光导纤维设计的原理

在通讯光缆中，全反射临界角是光导纤维的关键性指标，在光导纤维中光线的传输过程如图所示。光导纤维的芯层是高折射率ｎ１的透光玻璃纤维，外层是用低折射率ｎ２的玻璃纤维，且芯层与外层的玻璃纤维都是通过熔融复合纺丝方法生产的，通常ｎ１＝１．６２、ｎ２＝１．５２，即传输光线的内传输入射角θ１≥ａｒｃｓｉｎ１．５２/１．６２＝６８．７６°时，其在光导纤维内就能全程全反射，且不向玻璃纤维外漏光。此时玻璃纤维芯层的吸收率也较低，可以达到每千米长光能损失量不到５％。同时考虑到光缆端入射的要求，还有一个指标是光源从空气进入玻璃纤维芯层的入射角θ０的临界范围θｍ（入射孔径）。

光导纤维中光线的折射和反射

式中：θｍ———光导纤维端面入射临界角，即光导纤维的入射值孔径；
ｎ１———玻璃纤维芯层折射率；
5 E* A- H- U" F8 F4 R7 a8 vｎ２———玻璃纤维皮层折射率；
# Q" n/ c) r1 f% q" p$ c* Fｎ０———空气折射率１．０００２。

通常情况下，由于光导纤维的折射率为可知，则θｍ＝３４．０８°，即入射角θ０为０～３４．０８°的光将可进入光纤全反射传输。
. s- s$ J" u! a+ W9 e1 x: K近代光缆用的光导纤维，除复合玻璃纤维外，有机高聚物的复合纤维也已开始应用。

个人感觉，有机高聚物的复合纤维形式的光导纤维可能会成为智能可穿戴服装的导电和信息传递纤维。