光纤是由纤芯、包层所组成的圆柱形的介质光波导。纤芯的折射率总是比包层的折射率略大。当光波从折射率 较大的介质入射进入较小的介质时，会在两种介质的边界发生折射和反射。斯奈尔（snell）定律描述了入射角和 折射角与介质折射率的关系。图1所示的是一束子午光线在一个阶跃折射率光纤中传播的情况。设纤芯的折射率是 n₁，包层的折射率为n₂，光线从折射率为沟。的介质中进入光纤纤芯，光线与光纤轴之间的夹角为θ₀。光线进入 纤芯后以入射角α投射到纤芯与包层的界面上，并在界面上发生折射和反射。设折射角是θ₂，根据斯奈尔定律， 有

　　设当α＝θc时，折射角θ₂＝90°，这时，所有入射的光都不会进入n₂介质。当α＞θc时，即n₁和n₂的界面上 有全反射发生。

图1 理想的阶跃折射率光纤中，子午光线传播的射线光学表示

　　根据式（7-2）可以得到在n₁和n₂的界面上有全反射发生，在空气（no＝1）中光线的最大入射角岛θ_o^,max所应满足的关系式：

　　这里，δ=(n₁-n₂)/n₁是光纤芯层与包层的相对折射率差。

　　na是一个无量纲的数，它表示光纤接收和传输光的能力。通常na的数值在0.14～0.5范围之内。光纤的数值孔径na越大，光线可以越容易地被耦合到该光纤中。

　　光纤中有子午线和斜光线两类射线可以传播，子午光线是经过光纤对称轴的子午平面内的光线射线，而斜光线是沿一条类似于螺旋形的路径。对光纤中射线传播的一般特性进行分析时仅使用子午光线就足够了。上述有关光纤的数值孔径的分析就是应用光的射线理论对子午光线的分析获得的。

　　欢迎转载，信息来源维库电子市场网（www.dzsc.com）