当入射角增大，折射角也增大，若 n1＞n2，则θ1＜θ2。随着入射角的增大，折射角也增大。当入射角增大到一定值（见图2-3），折射角增大到 90°，光不再进入第二种介质，折射光线沿介质交界面传播，这个状态叫临界全反射，此时的入射角被称为临界角θc。如果入射角继续增大θ1>θc，则所有的光将反射回入射介质，这一现象称为全反射。光波在光纤中传播的原理就是利用全反射现象。

图2-3 光的反射与折射

三、光纤的分类

光纤的分类方式很多，主要的分类方式有3种：按传输模式分，按光纤剖面折射率分布分，按ITU-T建议分。

1.按传输模式分类

按照光纤传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤。

（1）单模光纤

单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）的纤心直径很小如图2-4 所示，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。光信号可以沿着光纤轴向传播，因此光信号的损耗很小，色散也很小，传播的距离较远。受限于单模光纤偏正模色散（Polarization Mode Dispersion，PMD），单模光纤的建议芯径为 8～10μm，包层直径为125μm。

图2-4 单模与多模光纤芯包比对比图

（2）多模光纤

多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为 50～200μm，而包层直径的变化范围为 125～230μm。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能要差。

2.按折射率分布分类

多模光纤按折射率分布，可分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。

① 突变型光纤纤芯的折射率和包层的折射率都是常数。在纤芯和包层的交界面，折射率呈阶梯型变化，又称为阶跃型光纤。突变型光纤的折射率分布如图2-5所示。

图2-5 突变与渐变光纤的折射率分布与光轨迹

② 渐变型光纤的纤芯折射率随着半径的增加而按一定规律减小，如图2-5 所示。纤芯的折射率的变化是近似抛物线，由于渐变型光纤具有透镜那样的“自聚焦“作用，对光脉冲的展宽也就比突变型光纤小得多，因此光信号传输距离较长，目前使用的多模光纤均为此类。

3.ITU-T建议的光纤分类

① G.651光纤：渐变多模光纤。

② G.652 光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波长为 1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。

③ G.653 光纤：色散位移光纤，在 1.55μm 处实现最低损耗与零色散波长一致，但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应，阻碍了其应用。

④ G.654 光纤：性能最佳单模光纤，在 1.55μm 处具有极低损耗（大约 0.18dB/km）且弯曲性能好，常用作海底光缆。

⑤ G.655 光纤：非零色散位移单模光纤，在 1.55～1.65μm 处色散值为 0.1～6.0ps/（nm·km），用以平衡四波混频等非线性效应，适用于高速（10Gbit/s 以上）、大容量、DWDM系统。

光纤的传输特性指的是光信号在光纤中所表现出来的特性。主要有损耗特性、色散特性和非线性效应等。

一、光纤的损耗特性

光信号在光纤内传输，随着传输距离的增大，能量会越来越弱，其中一部分能量在光纤内部被吸收，一部分能量突破光纤纤芯的束缚，辐射到了光纤外部，这种现象即称为光纤的损耗（或传输衰减）。在工程中，我们以损耗系数来衡量单位长度的光纤的损耗值。

若波长为λ的光信号以 Pi(mW)的光功率入射进光纤，经过 L(km)长度的距离后，出射的光功率为Po(mW)，则此光纤的损耗系数为：