塑料光纤传光原理

  光是通过光源内大量的分子或原子振动而产生的辐射。1894 年，麦克斯韦从理论上指出，光是一种电磁波，1905 年爱因斯坦提出光是一粒一粒的粒子流，每个粒子可被称为光子。也就是说光既具有粒子性，又具有波动性，光在传播时表现为波动性，而与物质作用时又表现为粒子性。通常我们所说的光是电磁波的一种，它通常由紫外光、可见光和近红外光组成，其中1~390nm 波段的光为紫外光 UV，波长为280~300nm 波段为UV- B，它的强光可以杀死或严重损伤地球上的生物；200~280um 波段为UV- C，它的强光可以杀死地球上一切生物，包括人类，比紫外光频率更高的还有X光和γ射线等；390~760nm波段的光为可见光，可见光又是由七色光组成的，即可见光含有红色光、橙色光、黄色光、绿色光、蓝色光和靛青光等色光：紫色 /nm 靛青 /nm 蓝色 /nm 绿色 /nm 黄色 /nm 橙色 /nm 红色/nm390~430 430~450 450~500 500~570 570~600 600~630 630~760国际照明委员会统一规定的标准是：选水银光谱中波长为700nm的红光为红基色光，波长为 546.1nm 的绿光为绿基色光，波长为435.8nm 的蓝光为蓝基色光。常规POF一般在紫外光波段并没有很好的透光性，而石英光纤和特制的液芯光纤在这一区域有很好的透光率，POF在可见光区域有很好的透光率，由POF芯材选用氟化和氘化聚合物材料制备的POF在近红外光区域才有很好的透光率

  光在真空中的传播速度是最快的，传输介质不同，其折射率不同，传光速度也不同。相对而言，折射率大的传输介质是光密介质，折射率小的传输介质是光疏介质，对于 POF 而言，POF 芯材为光密介质，POF皮材为光疏介质，由于光在光密媒介－芯材中的传播速度会降低，故光在芯材中的传输速度慢于皮材中的传输速度；在空气中，由于n≈1，光波的传播速度接近于真空中的传播速度C；纯PMMA的折射率为1.49，故光在其中的传输速度约为2.01×108m/s。光在均匀媒质或不均匀媒质中传输时，满足费玛（Fermat ） 原理，即光从空间一点到另一点是沿着时间为极值的路程而传播的，即光沿着光程为最小或最大或恒量的路径传播。
二、 几何光学理论
  要了解POF传光原理，必须了解一些几何光学的知识。首先光学分为几何光学和物理光学，几何光学是研究光在均匀介质中的传播特性，通常采用直线来描述，它是研究光在介质中传播的基础光学理论。物理光学又分为波动光学和量子光学，波动光学认为光是一种电磁波，但它不能解释光的微观现象；量子理论认为光的能量不是连续分布的，光是一粒粒运动着的光子组成，每个光子具有确定的能量。几何光学理论的四大基本定律为：
1） 光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿直线传播的。
2） 光的独立传播定律：不同光源发出的光线从不同方向通过某点时，彼此不影响，各光线的传播不受其它光线影响。
3） 光的反射定律：当一束光投射到某一介质光滑表面时，保存一部分光反射回原来的介质，这一光线称为反射光线，反射光线、入射光线和法线位由于同一平面内，入射线同法线组成的角称为入射角，反射光线同法线组成的角称为反射角，反射角等于入射角，即θ1=θ3，其绝对值相等，这就是反射定律。
4） 光的折射定律：当一束光投射到某一介质光滑表面时除了有一部分光发生反射外，还有一部分光通过介质分界面入射进第二传输介质中，这一部分光线称为折射光线，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内。折射光线同法线组成的角称为折射角，入射角的正弦值同折射角正弦值的比值为一恒定值，这就是折射定律。
  需要指出的是采用几何光学分析光在某一研究对象中的传输特性时，这一研究对象的几何尺寸必须远远大于所传输的光波长，这样才能忽略波长的长度，否则就必须采用物理光学分析光在研究对象中的传输特性，也即是光纤纤芯直径是所传播光波长的几十倍或几百倍时，其传播现象就可用几何光学而不用波动光学来研究。