光導纖維設計的原理

在通訊光纜中，全反射臨界角是光導纖維的關鍵性指標，在光導纖維中光線的傳輸過程如圖所示。光導纖維的芯層是高折射率ｎ１的透光玻璃纖維，外層是用低折射率ｎ２的玻璃纖維，且芯層與外層的玻璃纖維都是通過熔融復合紡絲方法生產的，通常ｎ１＝１．６２、ｎ２＝１．５２，即傳輸光線的內傳輸入射角θ１≥ａｒｃｓｉｎ１．５２/１．６２＝６８．７６°時，其在光導纖維內就能全程全反射，且不向玻璃纖維外漏光。此時玻璃纖維芯層的吸收率也較低，可以達到每千米長光能損失量不到５％。同時考慮到光纜端入射的要求，還有一個指標是光源從空氣進入玻璃纖維芯層的入射角θ０的臨界范圍θｍ（入射孔徑）。

光導纖維中光線的折射和反射

式中：θｍ———光導纖維端面入射臨界角，即光導纖維的入射值孔徑；
ｎ１———玻璃纖維芯層折射率；
ｎ２———玻璃纖維皮層折射率；
4 P6 V; R7 y& N0 p, H! b9 g( [6 J, Gｎ０———空氣折射率１．０００２。

通常情況下，由于光導纖維的折射率為可知，則θｍ＝３４．０８°，即入射角θ０為０～３４．０８°的光將可進入光纖全反射傳輸。
近代光纜用的光導纖維，除復合玻璃纖維外，有機高聚物的復合纖維也已開始應用。

個人感覺，有機高聚物的復合纖維形式的光導纖維可能會成為智能可穿戴服裝的導電和信息傳遞纖維。