13.3　渐变折射率光纤的传光机理与自聚焦透镜的成像特性

从20世纪70年代至80年代中期，为克服大芯径阶跃多模光纤的模间色散对通信容量的制约，研制了折射率从纤芯到包层缓慢变化的渐变折射率多模光纤，通过精确控制折射率分布的梯度，可以基本上消除直径达数十微米的光纤多模色散，从而使多模光纤的传输容量得到较大增加。在成熟的单模光纤方案出现之前，渐变折射率多模光纤曾一度成为克服通信容量瓶颈的一种有效方案。

从传光机理来分析，渐变折射率光纤的折射率自光纤轴线开始向外逐渐减小，因而光的传输是基于折射效应（而非全反射原理）。即光线在折射率逐渐降低的薄层中传输时，基于折射原理自动向光纤轴线偏转。因此，渐变折射率光纤又称为“折射型光纤”。为研究渐变折射率光纤中光的传播规律，需首先了解反映非均匀介质中光传输规律的程函方程与光线微分方程。