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当朝反射面前进的光线和被反射回来的光线交会时 , 如果两条光线的相位不一致 , 就会彼此发生干涉抵消 , 只有那些 相位一致的光线才会继续在光纤中传导 。
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光和水的波纹一样 , 波纹中心会产生各种相位的波 , 相位不同的波会相互干涉 。
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如果周围没有障碍物 , 水面上的波纹会一直呈同心圆状扩散出去 , 但如果遇到两侧的墙壁 , 波纹就会被反射回来 。
这时 , 向墙壁前进的波和从墙壁反射回来的波就会相互叠加 , 其中相位相同的波相互加强 , 相位不同的波相互抵消 。
光纤中的情况也是一样的 , 只不过和水波不同的是 , 光在被纤芯和包层的边界反射时 , 相位会发生变化 。
这个变化的量随光在反射面的反射角度不同而不同 , 大多数角度下 , 都会因为相位不同而被干涉抵消 。
不过 , 有几个特定的角度下 , 向反射面前进的光和反射回来的光的相位是一致的 , 只有以这些角度反射的光才能继续向前传导 。
进入光纤的光线有各种角度 , 但其中 , 只有少数按照特定角度入射以保持相位一致的光线才 会继续传导 。
所以说纤芯的直径对光的传导影响很大 , 因为直径的大小决定了光线的入射角度 。
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根据纤芯直径 , 光纤可以划分成几种类型 , 大体上包括较细的单模光纤(8~10 μm)和较粗的多模光纤 (50 μm 或 62.5 μm) 。
单模光纤的纤芯很细 , 只有入射角很小的光线才能进入 , 因此在能够保持相位一致的角度中 , 只有角度最小的光线能进入光纤 。
反过来可以说 , 单模光纤的纤芯直径就是按照只允许相位一致的最小角度的光进入而设计的 , 也就是说只有一条光线在单模光纤上传导 。
多模光纤的纤芯比较粗 , 入射角比较大的光也可以进入 , 这样一来 , 在相位一致的角度中 , 不仅角度最小的可以在光纤中传导 , 其他角度更大一些的也可以 , 也就是说 , 可以有多条光线在纤芯中同时传导 。
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换句话说 , 单模和多模实际上表示相位一致的角度有一个还是多个 , 这决定了它们的特性也有所不同 。
多模光纤中可以传导多条光线 , 这意味着能通过的光线较多 , 对光源和光敏元件的性能要求也就较低 , 从而可以降低光源和光敏元件的价格 。
相对地 , 单模光纤的纤芯中只能传导一条光线 , 能通过的光线较少 , 相应地对于光源和光敏元件的性能要求就较高 , 价格也较高 , 但信号的失真会比较小 。
多模光纤中 , 多条反射角不同的光线同时传导 , 其中反射角越大的光线反射次数越多 , 走过的距离也就越长;相对地 , 反射角越小的光线走过的距离越短 。
光通过的距离会影响其到达接收端的时间 , 也就是说 , 通过的距离越长 , 到达接收端的 时间越长 。结果 , 多条光线到达的时间不同 , 信号的宽度就会被拉伸 , 这就造成了失真 。
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