0 A A Ax A y
2 x 2 x
光的偏振知识点
光的偏振知识点光是一种电磁波，具有传播速度快、波长短、频率高等特点。
而光的偏振则是指光波在传播过程中，分子、原子或介质结构的作用下，沿特定方向振动的现象。
光的偏振知识点，即是关于光的偏振性质、偏振状态以及相关应用方面的知识。
一、光的偏振性质光的偏振性质指的是光波在传播过程中，只在一个特定的方向上振动。
常见的光偏振方式有线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
1.线偏振：线偏振光是振动方向保持不变的光，光波在一个平面上振动。
线偏振光可以通过偏振片进行筛选，只允许特定方向的线偏振光通过。
2.圆偏振：圆偏振光是振动方向形成一个圆周的光，光波在传播过程中的振动方向呈现旋转。
圆偏振光可以用波片产生。
3.椭圆偏振：椭圆偏振光是振动方向沿椭圆轨迹变化的光，它可以看作是线偏振光和圆偏振光的叠加。
椭圆偏振光的振动方向和振幅都在变化。
二、产生光偏振的原因光波的偏振形式，与光波的产生以及传播介质的性质有关。
1.自然光的偏振：自然光是指无特定偏振方向的光。
它可以通过散射、发射和吸收等过程产生，并不具备特定的振动方向。
2.偏振片的作用：偏振片是由一系列有机分子或无机晶体构成，具有选择性地吸收特定方向上的光。
通过偏振片的作用，可以将自然光转化为线偏振或通过调节片的角度转化为圆偏振光。
3.介质的作用：某些介质具有选择性吸收不同方向上的光，影响光的偏振状态。
例如，光在水平方向传播时，会因为大气中悬浮的空气分子的散射作用而发生线偏振的变化。
三、光偏振的应用光的偏振性质在光学领域有着广泛的应用，其中包括以下几个方面：1.光学仪器：光的偏振性质在光学仪器中起到了至关重要的作用。
例如，光学显微镜中使用偏振器和分析器来观察样品的偏光图像。
偏振光的特定方向振动可以增强对细节的观察和分析。
2.偏振滤光器：偏振滤光器可以选择性地通过或阻挡特定方向上的光，广泛应用于摄影、光学实验以及液晶显示屏等领域。
3.光通信：光的偏振性质在光通信中起到了重要的作用。
通过使用系列偏振器和检测器，可以实现光信号的传输和接收。
圆偏振与椭圆偏振光
圆偏振与椭圆偏振光在日常生活中，我们经常接触到各种类型的光。
有些光线是直线传播的，称为线偏振光；而另一些光线则具有一定的弯曲特性，称为圆偏振光或椭圆偏振光。
本文将探讨圆偏振与椭圆偏振光的概念、性质以及应用领域。
首先，我们来了解一下圆偏振光的概念。
圆偏振光是指电场矢量在光传播方向上作圆周运动的光。
具体来说，电场矢量的大小保持不变，但方向随时间变化，呈现出一个完整的圆周轨迹。
圆偏振光可以按照其旋转方向分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
左旋圆偏振光中，电场矢量逆时针旋转；而在右旋圆偏振光中，电场矢量顺时针旋转。
与圆偏振光相比，椭圆偏振光的电场矢量在光传播方向上呈现出一个椭圆轨迹。
椭圆偏振光可以看作是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的叠加。
椭圆偏振光的椭圆轨迹的长轴方向和旋转方向决定了光的性质，如偏振程度、主轴方向和相位差等。
圆偏振和椭圆偏振光在许多领域中都有重要的应用。
例如，在通信领域，光纤传输中常用到的光信号就是圆偏振光。
圆偏振光可有效减小传输过程中的光信号损失，并提高数据传输的速率和可靠性。
此外，圆偏振光在光电子器件中的应用也十分广泛，如偏振片、偏振旋转器等。
另外，椭圆偏振光在显微镜领域也有重要的应用。
对于某些材料，例如生物样品，它们对特定偏振方向的光敏感。
通过使用椭圆偏振光，可以改变光的偏振状态，从而观察和分析材料的特性，以及检测样品中可能存在的缺陷或异常。
此外，圆偏振与椭圆偏振光还可以用作光学显微镜、光谱分析等领域的研究工具。
通过研究光在物质中的传播和相互作用的过程，我们可以更深入地了解物质的性质和结构。
这对于科研工作者和工程师来说具有重要意义，有助于他们设计和优化光学器件，实现更高效的光学功能。
总结起来，圆偏振与椭圆偏振光是光学中的重要概念。
它们具有各自独特的性质和应用领域。
通过探索其原理和特性，我们可以更好地理解光的行为和物质的相互作用规律，为科学研究和工程应用提供有力支持。
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光的折射定律 (Snell定律 )
折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和 入射光线位于法线的两侧，且满足：n1 sin1 = n2 sin2
空气 玻璃
光从光密媒质折射到光疏媒质 折射角大于入射角
n1 sin1 = n2 sin2
入射光线 法线
1
入射光线 法线
n1< n2 n1 n2
纤(Single Mode Fiber，SMF)。
多模光纤和单模光纤是由光纤中传输的模
式数决定的，判断一根光纤是不是单模传输，
除了光纤自身的结构参数外，还与光纤中传输 的光波长有关。
高次模
基模
低次模
在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤断面，并 能在光纤纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线， 就可以称为一个光的传播模式。
涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，
缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡 缓冲层一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤， 同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延
胶材料；
长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。
单模光纤：只能传输一种模式的光纤称为单模光纤。 优点：单模光纤只能传输基模(最低阶模)，它不存 在模间时延差，因此它具有比多模光纤大得多的带 宽，这对于高码速长途传输是非常重要的。
缺点：芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合 ，需要使用半导体激光器激励。
单模光纤和多模光纤
一根光纤是不是单模传输，与 (1) 光纤自身的结构参数 和 (2) 光纤中传输的光波长有关。
多模光纤：顾名思义，多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤中允许 存在多个分离的传导模。 优点：芯径大，容易注入光功率，可以使用 LED 作为光源 缺点：存在模间色散，只能用于短距离传输
模间色散：每个模式在光纤中传播速度不同，导致光脉冲在 不同模式下的能量到达目的的时间不同，造成脉冲展宽
1
n1> n2 n1 n2
2
2
折射光线
折射光线
全反射现象 ： 在某种条件下，光线被关在一种
介质中，不射到另一种介质中的现象。
2 1
法线
θ0
3 4
n1&入射角
1
sinθo= n2 / n1
全反射条件： （1） n1> n2 （2）θ入 >θo
2.1 2.2
基本光学定义和定律 光纤的结构与类型
2.3
2.4 2.5
光纤的光学特性
光纤光缆制造技术 导波原理
2.1 基本光学定义和定律
光在均匀介质中是沿直线传播的，其传播速度为： v=c/n 式中：c＝2.997×105km/s，是光在真空中的传播速度；n是 介质的折射率。 常见物质的折射率： 空气 1.00027； 水 1.33； 玻璃 (SiO2) 1.47； 钻石 2.42； 硅 3.5
通常所说的光纤为此种光纤。
2.2.2 光纤的类型
光纤的分类方法很多，既可以按照光纤 截面折射率分布来分类，又可以按照光 纤中传输模式数的多少、光纤使用的材 料或传输的工作波长来分类。
1. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分 为多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)和单模光
折射率大的媒介称为光密媒介，反之称为光疏媒介
光在不同的介质中传输速度不同
光的反射定律：
当一束光线按某一角度射向一块平面镜时，它会从镜面按另 一角度反跳出去。光的这种反跳现象叫做光的反射，射向镜 面的光叫入射光，从镜面反跳出去的光叫反射光 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和 入射光线处于法线的两侧，且反射角等于入射角：qin = qr
当光纤的几何尺寸（主要是芯径 d ）远大于光波波长时（约 1μ m），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输 模式，即多模传输。
当光纤的几何尺寸（主要是芯径d）较小，与光波长在同一 数量级，如芯径d在4μ m～10μ m范围，这时，光纤只允许一 种模式（基模）在其中传播，即单模传输。其余的高次模全 部截止。
光纤的折射率分布
阶跃型光纤是由半径为a、折射率为常数n1的纤芯 和 折 射 率 为 常 数 n2 的 包 层 组 成 ， 并 且 n1>n2, n1=1.463~1.467, n2=1.45~1.46。
2.2 光纤的结构与类型
2.2.1 光纤的结构
光纤 (Optical Fiber，OF) 就是用来导光 的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由 多层透明介质构成的，一般可以分为三部 分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包 层和外面的涂覆层。
光纤结构示意图
纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。 直径d1=4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～ 10μm，多模光纤的纤芯为50μm。 纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂 （如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率 （n1），以传输光信号。 包层：包层位于纤芯的周围。 直径d2=125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的 高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当 降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折 射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。
因此，对于给定波长，单模光纤的芯径要比多模光纤小。 例如，对于常用的通信波长 (1550 nm)，单模光纤芯径为 8～12 mm，而多模光纤芯径 > 50 mm。
2. 按光纤截面上折射率分布分类
按照截面上折射率分布的不同可以将光 纤分为阶跃型光纤 (Step-Index Fiber， SIF) 和渐变型光纤 (Graded-Index Fiber， GIF)，其折射率分布如图所示。
第二章
光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒介， 有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然后 用射线光学理论和波动光学理论重点分析 光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简要 介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型号。
与光纤有关的问题
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光纤具有何种结构？ 光在光纤中如何传播？ 光纤是由何种材料制作的？ 光纤是如何制造的？ 多根光纤是如何组装成光缆？